專利名稱：采用等于或低于43.5兆赫第一中頻的調諧器的制作方法
本申請涉及帶調頻(FM)收音機的電視接收機。
設計一種不僅能夠接收電視信號而且能夠接收調頻(FM)無線電廣播信號的電視接收機是十分理想的。在美國，廣播調頻(FM)頻段占有從約88MHz到約108MHz的頻率波段。該頻段位于分配給廣播電視第6頻道及有線電視第98頻道的頻率之間。具有能夠接收廣播調頻信號能力的電視接收機，可從先有技術中知道。然而，在這些已知的配置中，有關生產廠家都加入了具有自己的調諧器的、分立的調頻(FM)收音機。
在電視接收器中，利用單一的調諧器來調諧至少是一個電視頻段的電視信號，以及與該電視頻段相鄰的調頻(FM)頻段的調頻(FM)無線電廣播信號。這種電視調諧器用做雙變頻調頻(FM)接收機中的第一變頻級，其中，調頻(FM)收音機集成電路用做第二變頻級。這里公認，在雙變頻調頻(FM)接收機中，必須認真選擇第一中頻(IF)的頻率，以避免相對于調頻(FM)廣播頻段最低頻率的鏡象頻率。


圖1以方框圖形式示出本發(fā)明的電視接收機;
圖2A示出從先有技術所知道那樣的并聯諧振調頻(FM)陷波電路;
圖2B示出圖2A所示那類并聯諧振電路的幅頻特性曲線;
圖3A示出根據本發(fā)明的調頻(FM)陷波電路;
圖3B示出在調諧器調諧于第6頻道時，圖3A的調頻陷波電路與天線輸入電路的幅-頻特性曲線;
圖4示出根據本發(fā)明而產生的顯示屏幕;
圖5示出與圖3A調頻陷波電路連接的圖1的諧調器一部分;
圖6示出43.3MHz帶通濾波器與圖1的48.65MHz半中頻陷波電路的組合。
參照圖1，電視射頻(RF)信號及廣播調頻射頻信號施加于總體標為100的調頻陷波電路射頻輸入端。下面將根據圖3A詳細說明調頻陷波電路100。出現于調頻陷波電路100輸出端上的射頻信號施加于調諧器102上。調諧器102包括放大射頻信號并且把已放大的射頻信號施加于混頻器102b的一個輸入端上的射頻放大器102a。調諧器102還包括產生本機振蕩信號的本機振蕩器102c。當該本機振蕩信號施加于混頻器102b第二輸入端上時，它與已放大的射頻信號外差并且產生電視中頻的輸出信號。調諧器102在調諧器控制單元104控制下選擇某一特定射頻信號。換言之，調諧器控制單元104也可包括于調諧器102中，調諧器控制單元104通過線103把調諧控制信號施加于調諧器102上，同時通過控制總線103′施加頻段轉換信號。調諧控制信號及頻段轉換信號控制本機振蕩器102c的振蕩頻率，這樣來決定把哪一個射頻信號變換(外差)為中頻頻率。調諧器控制單元104由控制器110控制?？刂破?10可為一微處理器或微機，它包括一中央處理單元(CPU)112、一個只讀存儲器(ROM)114、以及一個隨機存取存儲器116、控制器110接受由用戶從本機鍵盤122及紅外線接收器120輸入的控制信號。紅外線接收器120接收由遙控裝置125發(fā)射的遙控信號，同時對這種控制信號加以解碼。
由調諧器102產生的中頻信號施加于聲表面波(SAW)濾波器的前置放大器105上。該前置放大器105放大中頻信號，并通過聲表面波(SAW)濾波器106施加于視頻信號處理單元130上。視頻信號處理裝置130由視頻中頻(VIF)放大級、自動增益控制電路(AGC)、自動微調電路(VFT)、視頻檢波器及伴音中頻(SIF)放大級組成。處理單元130產生基帶復合視頻信號，及一伴音載波信號。該伴音載波信號施加于音頻信號處理單元135上，該裝置包括電視立體聲解碼器、矩陣變換電路及DBX擴展器。音頻信號處理單元135產生左、右音頻信號，并且把這些音頻信號施加于音頻開關單元136的一對輸入端上。音頻開關單元136的輸出耦合到音頻放大器單元137上，音頻放大單元137產生已放大的基帶左、右音頻信號，并且把這些音頻信號施加于一對使聲音重現的揚聲器138上。
基帶視頻信號耦合到一視頻處理單元155及顯象管驅動放大器156上，最終顯示于顯示裝置158的顯示屏幕上。視頻信號還施加于同步分離器單元160上。該單元從中得出垂直和水平同步信號。所得出的垂直和水平信號施加于偏轉單元170上，以產生應用于顯示裝置158的偏轉系統組件上的偏轉信號。在控制器110控制下，屏幕顯示處理器140產生字符信號，并且把這些字符信號施加于視頻信號處理器155的第二輸入端，以顯示于顯示裝置158上。到目前為止，所描述的電路，除圖1所示的特定調頻陷波電路以外，均可從RCA CTC 156彩色電視機底板上知道。
調諧器102所產生的中頻信號還通過43.3MHz帶通濾波器和48.65MHz陷波電路145施加于一單片調頻收音機集成電路180上。調頻收音機集成電路180諸如是SONY公司生產的CXA12338M/S調幅/調頻立體聲收音機電路。調頻收音機集成電路180包括一個放大器180a、一個混頻器180b、一個振蕩器180c、一個壓控振蕩器(VCO)180d、一個調頻中頻和檢波單元180e以及一個調頻立體聲解碼單元180f。
這里公認，電視調諧器102可用作調頻廣播波段雙變頻調諧器的第一變頻級，其中，雙變頻調諧器的第二變頻級由調頻收音機集成電路180提供。也就是說，一個特定的調頻無線電信號被選定，并且把它從調頻無線電頻段中的一個頻率變換到第一中頻43.3MHz。43.3MHz這個值很重要，下面將討論對它的選定。
然后，在混頻器180b中，第一中頻信號與由晶體控制固定頻率振蕩器180c所產生的54.0MHz振蕩信號外差。已經發(fā)現，為了避免因振蕩器180c內部及其周圍的溫度變化而引起的頻率飄移，對于振蕩器180c進行晶體控制是理想的。雖然可以使用54.0MHz的晶體，但是發(fā)現，標準值18MHz晶體的第三次諧波(54MHz)也可使用。外差處理的結果是有在10.7MHz的額定調頻中頻的調頻無線電信號，該信號隨之在陶瓷諧振裝置(總地標為182)內被濾波。加入陶瓷諧振裝置182的第二陶瓷諧振器，以提高選擇性。然后，把陶瓷諧振裝置182輸出端上的信號利用調頻信號處理單元180d、180e及180f以常規(guī)方式進行放大、檢波和解碼。電位器VRI用以調整壓控振蕩器的頻率。已解碼的左(L)、右(R)立體聲信號施加于音頻開關136的第二對輸入端上。當已解碼的左(L)、右(R)立體聲信號由音頻開關單元136選定時，把這些信號施加于音頻放大器137，以便在揚聲器裝置138中重現。耦合于調頻收音機集成電路180與控制器110之間的線117和118分別傳輸指示出信號是否已調諧準，信號是否為立體聲信號的信號。
調諧器102為頻率合成型的，這意味著，本機振蕩器的頻率可在控制器110控制下以某一給定大小的步長作一系列變化。在調頻接收方式下，控制器110使振蕩器102c以步長31.5KHz改變其頻率。這意味著，對于調頻臺的失諧最大誤差為31.5KHz/2或者是15.75KHz。這是可以接受的，因為調頻收音機集成電路180在約+/-110KHz的范圍內具有可以接受的解調特性，還因為調頻廣播的頻率間隔為200KHz。
選擇43.3MHz作為雙變頻調頻無線電接收機第一級中頻頻率，下面將要加以說明。如所周知，調諧器的幅頻特性曲線基本上象草堆狀，色度載波和圖象載波在草堆的相應兩側約低于最大值3db.在這兩個載波之間草堆的近似中心點為44MHz、熟悉這種技術的人可以確信，這將是調頻收音機系統第一中頻的最佳頻率。然而，44MHz幾乎嚴格等于最低調頻無線電頻率(88.1MHz)值的一半，并會引起如下問題。施加于混頻器上信號的頻率因混頻作用而加倍。這種產物的大部分成分落在頻帶以外，并且被耦合到混頻器輸出端上的調諧電路濾掉。若44MHz用作第一中頻頻率，那么，為了調諧88.1MHz的調頻載波，本機振蕩器102c將在132.1MHz上振蕩。在此情況下，將有如下信號產生132.1MHz-88.1MHz＝44MHz(所需信號);及2×88.1MHz-132.1MHz＝44.1MHz(非所需的鏡像)。這個非所需的鏡象信號完全在第二中頻的帶寬內。這一狀況在系統音頻輸出上引起干擾及失真。下述事實使這種狀況進一步復雜化了，即調諧器的調頻陷波電路在88.1MHz處給出很小的衰減，當輸入信號電平較低時，將在調諧器中引起互調失真。大于44MHz，但小于圖象載波45.75MHz的頻率，在較高的調頻收音臺上將引起鏡象問題。因此，最佳值應低于44MHz，但高于彩色載波42.17MHz。(因為比彩色載波還低時，將使信號迅速下降而低于“草堆”)。43.3MHz這個值足夠接近于草堆的頂峰，以便提供對稱的信號，并且與44MHz也有足夠的距離，以避免鏡象干擾問題。當選定43.3MHz作為第一中頻頻率時，為了選定88.1MHz的調頻載波，將把本機振蕩器102c控制在132.4MHz振蕩，故產生如下輸出信號132.4MHz-88.1MHz＝43.3MHz(所需信號);和2×88.1MHz-132.4MHz＝44.8MHz(非所需的鏡象)。該非所需鏡象信號與所需信號相差1.5MHz，已完全在第二中頻級的300KHz帶寬以外，且不引起失真。事實上，具有頻率為43.5MHz與彩色副載波頻率之間的信號，可作為上述雙變頻調諧器第一中頻的良好選擇。
同樣地，第二中頻也有要避免的鏡象問題。具體地說，頻率48.65MHz(即43.3MHz+5.35MHz(第二中頻10.7MHz的一半))的信號將引起鏡象出現在10.7MHz上，再度引起干擾。因為第二中頻頻率固定于10.7MHz。這一問題在濾波單元145中消除，且不必需使用跟蹤濾波器。濾波單元145的電路詳細地示于圖6A中。該43.3MHz帶通濾波器由電感器L601及電容器C601、C602的π型電路結構組成。48.65MHz的陷波電路是與電感器L601并聯地增加電容器C603而得到的。圖6B示出這一裝置的增益頻率特性曲線。優(yōu)選如下的元件值L601 101毫微亨C601 39微微法C602 120微微法C603 100微微法工作時，控制器110通過本機鍵盤122或通過紅外線接收器120接受命令，以進入調頻收音方式。作為響應，控制器110使信號通過電阻R1施加于晶體管Q1的基極。晶體管Q1導通并且對于穩(wěn)壓電路R2，D2提供電源電壓，穩(wěn)壓電路R2、D2本身又提供電源(VCC)，以使調頻收音機集成電路180工作。經此轉換的VCC還施加于立體聲開關136的控制端上，并且在調頻收音方式下選擇調頻收音機的音頻信號。
對于接收性能良好的調頻來說，有兩項障礙靈敏度不高和超負載，必須在這兩者之間認真地選擇折衷?；貞浺幌略陔娨暪ぷ鞣绞较?，由在電視視頻中頻(VIF)電路中得出的AGC信號對射頻放大器進行增益控制。在調頻方式下，AGC信號與射頻放大器斷開了，因為在VIF電路中無有意義的AGC信號產生出來。若電視調諧器在FM接收方式下工作于最大增益，那么，中至強電平的調頻信號將過激勵該調諧混頻器以及射頻等級，從而產生出非所需的失真產物。提供分開的調頻AGC電路是不可接受的，因為價格和復雜性將加到電視接收機上。解決的方法是，在調頻接收方式期間內，使調諧器的射頻級工作于固定增益。這一電路裝置的價格低得多，它只增加了幾個元件。該增益的減少量必須認真選定。增益減少過多將使調頻接收的靈敏度不高;而增益減少過少會出現超負載狀況。幫助使射頻級在減少的增益下工作功能良好的第二因素是這樣的，即增益減少的射頻放大級噪聲系數的劣化(變高)速度，比增益減少的速度慢得多，這樣，可保持較好的信噪比。這允許在以后的中頻后置放大級中來補償射頻放大器增益的減少，以維持整個接收機的靈敏度。
AGC信號的斷開是由通過二極管D1將4.7伏調頻收音機轉換電源施加于AGC線102d上來完成的。很好地調整調頻收音機的VCC電源，使之足以獲得在可以接受的容限范圍內的增益減少量。重要的是，所選用的調頻收音機集成電路具有范圍大的、可用的工作電壓。特別選擇4.7伏的電平，以適應電視調諧器射頻增益減少時偏置的需要。電阻R3將AGC電路與所施加的電壓(VCC)隔離開。轉換電壓VCC的幅度在經過二極管D1后約為4伏。施加固定的4伏信號于射頻放大器102a的AGC控制端，則使其工作于低增益方式下。
轉換的調頻收音機電壓Vcc還施加于聲表面波濾波器前置放大器105的基極上，以禁止該放大器放大，并進一步衰減在視頻處理單元130輸入端上的非所需信號。
意外的是，已經發(fā)現調頻陷波電路在利用單一調諧器來接收電視信號及廣播調頻無線電信號的電視接收器中產生了有利的影響。尤其是，調頻陷波電路衰減調頻無線電信號，否則該信號在電視調諧器輸入端會有過大的幅度。這里還公認，調頻陷波電路應該呈現出這樣的頻率響應，即具有比較陡的“邊沿”，以使與相鄰電視通道信號的干擾為最小，并且具有基本上平坦的頻帶衰減區(qū)域，以提供在調頻無線電廣播頻段內具有基本上均勻的幅度的調頻信號。
圖2A示出從先有技術中知道的并聯諧振調頻陷波電路。串聯諧振調頻陷波電路及串、并聯調頻陷波電路的組合在先有技術中也知道。然而，在每種情況下，對限制這些先有調頻陷波電路的衰減均未作任何努力。相反地，每一次都試圖獲得最深的凹陷。因為在電視接收機中沒有調頻收音機，不需保留任何廣播調頻信號的頻譜。圖2B示出例如圖2A所示并聯諧振電路的幅頻特性曲線。這一電路裝置對組合的電視及調頻系統無法令人滿意的原因如下若把圖2A電路的諧振頻率設定于調頻頻段的中心，那么，各個調頻廣播臺信號的幅度在射頻放大器的輸入端上就會很不相同。還有不能令人滿意的是，因為該特性曲線的滾降部分(即，邊沿的斜率)不夠陡，不足以對相鄰電視頻道調頻干擾提供足夠的保護。
下面轉到圖3A，該圖示出三段調頻陷波電路。該陷波電路克服了先有技術中調頻陷波電路的上述問題。三段調頻陷波電路的第Ⅰ段包括一電感器L301、電阻器R301及電容器C301的并聯電路裝置。第Ⅰ段調諧于97.5MHz，以使整個電路裝置的頻率響應盡可能均勻。三段調頻陷波電路的第Ⅱ段包括一個電感器L302及電容器C302的并聯電路裝置。第Ⅱ段調諧于104.0MHz，以便對美國的VHF第12或第13頻道提供保護。三段調頻陷波電路的第Ⅲ段包括從第Ⅰ、Ⅱ段之間的那一點配置到基準電位(即，信號地)那一點的串聯諧振電路。第Ⅲ段調諧于90.5MHz，以便對低頻帶VHF第6頻道提供保護，不受接近于88.1MHz的教育調頻傳輸的干擾。電阻器R301及R303設定陷波深度。應該注意的是，第Ⅱ段因為其后的天線濾波電路的負載作用已把第Ⅱ段的陷波深度減少到所需程度而不需附加負載。上述裝置使第6頻道彩色載波的電平基本不變，但使第6頻道的伴音載波下降3-4分貝，這好像是可以接受的。有線頻道A-2(即，98)的圖象(Pix)載波減少約1分貝，而這好像也是可以接受的。
優(yōu)選下列元件值第Ⅰ段 L301 約18.3毫微亨(可調)R301 270歐姆C301 150微微法第Ⅱ段 L302 約16.2毫微亨(可調)C302 150微微法第Ⅲ段 L303 約680微亨(可調)R303 6.8歐姆C303 4.7微微法上述三段調頻陷波電路于調頻接收工作方式期間內，對于88MHz至108MHz范圍內的信號提供約10+/-4分貝的、均勻的電平衰減。然而，當調諧器調諧于第6頻道時，如圖3B所示，因天線輸入電路增加了選擇性，調頻頻段的衰減是在12-22分貝的范圍內。圖3B所示的響應特性曲線在圖5的射頻放大器雙棚極場效應管(FET)Q501的漏極端子上測得。
上述三段式調頻陷波電路呈現出下列典型性能(以廣播電視頻道的圖象載波為基準)
頻率(MHz) 響應(分貝)83.25(第6頻道圖象基準) -086.83(第6頻道彩色) -0.287.75(第6頻道伴音) -2.788.1(最低調頻臺) -4.688.3 -5.488.5 -6.288.7 -7.188.9 -8.089.1 -9.090.1 -12.690.5 -12.290.1 -10.192.1 -8.293.1 -7.694.1 -8.095.1 -9.096.1 -10.397.1 -11.198.1 -10.899.1 -9.9100.1 -9.0101.1 -8.7102.1 -9.2
103.1 -10.7104.1 -11.8105.1 -7.8106.1 -3.3107.1 -0.8107.9(最高調頻臺) -0.4陷波電路本身衰減所需的最終結果是，實現在調頻頻段上整個調諧器增益所要求的減少量。與相鄰的第6和第98電視頻道的平均功率增益相比，實現了在如下調頻頻段上整個調諧器增益的減少。
頻率(MHz) 相對于相鄰的第6和第98電視頻道的平均功率增益，典型的平均損耗(分貝)88.1 7.590.5 1393.5 1297.5 12100.7 10.5104.1 6.5107.9 0在調頻接收方式期間內，無電視圖象可觀看。因此，當選定調頻臺時，控制器110使屏幕顯示處理器140顯示信息，向用戶指示出電視接收機處于調頻方式下，已選定某一特定調頻臺以及所接收的調頻信號是否為立體聲。這種顯示示于圖4，其中，信息顯示于電視接收機400的屏幕410上。該顯示呈現給用戶一段預定的時間(約30秒)，之后，屏幕呈現為空白。
圖5詳細示出圖3A調頻陷波電路到調諧器102一部分簡化形式的連接，具體地說，調頻陷波電路500的輸出端通過串聯電感耦合到總地標為510的一系列陷波電路上。陷波電路510具有調諧于電視中頻頻率上的第一并聯陷波電路，去掉低于第2頻道的所有信號的第二并聯串聯陷波電路;以及也調諧于電視中頻頻率的第二并聯陷波電路。陷波電路510的輸出施加到總地標為520的射頻放大器的輸入端上。這種類型的調諧器從用于CTC-156底板上的調諧器MTP-M2016可知并且不需詳述了，該底板由印第安那州印第安納波利斯Thomson Consumer Electrics.Inc.公司生產。
這里還公認，本裝置可用于調諧信息業(yè)務的廣播，例如，美國國家氣象局(NWS)的信息業(yè)務廣播。對這些廣播分配了如下7個頻率162.400MHz、162.425MHz、162.450MHz、162.475MHz、162.500MHz、162.525MHz及162.550MHz.對于某一給定地區(qū)，只指配這些頻率之一。典型的氣象收音機提供了一個選擇三個晶體控制的頻率之一的開關，以接收這種廣播。
這里需進一步認可，當選定NWS方式時，只需調諧NWS頻段的中心。這樣作有三個原因第一、中頻濾波器具有190KHz的3db帶寬，它大于NWS頻段150KHz的整個頻道間隔;第二，即使偏離調諧頻率+/-1000KHz，所用鑒頻器的性能仍良好;第三、NWS臺幾乎無或完全無重疊(因為NWS頻率是專用的，并且在某一給定區(qū)域內，僅有一部發(fā)射機在工作)。
這里需特別認可，本發(fā)明也適用于盒式錄象機(VCR)，當電視接收機一詞在這里使用時，它所包括的是具有視頻顯示裝置的電視接收機(通常稱為電視機)及無視頻顯示裝置的電視接收機，例如，VCR。
權利要求
1.一種電視接收機，包括調諧裝置(102)，用以按第一方式工作以接收電視射頻信號，所述調諧裝置(102)根據控制信號，從許多電視射頻信號中選擇某一特定的電視射頻信號；控制裝置(104)，用以產生所述控制信號，以使所述調諧裝置能選擇所述特定的射頻信號；其特征在于所述調諧裝置(102)還按第二方式工作，作為雙變頻廣播調頻無線電信號接收機的第一變頻級，用以將所述調頻信號變頻為第一中頻；所述雙變頻廣播調頻無線電信號接收機的第二變頻級(180b、180c)，所述第二變頻級(180b、180c)接收在所述第一中頻上的所述信號，并且將所述信號變頻為第二中頻，以及從所述第二中頻的所述信號中解調音頻信號的裝置(180e)；并且其中所述的第一中頻為43.3MHz。
2.一種電視接收機，包括調諧裝置(102)，用以按第一方式工作以接收電視射頻信號，所述調諧裝置(102)根據控制信號，從許多電視射頻信號中選擇某一特定的電視射頻信號;控制裝置(104)，用以產生所述控制信號，以使所述調諧裝置能選擇所述特定的射頻信號;其特征在于所述調諧裝置(102)還按第二方式工作，作為雙變頻廣播調頻無線電信號接收機的第一變頻級，用以將所述調頻信號變頻為第一中頻;所述雙變頻廣播調頻無線電信號接收機的第二變頻級(180b、180c)，所述第二變頻級(180b、180c)接收所述第一中頻的所述信號，并且將所述信號變頻為第二中頻，以及從所述第二中頻上的所述信號中解調出音頻信號的裝置(180e);并且其中所述第一中頻低于或等于43.5MHz。
3.根據權利要求2的電視接收機，其特征在于所述第二中頻高于彩色載波頻率。
4.根據權利要求3的電視接收機，其特征在于所述第二中頻高于42.17MHz。
全文摘要
一種電視接收機，包括用以調諧電視頻道及調頻廣播電臺的單一調諧器。該調諧器在調頻接收方式下工作于固定的增益調節(jié)位置上。該調諧器用作雙變頻調頻接收機的第一變頻級，其中，調頻收音機集成電路的混頻器用作第二變頻級，該裝置工作于特定的、非任意的第一中頻頻率上，該調頻接收機還能夠自動接收信息業(yè)務，例如，美國國家氣象局的廣播，該廣播的頻率為聽眾區(qū)域內使用的七個固定頻率之一。接收機提供當前所調諧的調頻(FM)頻道號的屏幕顯示。
文檔編號H04N5/44GK1058872SQ9110532
公開日1992年2月19日 申請日期1991年8月3日 優(yōu)先權日1990年8月6日
發(fā)明者加里·D·格拉布斯 申請人:湯姆森消費電子有限公司