自动校准的谐振滤波器电路和集成了该电路的宽频调谐电路的制作方法

专利名称：自动校准的谐振滤波器电路和集成了该电路的宽频调谐电路的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及电子电路。特别地，本发明涉及适用于电视接收 机的调谐电路。
背景技术：
现有技术具有完整的电视调谐系统、电路和组件。调谐器是电视
接收机的射频("RF")输入电路，该调谐器的主要作用是选择所需 频道，同时抑止其他频道和无关RF信号。这个选择通常由三个可调滤 波器和一或两个固定滤波器完成。三个可调滤波器典型地采用单调谐 低损耗级，其馈送放大器和放大器之后的高选择性、高损耗、双调谐 滤波器。固定调谐滤波器连接下变频器或混频器级。
在支持电视接收所需要的全频率范围内调谐一级是不实际的。因 此，常规的调谐器将电视频率范围划分为三个波段(UHF， VHFH和 VHFL)，每个波段有其自身的可调滤波器组，总共有九个可调级。在 标准操作中，通过将RF滤波器调谐到所需频率以及通过中频("IF") 中心频率将本机振荡器设置在与所需频率不同的频率，实现频道选择。
常规的单变频电视调谐器在生产时通过物理地调整线圈电感的数 量进行校准。在许多实际的调谐器中，需要对九个可调滤波器进行手 动校准，这种手动校准工作量大，需要昂贵的测试设备，因而成本较 高。此外，使用老化、温度变化和物理操作，会导致此类电视调谐器 的原厂设置发生偏移。由于原厂这种设置的固化特点，可调滤波器过 量的偏移将会导致调谐电路性能下降。
因此，需要一种能降低对精确原厂校准要求的低成本的电视调谐
电路。而且，期望这种电视调谐电路能在使用过程中或者整个使用寿 命中周期性地自动校准，从而减少由组件偏移和变化造成的不利影响。 此外，结合附图以及前述的技术领域和背景技术，从下面的详细说明 和所附的权利要求将说明本发明的其他突出特点和特性。


当参考下面的附图考虑时，通过参照详细说明和权利要求可以导 出本发明的更完整的理解，其中在整个附图中，同样的参考数字表示 相似的元件。
图1是现有技术的单转换电视调谐器的电路示意图2是依照本发明典型的实施例设计的谐振滤波器电路的电路示
意图3是依照本发明典型的实施例设计的谐振滤波器电路的调谐特 性的曲线图4是依照本发明典型的实施例设计的耦合谐振滤波器的电路在 第一调谐模式下的电路示意图5是图4所示的耦合谐振滤波器的电路在第二调谐模式下的电 路示意图6是图4所示的耦合谐振滤波器的电路在运行模式下的电路示
意图7是依照本发明典型的实施例设计的电视调谐电路的电路示意 图的第一部分；和
图8是图7所示的电路示意图的第二部分。
具体实施例方式
下列的具体实施方式
本质上只是为了便于说明，并不旨在限制本 发明或本发明的应用和使用。而且，本发明也不局限于在前述技术领 域、背景技术
或下列具体实施方式
中的任何明确的或暗示 的表述的理论。
本发明可以按照功能和/或逻辑模块组件以及不同的处理步骤进 行描述。应理解，这些模块组件可以由配置为完成指定功能的许多硬 件、软件和/或固件设计实现。例如，本发明的一种实施例可以采用多 种集成电路组件，如存储器元件、逻辑元件、査找表或类似的元件， 这些元件在一个或多个微处理器或者其他控制设备的控制下完成多种 功能。而且，本领域技术人员将理解，本发明可以实际应用于任意数 目的宽频无线接收器应用，并且本文描述的电视调谐电路只是本发明 的一种典型的应用。
简洁起见，与电视信号接收和处理、谐振滤波器设计、相位检测、 RF转换、和系统(以及系统的单个运行组件)的其他功能的现有技术， 这里不作详述。此外，本文各个图中所示的连接线用于标识不同元件 之间的功能关系和/或物理连接。需要注意的是，在实际的实施例中存 在许多替换的或附加的功能关系或物理连接。
如在此使用，"节点"指的是任何内部或外部的参考点、连接点、 结合处、信号线、传导元件或类似的元件，在该节点处，出现给定的 信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或量级。此外，由一个物理 元件可以实现两个或多个节点(即使以公共模式接收或输出，也可以 复用、调制或区分两个或多个信号)。
下面的说明共通地指代节点或"连接"或"耦接"的特性。如在 次使用，除非特别说明，"耦接"表示一个节点/特性与另一节点/特性 直接或间接相连，而不必是物理连接。如在次使用，除非特别说明，
"连接"表示一个节点/特性与另一节点/特性直接连接。特别地， 一个 开关可以"耦接"到多个节点，但并不是所有的这些节点都需要彼此
"连接"；根据切换操作的状态，开关可以将不同的节点彼此连接。 此外，尽管这里示出的各个电路图描述了元件的特定排列，但是在实 际的实施例中可以存在插入的元件、设备、特性或组件(假设给定电 路的功能不受不利的影响)。
图1是现有技术的单转换电视调谐器100的电路示意图。调谐器 IOO通常包括可调谐振滤波器部件102和图1中虚线所示的混频振荡器 PLL ( "MOP")集成电路("IC" ) 104。在电视调谐器100的情况 中，MOPIC 104中的组件被认为是"片上"组件，而其他组件被认为 是"片外"组件。通常，电视调谐器100在调谐器输入端106接收宽 频广播电视信号，然后处理该输入信号以获得对应于所选择观看频道 的输出信号。在调谐器输出端108提供输出信号。
划分滤波器部件102以提供用于三个波段(UHF， VHFH和VHFL) 的可调谐的滤波。从而，滤波器部件102包括UHF分支110， VHFH 分支112和VHFL分支114。每个分支包括三个可调的谐振滤波器，其 根据所选的观看频道进行调整。根据所选的观看频道，电视调谐器IOO 通过由MOP IC 104所控制的开关116选择三个分支中的一个。
MOP IC 104通常包括开关116、混频器118、放大器120、本机振 荡器122、相位检测环路控制器124和除法器元件125。电视调谐器100 还包括片外PLL环路滤波器126和诸如石英的片外频率基准。这些组 件控制为根据人们熟知的RF接收器方法运行，这里不再详述MOP IC 104和电视调谐器100的基本操作。简要说来，电视调谐器100设置开 关116、调整本机振荡器122的频率、并响应于所选观看频道选择滤波 器部件102的分支。 一旦电视调谐器100被调谐到所选观看频道，滤 波器部件102的选定的分支衰减所需频道频率的镜频(image frequency)，且开关116向混频器118提供滤波的输入信号。混频器 118处理滤波的输入信号，并产生所需的中频("IF")信号，用作放 大器120的输入。
滤波器部件102中的每个谐振滤波器(一共九个)典型地是在生 产电视调谐器100的时候，在制造产品时进行调整。谐振滤波器必须 被校准，从而它们正确地追踪相对于频率的本机振荡器的控制电压。
在初始原厂校准后，通过开环方式实现调谐，其中向滤波器部件102 发送控制信号，但不进行测量。与手工调谐相关的劳动力成本、时间 上的谐振滤波器的漂移、频率变化产生的性能差异和个体性能差异， 这些是与此类电视调谐器IOO相关的实际问题。
依照本发明的一种示例性实施例设计的调谐器通常按照如上所述
的电视调谐器100的方式工作。然而，这种调谐器采用自动校准的谐
振滤波器电路，并可以片上制造。所述调谐电路使用本机振荡器作为 测试信号源，并使用简单的比较器，该比较器测量谐振滤波器的相位 移，以判断谐振滤波器电路何时调谐到它们正确的共振频率。通过使 用本机振荡器作为内部测试信号源，并配合检测器和易于实现的调谐 驱动电路，这种调谐电路布局降低了对精确原厂校准的要求。由于能 在使用时可以优化每个频道/频率选择(而不是依赖于原厂校准的长期 稳定性)，所述调谐器比机械调谐的调谐其具有改进的性能。按照这 种方式，调谐器采用闭环确定的调谐方式，该闭环确定的调谐方式可 以在每次选择信道、每个启动周期、或任何需要的时候执行。
如上所述，依照本发明的实际实施例设计的调谐器可以采用多个
自动校准的谐振滤波器电路。按照这种方式，图2是依照本发明一种 示例实施例设计的自动校准的谐振滤波器电路200的电路示意图。实 际上，可以在具有三个波段的单转换电视调谐器(参见电视调谐器100) 中使用谐振滤波器电路200的九个例示。
谐振滤波器电路200通常包括电路输入节点202、电路输出节点 204、可调谐振器206、振荡器208、相位检测环路控制器210、开关 212和电阻元件214。电路输入节点202接收输入信号，电路输出节点 204提供基于输入信号的滤波的输出信号。本示例中为单极双向开关的 开关212具有耦接到电路输入节点202的第一输入端216、耦接到电阻 元件214的第二输入端218、以及同时耦接到可调谐振器206和电路输 出节点204的公共输出节点220。开关212控制为在运行状态和调谐状
态之间切换，其中该运行状态对应与谐振滤波电路200的运行模式，
该调谐状态对应谐振滤波器电路200的调谐模式。在图2中，开关212 中的实线表示运行状态，而开关212中的虚线表示调谐状态。
可调谐振器206包括耦接到电路输出节点204的滤波器输出节点 222 (在本示例性实施例中，滤波器输出节点222对应电路输出节点 204)。尽管不是本发明的要求，可调滤波器206包括与可变电容元件 226并联的电感元件224。选择电感元件224的特定值和可变电容元件 226的电容范围，以适于给定应用的需要。对于典型的电视调谐器应用， 电感元件224可以具有30 nH到1000 nH之间的值，而可变电容元件 226可以具有2pF和30pF之间的可调整电容值。在本示例电路中，电 感元件224和可变电容元件226每个都耦接在滤波器输出节点222和 地之间。实际上，由于电感元件224尺寸较大，电感元件224可以是 谐振滤波器电路200的片外组件(图2中所有其他的组件可以是片上 组件)。可变电容元件226优选地实现为片上的变容二极管、切换的 电容阵列和类似元件，其响应于由相位检测环路控制器210所提供的 控制信号228进行调整。
振荡器208可以是由调谐器或集成了谐振滤波器电路200的接收 机所实现的的本机振荡器，具有振荡器输出节点230。适宜地设计并控 制振荡器208，用于在振荡器输出节点230上产生调谐信号，其中当谐 振滤波器电路200工作在调谐模式时，以基准频率生成调谐信号。振 荡器输出节点230可以耦接到相位检测环路控制器210的第一输入端 232，从而在需要时由相位检测环路控制器210监控调谐信号。在本示 例中，振荡器输出节点230也耦接到电阻元件214的一端。因此，在 谐振滤波器电路200工作在调谐模式时，电阻元件214连接在振荡器 输出节点230和滤波器输出节点222之间。选择电阻元件214的值(其 对于谐振滤波器电路200的性能并不关键)，以提供可检测的相移特 性。
相位检测环路控制器210还包括耦接到滤波器输出节点222的第 二输入端234。根据熟知的技术，相位检测环路控制器210配置为测量 第一输入端232和第二输入端234上的信号之间的相位差，并响应于 该相位差产生控制信号228。在本文描述的示例性实施例中，相位检测 环路控制器210耦接在振荡器输出节点230和滤波器输出节点222之 间，适宜地配置为测量跨过电阻元件214的相位差，并适宜地配置为 在谐振滤波电路200工作在调谐模式时，响应于相位差调整可调谐振 器206。在本示例中，控制信号228响应于所测量的相位差调整可变电 容元件226。
当谐振滤波器电路200工作在调谐模式时，开关212设置为调谐 状态。当在调谐状态下时，开关212将电阻元件214和滤波器输出节 点222进行连接，并断开滤波器输出节点222与电路输入节点202的 连接。以这种方式，开关212将可调谐振器206与任何可能通过电路 输入节点202耦接的外部信号源或影响隔离开。当谐振滤波器电路200 工作在运行模式时，开关212设置在运行状态。当在运行状态下时， 开关212断开滤波器输出节点222与电阻元件214的连接，并将电路 输入节点202和滤波器输出节点222连接。
下面参照图3说明谐振滤波电路200的调谐方法，该图3是依照 本发明一种示例性实施例设计的谐振滤波器电路的调谐特性的曲线 图。在图3中，曲线300表示谐振滤波器电路的幅度响应；曲线300 使用图3的右边纵轴。曲线300说明了本示例中幅度响应如何在 72.7MHz (期望谐振频率)达到峰值。剩余曲线使用图3的左边纵轴， 表示跨过电阻元件(例如，图2中的电阻元件214)测量的可变电容元 件(例如图2中的电容元件216)不同电容值的相位。曲线306表示对 于电容值为20 pF的频率范围上的相位测量。曲线306说明了在 72.7MHz处幅度峰值与跨过电阻元件的零度相位移相吻合。特别地， 曲线306还说明了如果频率高于72.7MHz，相位差为负，如果频率低 于72.7MHz，相位差为正。因此，这为通过幅度和所测量相位差的符
号对谐振滤波器电路的中心频率进行调整提供了确定的技术。
曲线302表示电容值为10pF时的相位测量，曲线304表示电容值 为15pF时的相位测量，曲线308表示电容值为25pF时的相位测量， 以及曲线310表示电容值为30pF时的相位测量。这些附加的曲线说明 了不同的电容值如何在72.7MHz处产生非零相位。如图所示，所需中 心频率处的正相位说明电容值太低，而所需中心频率处的负相位说明 电容值太高。这为通过幅度和所测量的相位差的符号而对谐振滤波器 电路进行调谐提供了确定的技术。实际上，由于最大幅度值对于不同 的操作条件和调谐波段不同的部分不同，幅度曲线(曲线300)并不单 独用于校准谐振滤波器电路。然而，在不同的操作条件和调谐波段下， 零度相位值始终保持在中间。
如上所述，当谐振滤波器电路200工作在调谐模式时，振荡器208 设置为产生对应于可调谐振器206的期望共振频率的基准频率的调谐 信号。在实际的电视调谐器应用中，振荡器208配置为产生大约在50 到800MHz范围内的频率。相位检测环路控制器210测量跨过电阻元 件214的相位差，并分析该相位差以判断如何调节控制信号228。例如， 如果相位差是正的，那么相位检测环路控制器210将调整控制信号228， 使得增加可变电容元件226的值。相反，如果相位差是负的，那么相 位检测环路控制器210将调整控制信号228，使得减少可变电容元件 226的电容值。如此，相位检测环路控制器210配置为调整可调谐振器 206，使得相位差趋于零度。可调谐振器206的这种调节使得其在期望 的谐振频率(或者在所需谐振频率的实际阈值量之内的某个频率)共 振。
在可调谐振器206校准后，保存用于该中心频率的调谐参数，使 得需要时可以检索它们。作为选择，如果每次频道选择时动态调谐可 调谐振器206，那么当前的调谐参数可以在开关212设置在运行状态时 保持。在谐振滤波器电路200工作在运行模式时，谐振滤波器电路200 保存调谐参数，从而保持可变电容元件226的电容值。
在实际的实施例中，谐振滤波器电路200的操作可以由合适的开 关控制逻辑、存储器和其他可能的组件(图2中未图示)进行影响、 管理和/或控制。例如，开关212可以是由合适的数字逻辑控制的RF 开关，而可调谐振器206的调谐参数可以保存在一个或多个存储元件 中(以及从中检索)。根据谐振滤波电路200的实际实现方式，这些 附加组件可以包括任意数目的片上和/或片外元件。
可以使用开关结构组合多个如上所述的谐振滤波器电路，以组成 耦接谐振滤波器电路。这样，图4是依照本发明的一种实施例设计的 自动校准耦合谐振滤波器电路400在第一调谐模式下的电路示意图， 图5是耦合谐振滤波器电路400在第二调谐模式下的电路示意图，以 及图6是耦合谐振滤波器电路400在运行模式下的电路示意图。尽管 耦合谐振滤波器电路400只包括两个谐振滤波器级，但是实际的实施 例可以包括多个耦合谐振滤波器级。耦合谐振滤波器电路400和谐振 滤波器电路200共享许多相同的特性、元件和方面，这里不做赘述这 些特性、元件和方面。
耦合谐振滤波器电路400通常包括电路输入节点402、电路输出 节点404，第一可调滤波器级406、第二可调滤波器级408、开关结构 (其在示例中包括标识为SW1、 SW2、 SW3和SW4的开关)和振荡器 409。图4到图6还图示了混频器411，用于说明振荡器409的双重作 用，即作为校准电路的信号源和作为运行模式下用于接收功能的本机 振荡器。电路输入节点402接收输入信号，而电路输出节点404基于 该输入信号提供滤波后的输出信号。第一可调滤波器级406包括第一 滤波器输入节点410 (其对应于本示例中的电路输入节点402)和第一 滤波器输出节点412。类似地，第二可调滤波器级408包括第二滤波器 输入节点414和第二滤波器输出节点416(其对应于本示例中的电路输 出节点404)。特别地，第二滤波器输入节点414可以通过SW2开关 和耦合电容元件418耦接到第一滤波器输出节点412。实际上，耦接电 容元件418的电容值较小，且对每个频道固定。例如，在实际的实施 例中，耦接电容元件418大概是可调电容器值的1%到5%。通常，每 个可调谐振器级406/408配置为根据自动校准的谐振滤波器电路200， 基本按上述方式运行。
第一可调谐振器级406通常包括第一可调谐振器(包括与第一可 变电容元件422并联的第一电感元件420)，第一电阻元件424，和第 一相位检测环路控制器426。第一可调谐振器与第一滤波器输出节点 412耦接，而第一可调滤波器级406的其他组件按照上面所述的谐振滤 波器电路200的方式彼此耦接。第二可调谐振器级408通常包括第二 可调谐振器(包括与第二可变电容元件430并联的第二电感元件428)， 第二电阻元件432，和第二相位检测环路控制器434。第二可调谐振器 与第二滤波器输出节点416耦接，而第二可调滤波器级408的其他组 件按照上面所述的谐振滤波器电路200的方式彼此耦接。
在实际的实施例中，可变电容元件422/430具有大概在2-30pF的 可调范围。尽管图中没有示出，但是可调滤波器级406/408可以共用公
共相位检测环路控制器。
振荡器409可以是由调谐器或者集成了耦合谐振滤波器电路400 的接收机使用的本机振荡器，并具有振荡器输出节点436。当谐振滤波 器电路400工作在调谐模式时，振荡器409适宜地配置并控制为在振 荡器输出节点436产生调谐信号，其中该调谐信号是在基准频率产生 的。振荡器输出节点436可以与第一可调谐振器级的第一基准输入节 点438以及第二可调谐振器级的第二基准输入节点440耦接。在本示 例中，振荡器输出节点436还和第一电阻元件424的一端、第二电阻 元件432的一端以及混频器411的振荡器输入节点耦接。
当耦合谐振滤波器电路400工作在第一调谐模式时(如图4所示)，
由耦合谐振滤波器电路400所使用的开关结构适宜地配置为将第一可
调谐振器级406和第二可调谐振器级408隔离，用于第一可调谐振器 级406的闭环调谐。当耦合谐振滤波器电路400工作在第二调谐模式 时，所述开关结构还适宜地配置为协助第二可调谐振器级408的调谐。 在本示例中，当耦合谐振滤波器电路400工作在第二调谐模式时(如 图5所示)，所述开关结构适宜地配置为将第二可调滤波器级408与 第一可调滤波器级406隔离，用于第二可调滤波器级408的闭环调谐。 如上所述，该开关结构至少包括SW1、 SW2、 SW3和SW4开关，其中 每个开关控制为在对应运行模式的运行状态、或对应第一调谐模式的 第一调谐状态、或对应第二调谐模式的第二调谐状态之间切换。
SW1开关具有耦接到电路输入节点402的输入端、耦接到第一电 阻元件424的一个输入端和耦接第一滤波器输出节点412的共用输出 端。图4描述了工作在第一调谐状态的SW1开关，而图6描述了工作 在运行状态的SW1开关。当耦合谐振滤波器电路400工作在第二调谐 模式时，SW1开关可以在任一位置。SW2开关具有耦接到第一滤波器 输出节点412的一个输入端、接地的一个输入端和耦接到耦合电容元 件418输入侧的共用输出端。图4描述了工作在第一调谐状态的SW2 开关，图5描述了工作在第二调谐状态的SW2开关，而图6描述了工 作在运行状态的SW2开关。SW3具有耦接到地的一个输出端、耦接到 第二滤波器输出节点416的一个输出端和耦接到第二滤波器输入节点 414的共用输入端。图4描述了工作在第一调谐状态的SW3开关，而 图5描述了工作在第二调谐状态的SW3开关，图6描述了工作在运行 状态的SW3开关。SW4具有一个浮置输入端、耦接到第二电阻元件 432的一个输入端和耦接到第二滤波器输出节点416的共用输出端。图 5描述了工作在第二调谐状态的SW4开关，而图6描述了工作在运行 状态的SW4开关。当耦合谐振滤波器电路400工作在第一调谐模式时， SW4开关可以在任一位置。
参考图4，对于第一调谐模式，所述开关结构(即，SW1开关)
将电路输入节点402从第一可调滤波器级406断开、将电路输入节点 402从第一滤波器输出节点412断开、并将第一电阻元件424与第一滤 波器输出节点412连接。而且，所述开关结构(即SW2开关和SW3 开关)将耦合电容元件418与第一可调滤波器电路并联。换句话说， 当谐振滤波器电路400工作在第一调谐模式时，第一电感元件420、第 一可变电容422和耦合电容元件418均连接在第一滤波器输出节点412 和地之间。此外，所述开关结构(即SW3开关)将第一可调滤波器级 406与第二可调滤波器级408分开，提供用于第一可调滤波器级406的 闭环调谐的隔离，从而第二可调滤波器级408的存在不会影响第一可 调滤波器级406的调谐。
第一可调滤波器级406按照前述用于谐振滤波器电路200的方式 迸行调谐，然而，耦合电容元件418包括在第一可调滤波器中，而对 可变电容元件422的调节反映了耦合电容元件418的包括。简要说来， 第一电阻元件424连接在第一基准输入节点438和第一滤波器输出节 点412之间，其允许第一相位检测环路控制器426测量跨过第一电阻 元件424的相位差。如上所述，第一相位检测环路控制器426响应于 所测量的相位差，调整第一可调谐振器(即可变电容元件422)，以将 相位差朝零度调整。
参考图5，对于第二调谐模式，所述开关结构(即SW1开关)将 电路输入节点402与第一可调谐振器级406连接、将电路输入节点402 与第一滤波器输出节点412连接、并将第一电阻元件424与第一滤波 器输出节点412断开。尽管在第二调谐模式下，SW1开关可以在任一 位置，但是如果SW1开关在图5所示的位置，则它已经处于如图6所 示的运行模式下的正确状态。另外，所述开关结构(即SW2和SW3 开关)将耦合电容元件418与第二可调谐振器电路并联。换句话说， 当谐振滤波器电路400工作在第二调谐模式时，第二电感元件428、第 二可变电容430和耦合电容元件418均连接在第二滤波器输出节点416 和地之间。特别地，耦合电容元件418有助于确定第一和第二可调谐振器级的调谐参数。此外，所述开关结构(即，SW2开关)将第一可
调谐振器级406与第二可调谐振器级408断开，提供了用于第二可调 谐振器电路进行闭环调谐的隔离，从而第一可调谐振器级406的存在 不会影响第二可调谐振器级408的调谐。最后，所述开关结构(即， SW4开关)将第二电阻元件432与第二滤波器输出节点416连接。
按照前述谐振滤波器电路200进行第二可调滤波器级408的调谐， 然而，耦合电容元件418包括在第二可调谐振器中，而对可变电容元 件430的调节反映了这一点。简要说来，第二电阻元件432连接在第 二基准输入节点440和第二滤波器输出节点416之间，这允许第二相 位检测环路控制器434测量跨过第二电阻元件432的相位差。如上所 述，第二相位检测环路控制器434响应于所测量的相位差，调整第二 可调谐振器(即可变电容元件430)，以将相位差朝零度调整。
可以为每个所需的频道频率进行第一和第二可调谐振器级 406/408的调谐，以获取每个频道的调谐参数和设置。该调谐参数和设 置可以保存在合适的存储元件(未图示)中，以备选择特定频道时检 索。可选地，第一和第二可调谐振器级406/408可以响应于特定频道的 选择而实时地调谐。
在第二可调谐振器级408的调谐期间，谐振滤波器电路400的另 一种实施例不需要将第一可调谐振器级406与第二可调谐振器级408 隔离。相反， 一旦调谐了第一可调谐振器级406，它可以作为第二可调 谐振器级408的测试信号源，而第二可调谐振器级408可以按照等同 于前述的方法进行调谐。如果谐振滤波器电路包括三个或更多的级， 则每个后续可调谐振滤波器级可以在前面的级完成调谐后进行类似调
谐。换句话说，每个后续的可调谐振器级可以根据从前面的级的组合 获取的测试信号而完成调谐。
参考图6，对于运行模式，所述开关结构(即，SW1开关)将电
路输入节点402与第一可调谐振器级406连接、将电路输入节点402 与第一滤波器输出节点412连接、并将第一电阻元件424从第一滤波 器输出节点412断开。另外，所述开关结构(即，SW2和SW3开关) 将耦合电容元件418连接在第一滤波器输出节点421和第二滤波器输 入节点414之间。换句话说，耦合电容元件418用于将两个可调谐振 器电路耦合起来。此外，所述开关结构(即，SW3开关)将耦合电容 元件418与第二滤波器输出节点416连接，且所述的开关结构(即， SW4开关)将第二电阻元件432从第二滤波器输出节点416断开。在 运行模式下，振荡器409设置在期望的基准频率(在实际的电视调谐 电路应用中，振荡前409根据所选的观看频道进行调节)。另外，提 供用于第一和第二谐振器级406/408的合适的调谐参数，以使得耦合谐 振滤波器电路400可以滤波出正确的频率。
实际上，耦合谐振滤波器电路400可以在IC450 (图6中的虚线 部分，而图4和图5中未图示)上实现。如图6所示，由于其物理大 小，第一电感元件420和第二电感元件428可以实现为片外组件，而 耦合谐振滤波器电路400的其他组件可以实现为片上组件。因此，谐 振滤波器电路400可以按照四个输入/输出管脚的方式构造 一个管脚 用于电路输入、 一个管脚用于电路输出、 一个管脚用于第一电感元件 420、 一个管脚用于第二电感元件420。
如上所述的自动校准的可调谐振滤波器电路可以用于实际的电视 调谐电路。这样，图7和图8组合在一起是依照本发明的一种示例性 实施例设计的电视调谐电路500的电路示意图。电视调谐电路500的 大体布局与图1所示的采用现有技术的单转换调谐器的布局类似。电 视调谐电路500通常包括耦接到MOP部件501的可调谐振滤波器部件。 所述的可调谐振滤波器部件包括UHF分支(上部分支，其包括电感元 件L1、 L4、 L7和对应的并联的可变电容元件)、VHFH分支(中间分 支，其包括电感元件L2、 L5、 L8和对应的并联的可变电容元件)和 VHFL分支(下部分支，其包括电感元件L3、 L6、 L9和对应并联的可
变电容元件)。每个分支包括三个根据所选观看频道进行相应调整的
可调谐振滤波器。电视调谐电路500通过开关502、 504、 506、 508、 510和512选择三个分支中的一个，其中相应于所选观看频道控制每个 开关。图7和图8描述了其中已经对于运行模式下的操作选择了 UHF 分支的开关状态。
在本示例中，任何给定分支的第一可调谐振器级通过相位检测环 路控制器514调谐，任何给定分支的第二可调谐振器级通过相位检测 环路控制器516调谐，任何给定分支的第三可调谐振器级通过相位检 测环路控制器518调谐。这些相位检测环路控制器适宜地配置为执行 上文所述的自动校准。在每个分支内，开关502、 504、 506、 508、 510 和512以及开关SW1、 SW和SW3控制为使能耦合谐振滤波器电路的 隔离调谐。例如，当校准UHF分支中的第一可调谐振器级时，设置开 关502使其电极浮置，按照图7所示设置开关504， SW1开关设置为 连接R电阻元件和节点520，并且设置开关506，使其电极浮置。实际 上，当输入滤波器输出阻抗在目标频率处呈现为无电抗(non-reactive) 时，输入端浮置。否则，输入端连保持连接，以补偿输入滤波器的任 何电抗，且在输入滤波器之前完成切换。这样的设置将该可调谐振级 和与元件隔离，否则该元件将连接到其输入端和输出端。振荡器522 产生调谐所需的基准频率的调谐信号。
每个分支内的第二和第三可调谐振器级以等同于上文所述的用于 耦合谐振滤波器电路400的方式耦接在一起。因此，电视调谐电路500 的开关适宜地控制为在需要时将各个可调谐振器级与耦合电容元件 524相连，其与各个可调谐振器并联，且在电视调谐电路500处于运行 模式时，将耦合电容元件524连接在可调谐振器级之间。
尽管没有图示，但是如上所述的自动校准的谐振滤波器电路也可 以集成在其他常规的双转换调谐电路中，以代替IFSAW滤波器，该IF SAW滤波器典型地为昂贵的片外组件。在这种实现方式中，所述的自
动校准的谐振滤波器电路提供了一种对于SAW滤波器来说低廉且易于 实现的替换。
上述技术和电路可以实现在宽频接收机中，例如集成在电视设备、 VCR、有线电视机顶盒、个人电脑调谐卡或类似设备中的调谐电路。 上述技术和电路也可以装配在其他无线接收设备中，例如便携式电话。 相比使用手工调谐技术和较多片外组件的常规电路，所述自动校准的 谐振滤波器电路功耗和成本都较低。实际上，本文所述的电路为单转 换调谐器提供了高的性能和低的装配成本，且能消除双转换调谐器中
SAW滤波器的高成本。另外，由于集成的RF开关、PLL电路和控制 状态机都是常规基于芯片的调谐器中常见的元件，所述谐振滤波器电 路相对易于实现。
概括而言，依照本发明的示例性实施例设计的系统、设备和方法
涉及
一种自动校准的谐振滤波器电路，包括具有滤波器输出节点的 可调谐振器，具有振荡器输出节点的振荡器，所述振荡器配置为在振 荡器输出节点产生调谐信号，当所述自动校准的谐振滤波器电路工作 在调谐模式时连接在振荡器输出节点和滤波器输出节点之间的电阻元 件，以及耦接在振荡器输出节点和滤波器输出节点之间的相位检测环 路控制器，该相位检测环路控制器配置为测量跨过电阻元件的相位差， 并响应于该相位差，调整可调的谐振器。所述的自动校准的谐振滤波 器电路可以进一步包括电路输入节点、耦接到电路输入节点的开关、 电阻元件和滤波器输出节点，所述开关在运行状态和调谐状态之间可 控切换，其中该运行状态对应所述自动校准的谐振滤波器的运行模式， 该调谐状态对应调谐模式，其中，当所述自动校准的谐振滤波器电路 工作在运行模式时，所述开关配置为将所述电阻元件从所述滤波器输 出节点断开，而当所述自动校准的谐振滤波器电路工作在调谐模式时， 所述开关连接所述电阻元件和所述滤波器输出节点。当所述自动校准
的谐振滤波器电路工作在运行模式时，所述开关可以配置为将电路输 入节点和滤波器输出节点连接，而当所述自动校准的谐振滤波器电路 工作在调谐模式时，所述开关配置为将电路输入节点从滤波器输出节 点断开。所述可调谐振器包括与可变电容元件并联的电感元件，其中 所述相位检测环路控制器响应于相位差调整可变电容元件。所述的本 机振荡器、电阻元件、相位检测环路控制器和可变电容元件可以是片 上组件，而所述电感元件可以是片外组件。所述相位检测环路控制器 配置为调整可调谐振器，使得相位差趋向零度。所述本机振荡器配置 为产生基准频率的调谐信号，而相位检测环路控制器配置为调整可调 谐振器，使其在基准频率共振。可以在含有所述自动校准的谐振滤波 器电路的系统每次启动时执行所述调谐模式，和/或所述自动校准的谐 振滤波器电路每次选择调谐频道时执行所述调谐模式。
一种自动校准耦合谐振滤波器电路，包括具有第一滤波器输出节 点的第一可调谐振器电路、具有与第一滤波器输出节点耦接的第二滤 波器输入节点的第二可调谐振器电路、和开关结构，其中，当所述自 动校准耦合谐振滤波器电路工作在第一调谐模式时，该开关结构将第 一可调谐振器级与第二可调谐振器级隔离，用于第一可调谐振器级的 闭环调谐，而当所述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在第二调谐模 式时，该开关结构协助第二可调谐振器级的调谐。当所述自动校准耦 合谐振滤波器电路工作在第二调谐模式时，所述开关结构配置为将第 二可调谐振器级与第一可调谐振器级隔离，用于第二可调谐振器电路 的闭环调谐。所述自动校准耦合谐振滤波器电路可以进一步包括电路 输入节点，当所述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在运行模式时， 所述开关结构配置为将所述电路输入节点与所述第一可调谐振器级连 接；而当所述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在第一调谐模式时， 所述开关结构将所述电路输入节点与所述第一可调谐器级断开。当所 述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在运行模式时，所述开关结构将 耦合电容元件连接在所述第一滤波器输出节点和所述第二滤波器输入 节点之间。所述第一可调谐振器级可包括第一可调谐振器，并且当所
述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在第一调谐模式时，所述开关结 构配置为将所述耦合电容元件与所述第一可调谐振器并联耦合。所述 第二可调谐振器级包括第二可调谐振器，并且当所述自动校准耦合谐 振滤波器电路工作在第二调谐模式时，所述开关结构配置为将所述耦 合电容元件与所述第二可调谐振器并联耦合。所述自动校准耦合谐振 滤波器电路还包括具有振荡器输出节点的振荡器，所述振荡器配置为 在振荡器输出节点产生调谐信号，其中所述第一可调谐振器级包括耦 接到所述振荡器输出节点的第一基准输入节点，而所述第二可调谐振 器级包括耦接到所述振荡器输出节点的第二基准输入节点。所述第一 可调谐振器级包括与所述第一滤波器输出节点相耦接的第一可调谐振 器，当所述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在第一调谐模式时，连 接在所述第一基准输入节点和所述第一滤波器输出节点之间的第一电 阻元件，以及耦接在所述第一基准输入节点和所述第一滤波器输出节 点之间的第一相位检测环路控制器，所述相位检测环路控制器配置为 测量跨过所述第一电阻元件的相位差，并响应于该相位差调整所述第 一可调谐振器。所述第一可调谐振器包括与第一可变电容元件并联的 第一电感元件，其中所述第一相位检测环路控制器配置为响应于所述 第一相位差调整所述第一可变电容元件。所述第一相位检测环路控制 器配置为调整所述第一可调谐振器，使得所述第一相位差趋向零度。 所述自动校准耦合谐振滤波器电路还包括电路输入节点，并且所述开 关结构包括耦接到所述电路输入节点、所述第一电阻元件和所述第一 滤波器输出节点的第一开关，所述第一开关在运行状态和第一调谐状 态之间可控切换，其中该运行状态对应于所述自动校准耦合谐振滤波 器电路的运行模式，而该第一调谐状态对应于第一调谐模式，其中当 所述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在运行模式时，所述第一开关 配置为将所述第一电阻元件从所述第一滤波器输出节点断开，而当所 述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在第一调谐模式时，所述开关结 构配置为将所述第一电阻元件和所述第一滤波器输出节点连接。所述 第二可调谐振器电路包括耦接到所述第二滤波器输出节点的第二可调
谐振器，当所述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在第二调谐模式时，
连接在所述第二基准输入节点和所述第二滤波器输出节点之间的电阻 元件，以及耦接在所述第二基准输入节点和所述第二滤波器输出节点 之间的第二相位检测环路控制器，所述相位检测环路控制器配置为测 量跨过所述第二电阻元件的相位差，并响应于该第二相位差调整所述 第二可调谐振器。所述第二可调谐振器包括与第二可变电容元件并联 的第二电感元件，其中所述第二相位检测环路控制器配置为响应于所 述第二相位差调整所述第二可变电容元件。所述第二相位检测环路控 制器配置为调整所述第二可调谐振器，使得所述第二相位差趋向零度。 所述开关结构包括耦接到所述第二电阻元件和所述第二滤波器输出节 点的第二开关，所述第二开关在运行状态和第二调谐状态之间可控切 换，其中该第二调谐状态对应所述第二调谐模式，当所述自动校准耦 合谐振滤波器电路工作在运行模式时，所述第二开关配置为将所述第 二电阻元件从所述第二滤波器输出节点断开，并且当所述自动校准耦 合谐振滤波器电路工作在第二调谐模式时，所述第二开关配置为将所 述第二电阻元件与所述第二滤波器输出节点连接。
一种用于调谐自动校准耦合谐振器电路的方法，该电路包括第一 可调谐振器、第二可调谐振器、在所述第一可调谐振器的输出和所述 第二可调谐振器的输入之间耦接的耦合电容、以及在所述第一可调谐 振器的输出端和所述第二可调谐振器的输入端之间耦接的开关结构， 该方法包括当所述自动校准耦合谐振滤波器电路工作在第一调谐模 式时，设置所述开关结构为第一调谐状态，其将所述耦合电容与所述 第一可调谐振器并联，并将所述第一可调谐振器与所述第二可调谐振 器隔离，用于所述第一可调谐振器的闭环调谐；并且当所述自动校准 耦合谐振滤波器电路工作在第二调谐模式时，设置所述开关结构为第 二调谐状态，其将所述耦合电容与第二可调谐振器并联，并将所述第 二可调谐振器与所述第一可调谐振器隔离，用于所述第二可调谐振器 的闭环调谐。所述方法还包括将所述开关结构设置为运行模式，其通 过所述耦合电容将所述第一可调谐振器的输出端与所述第二可调谐振 器的输入端连接。所述自动校准耦合谐振滤波器电路还包括电路输入
节点，其中将所述开关结构设置为运行状态包括将所述第一谐振器的 输入端与所述电路输入节点连接。所述自动校准耦合谐振滤波器电路 还包括电路输入节点，其中将所述开关结构设置为第一调谐状态将使 所述第一谐振器的输入端与所述电路输入节点断开。
尽管上面的详细实施方式说明了至少一种实施例，但是需要意识 到，本发明存在大量的变体。值得说明的是，在此描述的示例性实施 例或实施例没有限制本发明的范围、适用性或配置。相反，上文所述 的详细实施方式为本领域技术人员提供了实现所述实施例的便捷方 式。需要意识到的是，可以对元件的功能和设计进行多种修改，而不 违背所附权利要求说明和其同等的本发明范围。
权利要求
1.一种自动校准谐振滤波器电路，包括具有滤波器输出节点的可调谐振器；具有振荡器输出节点的振荡器，所述振荡器配置为在所述振荡器输出节点产生调谐信号；当所述自动校准谐振滤波器电路处于调谐模式时，连接在所述振荡器输出节点和所述滤波器输出节点之间的电阻元件；和耦接在所述振荡器输出节点和所述滤波器输出节点之间的相位检测环路控制器，所述相位检测环路控制器配置为测量跨过所述电阻元件的相位差，并响应于所述相位差调整所述可调谐振器。
2. 根据权利要求1所述的自动校准谐振滤波器电路，进一步包括 电路输入节点；和耦接到所述电路输入节点、所述电阻元件和所述滤波器输出节点 的开关，所述开关可控地在运行状态和调谐状态之间切换，其中，该 运行状态对应所述自动校准谐振滤波器电路的运行模式，该调谐状态 对应所述调谐模式；当所述自动校准谐振滤波器处于所述运行模式时，所述开关配置 为将所述电阻元件从所述滤波器输出节点断开，以及当所述自动校准 谐振滤波器处于所述调谐模式时，所述开关配置为将所述电阻元件连 接到所述滤波器输出节点。
3. 根据权利要求2所述的自动校准谐振滤波器电路，当所述自动 校准谐振滤波器处于所述运行模式时，所述开关配置为将所述电路输 入节点连接到所述滤波器输出节点，以及当所述自动校准谐振滤波器 处于所述调谐模式时，所述开关配置为将所述电路输入节点从所述滤 波器输出节点断开。
4. 根据权利要求l所述的自动校准谐振滤波器电路，所述可调谐振器包括与可变电容元件并联的电感元件，且所述相位检测环路控制 器响应于所述相位差调整所述可变电容元件。
5. 根据权利要求4所述的自动校准谐振滤波器电路，其中所述本机振荡器、所述电阻元件、所述相位检测环路控制器和所 述可变电容元件是片上组件；以及所述电感元件是片外组件。
6. 根据权利要求1所述的自动校准谐振滤波器电路，所述相位检 测环路控制器配置为调整所述可调谐振器，使得所述相位差趋向零度。
7. 根据权利要求l所述的自动校准谐振滤波器电路，所述振荡器 配置为产生基准频率的所述调谐信号，且所述相位检测环路控制器配 置为调整所述可调谐振器，使其在所述基准频率共振。
8. 根据权利要求1所述的自动校准谐振滤波器电路，在含有所述自动校准谐振滤波器电路的系统的每次启动循环时执行所述调谐模式。
9. 根据权利要求l所述的自动校准谐振滤波器电路，所述自动校准谐振滤波器电路每次选择调谐频道时执行所述调谐模式。
10. —种自动校准耦合谐振滤波器电路，包括 具有第一滤波器输出节点的第一可调谐振器级；具有第二滤波器输入节点的第二可调谐振器级，所述第二滤波器 输入节点耦接所述第一滤波器输出节点；和开关结构，当所述自动校准耦合谐振滤波器电路处于第一调谐模 式时，该开关结构配置为将所述第一可调谐振器级与所述第二可调谐 振器级隔离，便于所述第一可调谐振器级的闭环调谐，以及当所述自 动校准耦合谐振滤波器电路处于第二调谐模式时，该开关结构配置为 协助所述第二可调谐振器级的调谐。
11. 根据权利要求io所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，当所述自动校准耦合谐振滤波器电路处于所述运行模式时，所述开关结构 配置为将耦合电容元件连接在所述第一滤波器输出节点和所述第二滤 波器输入节点之间。
12. 根据权利要求11所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，所述 第一可调谐振器级包括第一可调谐振器，且当所述自动校准耦合谐振 滤波器电路处于所述第一调谐模式时，所述开关结构配置为将所述耦 合电容元件与所述第一可调谐振器并联。
13. 根据权利要求11所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，所述 第二可调谐振器级包括第二可调谐振器，且当所述自动校准耦合谐振 滤波器电路处于所述第二调谐模式时，所述开关结构配置为将所述耦 合电容元件与所述第二可调谐振器并联。
14. 根据权利要求IO所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，进一步包括具有振荡器输出节点的振荡器，所述振荡器配置为在所述振荡 器输出节点产生调谐信号，其中所述第一可调谐振器级包括耦接到所 述振荡器输出节点的第一基准输入节点，且所述第二可调谐振器级包 括耦接到所述振荡器输出节点的第二基准输入节点。
15. 根据权利要求14所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，所述第一可调谐振器级包括耦接到所述第一滤波器输出节点的第一可调谐振器； 当所述自动校准耦合谐振滤波器电路处于所述第一调谐模式时，连接在所述第一基准输入节点和所述第一滤波器输出节点之间的第一电阻元件；和耦接在所述第一基准输入节点和所述第一滤波器输出节点之间的 第一相位检测环路控制器，所述相位检测环路控制器配置为测量跨过 所述第一电阻元件的第一相位差，并响应于所述第一相位差调整所述 第一可调谐振器。
16. 根据权利要求15所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，进一步包括电路输入节点，且所述开关结构包括耦接到所述电路输入节点、所述第一电阻元件和所述第一滤波器 输出节点的第一开关，所述第一开关可控地在运行状态和第一调谐状 态之间切换，其中，该运行状态对应于所述自动校准耦合谐振滤波器 电路的运行模式，该第一调谐状态对应所述第一调谐模式；当所述自动校准耦合谐振滤波器电路处于所述运行模式时，所述 第一开关配置为将所述第一电阻元件与所述第一滤波器输出节点断 开，并且当所述自动校准耦合谐振电路处于所述第一调谐模式时，所 述第一开关配置为将所述第一电阻元件连接到所述第一滤波器输出节 点。
17. 根据权利要求14所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，所述第二可调谐振器级包括耦接所述第二滤波器输出节点的第二可调谐振器； 当所述自动校准耦合谐振滤波器电路处于所述第二调谐模式时，连接在所述第二基准输入节点和所述第二滤波器输出节点之间的第二电阻元件；和耦接在所述第二基准输入节点和所述第二滤波器输出节点之间的 第二相位检测环路控制器，所述相位检测环路控制器配置为测量跨过 所述第二电阻元件的第二相位差，并响应于所述第二相位差调整所述 第二可调谐振器。
18. 根据权利要求17所述的自动校准耦合谐振滤波器电路，所述 开关结构包括耦接到所述第二电阻元件和所述第二滤波器输出节点的第二开 关，所述第二开关可控地在所述运行状态和第二调谐状态之间切换， 其中，该第二调谐状态对应所述第二调谐模式；当所述自动校准耦合谐振滤波器电路处于所述运行模式时，所述 第二开关配置为将所述第二电阻元件与所述第二滤波器输出节点断 开，以及当所述自动校准耦合谐振滤波器电路处于所述第二调谐模式 时，所述第二开关配置为将所述第二电阻元件连接到所述第二滤波器 输出节点。
19. 一种用于调谐自动校准耦合谐振滤波器电路的方法，该电路 包括第一可调谐振器、第二可调谐振器、耦接在第一可调谐振器的输 出端和第二可调谐振器的输入端之间的耦合电容器以及耦接在第一可 调谐振器的输出端和第二可调谐振器的输入端之间的开关结构，所述 方法包括当自动校准耦合谐振滤波器电路处于第一调谐模式时，将开关结 构设置在第一调谐状态，将耦合电容器与第一可调谐振器并联，并将 第一可调谐振器与第二可调谐振器隔离，便于第一可调谐振器的闭环 调谐；和当自动校准耦合谐振滤波器电路处于第二调谐模式时，将开关结 构设置在第二调谐状态，将耦合电容器与第二可调谐振器并联，并将 第二可调谐振器与第一可调谐振器隔离，便于第二可调谐振器的闭环 调谐。
20. 根据权利要求19所述的方法，进一步包括将开关结构设置在 运行状态，通过耦合电容器将第一可调谐振器的输出端连接到第二可 调谐振器的输入端。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中 自动校准耦合谐振电路进一步包括电路输入节点；和 将开关结构设置在所述运行状态，将第一谐振器的输入端连接到电路输入节点。
22. 根据权利要求19所述的方法，其中 自动校准耦合谐振电路进一步包括电路输入节点；和 将开关结构设置在所述第一调谐状态，将第一可调谐振器的输入端从电路输入节点断开。
23. 根据权利要求19所述的方法，其中，在含有所述自动校准耦 合谐振电路的系统每次启动循环时执行所述自动校准耦合谐振滤波器 电路的调谐。
24. 根据权利要求19所述的方法，其中，在所述自动校准耦合谐 振电路每次选择调谐频道时执行所述自动校准耦合谐振电路的调谐。
全文摘要
在此公开了一种自动校准的谐振滤波器、自动校准耦合谐振滤波器电路(200)，以及集成了所述滤波器和电路的电视调谐电路。所述自动校准的谐振滤波器采用调谐电路的本机振荡器(208)，且能以大量减少片外组件的方式实现。在调谐模式期间，响应于跨过电阻元件的所测量相位差，所述自动校准的谐振滤波器配置为调整其可调的谐振器(206)以在所需的频率共振，并且在运行模式下，所述自动校准的谐振滤波器关闭该电阻元件(216)。所述自动校准耦合谐振滤波器电路配置为在调谐期间将多个谐振电路隔离，从而每个谐振级可以不受其他谐振级的影响进行调整。所述电视调谐电路可以以相对低成本生产，同时保持高性能以及在使用中动态调整的能力。
文档编号H03L7/099GK101185244SQ200680018192
公开日2008年5月21日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年5月24日
发明者卢恰诺·佐索, 大卫·P·莱斯特, 艾伦·P·秦 申请人:飞思卡尔半导体公司