专利名称：低噪声高线性操作的电视调谐器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低噪声高线性电视调谐器，特别涉及一种包含可切换定额增益低噪声放大器的低噪声高线性电视调谐器。
背景技术：
电视调谐器广受消费性及商业系统所使用，例如电视机、卡式录放机、或是其它包含缆线调制解调器(cable modem)和缆线数字顶置盒(cable set-top-boxes)等的复杂装置。电视调谐器用来接收各种可接收频道的信号，选取所需要的频道，以及将其它不需要的频道滤除。
世界知识产权组织案号第WO02/093732号专利被用来当作本发明的现有技术，该专利提供一种技术等级极高的整合型电视调谐器。该整合型电视调谐器使用双重转换(double conversion)，并使用两个多相滤波器(poly-phase filter)与两个混频器。
另一种使用整合型电视调谐器的先前技术为飞利浦公司(PHILLIPS)所提供。一种名为TDA8275硅集成电路的调谐器传送一低中频(intermediate frequency)信号至其后的译码器装置，但该调谐器需要仰赖专有的结构来实现其功能。也就是说，一般常用的译码器或解调器无法直接使用TDA8275硅集成电路。
宽频接收器需要相当高度的线性操作与低噪声，例如数字地面电视广播(digital video broadcasting-terrestrial，DVB-T)。在调谐器的输出端，亦需要一较宽广的连续增益范围来提高信号噪声失真比(signal-to-noise-and-distortion-ratio)。一般来说，一个有宽广增益范围的低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)用来同时满足三个需求高线性操作、低噪声、以及宽广的增益范围。然而，调谐器的效能常须在提高灵敏度与在可处理的最大输入信号强度之间求取平衡，也因此会产生较大的电力损耗。
发明内容
本发明提供一种电视调谐器，包含多个放大器，包含多个输入端，耦接至一天线；多个滤波器，包含多个输入端，耦接至该多个放大器的输出端；一第一多路复用器，包含多个输入端，耦接至该多个滤波器的输出端，用来选择该多个滤波器的其中一个滤波器的输出信号；一混频器，包含一输入端，耦接至该第一多路复用器的输出端，及一输出放大器，包含一输入端，耦接至该混频器的输出端，以及一输出端，用来提供该电视调谐器的输出信号。
本发明另提供一种电视调谐器，包含多个定额增益低噪声放大器，包含多个输入端，用来连接至一天线，其中，每一定额增益低噪声放大器包含不同的定额增益，且每一定额增益低噪声放大器的定额增益的范围互不相交；多个带通滤波器，包含多个输入端，连接至该多个定额增益低噪声放大器的多个输出端，且该多个带通滤波器的数量相等于该多个定额增益低噪声放大器的数量；一第一多路复用器，包含多个输入端，连接至该多个带通滤波器的输出端，用来选择该多个带通滤波器的其中一个带通滤波器的输出信号；一混频器，包含一输入端，连接至该第一多路复用器的输出端，一锁相环，连接至该混频器；及一可变增益放大器，包含一输入端，耦接至该混频器的输出端；以及一输出端，用来提供该电视调谐器的输出信号。
图1为本发明所提供的电视调谐器的第一实施例示意图。
图2为本发明所提供的电视调谐器的第二实施例示意图。
附题符号说明100、200电视调谐器110、210外接天线120、122、220、222、224、226放大器130、150、240 多路复用器140、142、230、232、234、236滤波器160、250混频器170、260锁相环180、270输出放大器190、280表面声波滤波器Sel_LNA、Sel_BPF、Sel 数字选择信号
I0、I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、G 信号具体实施方式
本发明应用一组定额增益低噪声放大器，并在其后连接一较宽广的连续增益范围的中频放大器。藉由应用多个定额增益低噪声放大器，可取得噪声系数(noise figure)与线性操作之间的较佳平衡。举例来说，使用一最大增益低噪声放大器可得到最小的噪声系数，而使用一最小增益低噪声放大器可得到较高度的线性操作。一宽增益范围的中频放大器可用来确保转换函式能得到连续增益。
请参阅图1，其为本发明所提供的电视调谐器100的示意图。电视调谐器100包含多个放大器120至122，一多路复用器130(第二多路复用器)，多个滤波器140至142，一多路复用器150(第一多路复用器)，一混频器160，以及一输出放大器180。多个放大器120至122的每一放大器皆包含一输入端耦接至一外接天线110。多路复用器130包含多个输入端，各自耦接至多个放大器120至122的每一放大器的输出端。多个滤波器140至142的每一滤波器皆包含一输入端耦接至多路复用器130的输出端。多路复用器150包含多个输入端，各自耦接至多个滤波器140至142的每一滤波器的输出端。混频器160包含一输入端，耦接至多路复用器150的输出端。输出放大器180包含一输入端耦接至混频器160的输出端，以及一输出端，用来提供电视调谐器100的输出信号。一锁相环(phase-locked loop，PLL)170用来连接至混频器160。电视调谐器100的输出端可连接至一外接表面声波(surfaceacoustic wave，SAW)滤波器190。
多个放大器120至122可为定额增益低噪声放大器，且多个放大器120至122的数量可为两个或更多。多个放大器120至122的每一放大器可各自据有彼此不相交的定额增益范围。一较高增益放大器可用来得到较小的噪声系数(noise figure)，而一较低增益放大器可用来得到较高度的线性操作。也就是说，系统整体的噪声系数会受限于一最大增益放大器的特性，且系统整体的线性操作亦会受限于一最小增益放大器的特性。
在多路复用器130中，一数字信号Sel_LNA用来选择多个放大器120至122的其中一个放大器的输出信号，且该输出信号将会被传送至多个滤波器140至142。多路复用器130可使用任何已知的数字开关装置来实施。
多个滤波器140至142可为带通滤波器，且多个滤波器140至142的数量可为一个或更多。当多个滤波器140至142的数量增加时，将会在之后的输出级减少信号频宽，并降低线性操作上的需求。然而，增加多个滤波器140至142的数量也代表着必须增加电路的复杂度、面积、以及功率消耗。多个滤波器140至142可包含芯片内(on-chip)组件与芯片外(off-chip)组件。举例来说，晶体管可置放在芯片内，且被动组件如电阻或电容可置放在芯片外。如此一来可得到较佳的品质因子(Q value)。
在多路复用器150中，多个滤波器140至142的其中一个滤波器的输出信号根据一数字信号Sel_BPF来加以选择，且该输出信号接着会被传送至混频器160。数字信号Sel_BPF与数字信号Sel_LNA可彼此相同，亦可有所不同，意即数字信号Sel_BPF与数字信号Sel_LNA彼此为独立。多路复用器150可使用任何已知的数字开关装置来实施。
混频器160接收多个滤波器140至142中被选取的带通滤波器(在多个滤波器140至142是以带通滤波器来实施的状况下)的输出信号。混频器160可为一单一混频器，以用来实施直接转换(direct conversion)，亦可为二个或二个以上的混频器，以用来实施更多的频率转换。混频器160藉由一频率合成器的本地振荡器(local oscillator)信号，将带通滤波器的输出信号转换其频率至一最终中频，在本发明中，该频率合成器是锁相环170。混频器160可为一正常混频器，一镜像抑制混频器((image rejection mixer，I-Q混频器)，或是一谐波抑制混频器(harmonic rejection mixer)。再者，当选取多个滤波器140至142的部分滤波器时，混频器160可组态为一谐波抑制滤波器，且当选取多个滤波器140至142的其它滤波器时，混频器160可组态为一镜像抑制混频器。一般来说，用于较低频率范围的滤波器会采用谐波抑制混频器，而用于较高频率范围的滤波器会采用镜像抑制混频器。因此，混频器160可根据所接收的选择信号Sel_BPF来设定为两种混频器其中之一。
输出放大器180可为一中频放大器，并接收混频器160的输出信号。输出放大器180用来驱动外接表面声波滤波器190。输出放大器180包含一较宽的连续增益范围，以及一个由输入信号G所控制的增益。该连续增益范围可经由适当的选择来涵盖多个定额增益低噪声放大器120至122的最大增益间距(gain step)，并使得一连续时间控制机制的运作可更为便利，其中，该连续时间控制机制可在芯片内完成。电视调谐器100的增益亦可经由连接一解调芯片来控制。
电视调谐器100的信号操作方式如以下所述。天线110传送一接收信号I0至多个定额增益低噪声放大器120至122。且多个定额增益低噪声放大器120至122的每一定额增益低噪声放大器输出一对应信号(如图1所示，为信号I1或I2)至多路复用器130。多路复用器130的输出信号根据选择信号Sel_LNA来选择，并经由多个带通滤波器140至142来加以滤过，以产生一信号(如图1所示，为信号I3或I4)供多路复用器150根据选择信号Sel_BPF来选择，且该产生的信号接着会被输入至混频器160，并另在混频器160的输出端产生一信号I5。在同一时间，混频器160亦由锁相环170接收一本地振荡信号I6。最后，信号I5在被外接表面声波滤波器190所滤过以前，经由输出中频放大器180来加以放大，以产生一信号I8。
在本发明的电视调谐器100的一实施例中，多个放大器120至122的数量与多个滤波器140至142的数量相同。多个放大器120至122一一对应于多个滤波器140至142。因此，数字信号Sel_BPF与数字信号Sel_LNA也会相同。
在本发明的电视调谐器100的另一实施例中，数字信号Sel_BPF与Sel_LNA是互相独立。在某些应用或某些环境下，多个放大器120至122与多个滤波器140至142亦可以自由对应的方式来配对。
当某些滤波器与放大器被选取时，未被数字信号Sel_BPF与Sel_LNA所选取的滤波器与放大器将会被暂时性的关闭，以节省电源消耗。
在实际的应用中，多个滤波器140至142的数目可为四个，且每一滤波器可各自包含不同的频率范围，例如50至150MHz、150至300MHz、300至600MHz、以及600MHz以上。
请参阅图2，其为本发明所提供的电视调谐器200的示意图。电视调谐器200包含多个放大器220至226，各自包含一输入端耦接至一外接天线210，以及多个滤波器230至236，各自包含一输入端，以一一对应的方式耦接至不同的多个放大器220至226的其中一个放大器的输出端。电视调谐器200另包含一多路复用器240(第一多路复用器)，一混频器250，一锁相环260，以及一输出放大器270。多路复用器240包含多个输入端，各自耦接至多个滤波器230至236的每一滤波器的输出端。混频器250包含一输入端，耦接至多路复用器240的输出端。锁相环260耦接至混频器250。输出放大器270包含一输入端，耦接至混频器250的输出端，以及一输出端，用来提供电视调谐器200的输出信号。电视调谐器200的输出端可连接至一外接表面声波滤波器280。
电视调谐器200包含的各组件基本上与电视调谐器100所包含的组件相同，因此对于重复的组件在此不加以赘述。然而，电视调谐器200与电视调谐器100的不同处是电视调谐器200在只用到一个多路复用器的情况下，仅需使用一个数字选择信号Sel。因此，电视调谐器200在使用上较电视调谐器100缺乏了些许的弹性，但电视调谐器200所使用的组件数目亦较少。一般来说，上述电视调谐器100所使用的外接组件亦可使用于电视调谐器200。
在图1与图2所示使用的滤波器与放大器的数量仅为本发明的特定实施例，也就是说，将使用的滤波器与放大器的数量加以更动，亦属于本发明的范畴。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种电视调谐器，包含多个放大器，包含多个输入端，耦接至一天线；多个滤波器，包含多个输入端，耦接至该多个放大器的输出端；一第一多路复用器，包含多个输入端，耦接至该多个滤波器的输出端，用来选择该多个滤波器的其中一个滤波器的输出信号；一混频器，包含一输入端，耦接至该第一多路复用器的输出端；及一输出放大器，包含一输入端，耦接至该混频器的输出端，以及一输出端，用来提供该电视调谐器的输出信号。
2.如权利要求1所述的电视调谐器，另包含一第二多路复用器，耦接于该多个放大器与该多个滤波器之间，该第二多路复用器的多个输入端耦接至该多个放大器的输出端，该第二多路复用器的输出端耦接至该多个滤波器的多个输入端，且该第二多路复用器被用来选择性的将该多个放大器的其中一个放大器的输出信号传送至该多个滤波器的所有输入端。
3.如权利要求2所述的电视调谐器，其中，该第一多路复用器的选择信号输入端与该第二多路复用器的选择信号输入端皆输入一相同的选择信号。
4.如权利要求2所述的电视调谐器，其中，该第一多路复用器的选择信号输入端与该第二多路复用器的选择信号输入端耦接于不同的选择信号。
5.如权利要求1所述的电视调谐器，其中，该多个放大器的每一个放大器皆包含一输出端，耦接至该多个滤波器的其中一个滤波器的输入端。
6.如权利要求1所述的电视调谐器，其中，该多个放大器的总数与该多个滤波器的总数相同。
7.如权利要求1所述的电视调谐器，其中，该多个放大器是低噪声放大器。
8.如权利要求7所述的电视调谐器，其中，该多个放大器是定额增益放大器。
9.如权利要求1所述的电视调谐器，其中，每一放大器皆包含不同的定额增益，且每一放大器的定额增益的范围皆不相交。
10.如权利要求1所述的电视调谐器，其中，该多个滤波器是带通滤波器。
11.如权利要求1所述的电视调谐器，其中，该混频器根据该第一多路复用器所选择的滤波器的输出信号来配置为一谐波抑制混频器或一镜像抑制混频器。
12.如权利要求1所述的电视调谐器，其中，该输出放大器是一可变增益放大器。
13.如权利要求1所述的电视调谐器，另包含一锁相环，耦接至该混频器。
14.一种电视调谐器，包含多个定额增益低噪声放大器，包含多个输入端，用来连接至一天线，其中每一定额增益低噪声放大器包含不同的定额增益，且每一定额增益低噪声放大器的定额增益的范围互不相交；多个带通滤波器，包含多个输入端，连接至该多个定额增益低噪声放大器的多个输出端，且该多个带通滤波器的数量相等于该多个定额增益低噪声放大器的数量；一第一多路复用器，包含多个输入端，连接至该多个带通滤波器的输出端，用来选择该多个带通滤波器的其中一个带通滤波器的输出信号；一混频器，包含一输入端，连接至该第一多路复用器的输出端；一锁相环，连接至该混频器；及一可变增益放大器，包含一输入端，耦接至该混频器的输出端，以及一输出端，用来提供该电视调谐器的输出信号。
15.如权利要求14所述的电视调谐器，另包含一第二多路复用器，连接在该多个定额增益低噪声放大器与该多个带通滤波器之间，该第二多路复用器的多个输入端连接至该多个定额增益低噪声放大器的输出端，该第二多路复用器的输出端连接至该多个带通滤波器的多个输入端，该第二多路复用器用来选择性的将该多个定额增益低噪声放大器的其中一个定额增益低噪声放大器的输出信号传送至该多个带通滤波器的输入端。
16.如权利要求15所述的电视调谐器，其中，该第一多路复用器的选择信号输入端与该第二多路复用器的选择信号输入端输入同一个选择信号。
17.如权利要求15所述的电视调谐器，其中，该第一多路复用器的选择信号输入端与该第二多路复用器的选择信号输入端连接至不同的选择信号。
18.如权利要求14所述的电视调谐器，其中，每一定额增益低噪声放大器皆包含一输出端，连接至该多个带通滤波器中其中一个带通滤波器的输入端。
19.如权利要求14所述的电视调谐器，其中，该混频器根据该第一多路复用器所选择的带通滤波器的输出信号来配置为一谐波抑制混频器或一镜像抑制混频器。
全文摘要
电视调谐器包含多个放大器，包含多个输入端耦接至一天线；多个滤波器，各自包含一输入端耦接至多个放大器的每一放大器的输出端；以及一第一多路复用器，包含多个输入端，耦接至多个滤波器的每一滤波器的输出端，该第一多路复用器用来选择多个滤波器的其中的一滤波器的输出信号。电视调谐器另包含一混频器，包含一输入端耦接至该第一多路复用器的输出端；以及一输出放大器，包含一输入端耦接至混频器的输出端，与一输出端用来提供该电视调谐器的输出信号。
文档编号H04N5/50GK1964446SQ200610151849
公开日2007年5月16日 申请日期2006年9月13日 优先权日2005年11月8日
发明者曾昭文, 刘炜 申请人:宽达科技股份有限公司