专利名称：用于射频信号、尤其用于数字电视信号的转发器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于射频信号的转发器(r印eater)。本发明尤其应用于满足DVB-H数 字电视标准的移动终端的家用转发器的开发。
背景技术：
得益于2G和3G终端的体验，用户可能期望不管他们的位置如何都能够获得DVB-H 移动电视服务的良好地接收。具体地，所述位置可以是在家里一例如在公寓中 一或者在 车中。与这种传输相关联的紧迫需求已经导致促使各公司设想提供该期望的服务质量的解 决方案。 设想出的选择之一是通过添加小型低功率转播发射机(re-transmitter)来增加 当前传输网络的密度，所述转播发射机可被独立地安装在家内或车辆内。对于这种解决方 案的可行性已经展开了各项研究。 —种设想出的情景是在iso频率模式中使用DVB-H信号的重发，换句话说，转发器 输出频率等于输入频率。当所使用的转发器意欲未经许可地部署时，必须给予特别关注， 以便防止以在转发器的接收通道附近的频率工作的模拟或数字节目的任意干扰。因此，这 种转发器的目的具体为选择单个DVB-H通道并且以更高功率重发，同时确保非常高的选择 性，换句话说，提供有效的保护来防止对相邻通道的干扰。 为了满足这些技术标准，对于0dBm的额定传输功率，SGF-TF工作组(DVB-H小型 填隙器特别工作组)已经定义了传输掩膜(transmission mask)。该工作组已经提出了多 种构造。这些解决方案都没有提供通道以外的足够抑制以便防止相邻通道中的干扰。其它 提出的解决方案太复杂而无法实施。
发明内容
本发明的目的之一是允许开发一种具有简单构造同时在接收波带以外提供良好 滤波的转发器。为此，本发明的范围是一种用于传输射频信号的转发器，至少包括
通道滤波器； 有源滤波器，其连接到通道滤波器输出，覆盖邻近于通道滤波器的通道。
在一种实施方法中，该有源滤波器至少包括
放大器，其输出形成所述滤波器的输出； 两个带通滤波器，该两个带通滤波器并联连接为放大器周围的负反馈环路，第一
带通滤波器覆盖较低的相邻通道，以及第二带通滤波器覆盖较高的相邻通道。 当通道是N级通道时，第一滤波器例如覆盖较低的相邻通道N-l到N-3，以及第二
滤波器例如覆盖较高的相邻通道N+l到N+3。 该转发器也包括例如 将射频信号转换为中频的电路，其中通道滤波器对转换为中频的信号滤波；
在信号的初始频率转换为中频的信号的电路，其位于有源滤波器的下游。
将信号转换为中频的电路例如包括传送中频的本地振荡器和混合器，其中本地振 荡器输出连接到混合器输入，并且另一混合器输入接收射频信号，其中混合器输出连接到 通道滤波器输入。 将中频转换为初始频率的电路例如包括传送中频的本地振荡器和混合器，其中本
地振荡器输出连接到混合器输入，以及另一混合器输入连接到有源滤波器输出。 该转发器例如包括位于通道滤波器的上游的可变增益放大器和位于有源滤波器
的下游的可变增益放大器。 通道滤波器例如是表面声波滤波器。
—个优点是该转发器可以接收数字电视信号。
通过给出相对附图的下列描述，本发明的其它特征和优点会突出，附图中
图1是转发器的基本结构的示例； 图2是提供有效保护来防止相邻传输通道之间的干扰的传输掩膜的示例；
图3是具有到中频的简单转换的转发器的结构的示例；
图4是表面声波通道滤波器的响应的图示； 图5是配备本发明中的转发器的有源滤波器的示意图的表示； 图6a和图6b是理想的带通滤波器的响应和并入该理想的滤波器的先前有源滤波
器的响应的相应图示； 图7是本发明中开发的转发器的示例； 图8a和图8b是相邻通道的通道滤波器和带通滤波器的响应以及有源滤波器的响 应的相应图示； 图9a和图9b示出了分别不具有滤波器和具有有源滤波器的通道滤波器和传输掩 膜； 图10是基于负阻抗配置中连接的有源振荡电路(active resonator)的双极性晶 体管的开发的示例。
具体实施例方式
图1示出了转发器的基本结构的示例，该转发器也还已知为"填隙器 (g即filler)"。它包括中频带通滤波器1、UHF滤波器2和本地振荡器3。它也在输入处包 括第一射频混合器4，该第一射频混合器4的一个输入接收频率Fin上的信号，另一个输入 连接到本地振荡器。混合器输出连接到中频滤波器1的输入，该混合器输出传送被转换为 中频的输入信号。该滤波器1的输出连接到第二混合器5的输入，该第二混合器5的另一 输入连接到本地振荡器3。混合器5的输出连接到UHF滤波器2的输入，该混合器5的输出 再次传送初始频率Fin的信号。如先前所指出的，该转发器的目的是选择单个DVB-H通道 并且以更高的功率进行重发，具有较高级别的选择性度以防止相邻通道的干扰。
图2中的曲线21图示了对于0dBm的传输功率满足所需的选择性标准的上述传输 掩膜。在曲线图中，Y轴以dBm表示滤波器衰减，以及X轴以腿z表示频率。滤波器以通道 中间频率为中心对称，按照惯例取该通道中间频率等于0。滤波器宽度AF具有陡峭的边，所
4述边随后稍微展开到第一级别22并且随后到第二级别23。 图3示出了简单变换为高中频的转发器的结构的示例。该结构重新利用了图1中 的转发器的结构。从可变增益放大器32馈入第一混合器4的输入处的信号。在被该放大 器放大之前，接收到的射频信号例如被滤波器30滤波。第二混合器的输出处的信号在通过 UHF滤波器34馈送之前被馈入到另一可变增益放大器33。 在这一类型的结构中，期望的通道被转换为高中频，例如1220 MHz，随后例如被固 定表面声波(SAW)带通滤波器31滤波。随后将该信号转换回其初始频率，如图1中先前所 指出的。然而，由于SAW滤波器的高频，它并不提供相邻通道的充分滤波。
转换到高中频可以被替换为转换到低中频。在这种解决方案中，输入信号由此被 转换为低中频，随后被以低频(例如36MHz)操作的SAW滤波器滤波。在滤波之后，该信号 被转换回其初始频率。与前一种情况的不同之处在于第二混合器的输出处的图像频率下降 到UHF波带。然而，后者在第一混合器输入处被向下转换之前被可调谐滤波器滤波。在输出 处还需要可调谐滤波器来限制本地振荡器频率或边频带处的任何不期望的信号。尽管SAW 滤波器在低频更好滤波，但是该解决方案不能提供与N个通道相邻的通道中(尤其是通道 N-3到N-l和N+l到N+3)的充分滤波。 双(高和低)转换结构结合两种先前结构是可能的，尤其使用至少两个本地振荡 器、四个混合器和四个SAW滤波器。这实施起来更为复杂，但是提供了更好的选择性。
这些结构示例或者未提供足够的选择性，或者如果提供了足够的选择性，如在使 用双转换的情况下，它们又太复杂而无法实施，尤其对于仅建议来辅助改善家中或车辆中 的接收的设备。 本发明提出的解决方案尤其使得能够将该构造限制为简单的布置，仅需要一个中 频的SAW滤波器，同时例如根据图2中的传输掩膜提供波带以外的所需滤波标准。优势是， 可与先前描述的简单高频或低频转换解决方案兼容。 图4中的曲线41在与图2中类似的曲线图中图示了 SAW滤波器提供的衰减的形 式。 一个问题尤其起源于SAW类型滤波器的响应，该滤波器在紧相邻N通道的波带中通常 提供大约40dB的衰减，并且提供大约50dB的相邻方衰减。这些衰减不足以尤其有效地覆 盖相邻通道N-3到N-l和N+l到N+3。 图5展现了适合于本发明中的转发器的有源滤波器的示意图，该有源滤波器对邻 近于N通道的通道滤波。图5中的滤波器包括放大器51和带通滤波器52，该放大器51具 有取决于频率的增益G。 (f)，该带通滤波器52具有取决于频率的响应T (f)。该滤波器52连 接在放大器51的负反馈环路中。滤波器52由此一方面连接到放大器51输出，另一方面连 接到加法器53的负输入，该加法器正输入接收信号s (f)。连接到放大器输入的加法器输出 传送信号s(f)-s' (f)，其中s' (f)是滤波器52的输出处的信号。图5中的有源滤波器 的输入54和输出55之间的增益G(f)通过下列等式表达 理想的带通滤波器在波带内具有1或OdB的增益，没有插入损失以及在波带以外 的增益为O。换句话说，它提供了高级的衰减。 如果此外放大器的增益G。(f)比1大得多，即，远大于1，G。(f) >> l，则对于理想的滤波器得到下列内容 在滤波器波带中，其中T(f) = 1，T(f).G。(f) >> l，即，G(f) = l歸);
在滤波器波带以外，其中T(f) =0，T(f).G。(f)基本等于O，即，G(f) =G。(f)。
在理想的条件下，附图5中的有源滤波器具有这样的响应，即，该响应具有与带通 滤波器52的响应相反的形状。 图6a和图6b图示了这些相反形状。附图6a中的曲线61表示滤波响应的形状， 增益在波带B中等于1以及在波带以外等于0。附图6b中的曲线62图示了有源滤波器的 响应的形状，该衰减在波带B中等于1/T(f)并且在该波带以外等于G。(f)。
图7展现了本发明中开发的转发器的示例。在这个实施方法中，基于图3的简单转 换布置，N通道的滤波一直由SAW滤波器71(例如在70腿z处)执行。之后是图5中所示类 型的有源滤波器70。在这种情况下，该有源滤波器由放大器51连同两个带通滤波器521、 522组成，所述两个带通滤波器在放大器51周围以负反馈环路并联连接，如关于图5所描述 的。第一滤波器521覆盖例如较低的相邻通道N-l到N-3，其带宽对应于通道N-l到N-3的 频率，以及第二滤波器522覆盖例如较高的相邻通道N+l到N+3，其带宽对应于通道N+l到 N+3的频率。有源滤波器输出(实际上为放大器51的输出)连接到第二混合器5的输入。
图8a中的曲线81图示了在衰减(dB)相对于频率(MHz)描绘的曲线图中通道滤 波器71的响应。在先前实施方式示例的情况下，所述响应以频率70MHz为中心。它展现了 通道以外的低衰减。位于第一曲线81的任一侧的另外两条曲线82、83分别图示出覆盖较 低相邻通道和较高相邻信号的两个带通滤波器521、522的理论响应T(f)。当这些带通滤波 器在有源滤波器70的放大器51周围以负反馈环路连接时，有源滤波器70具有在与图8a 相同曲线图中的、图8b中曲线84所示的响应。该响应84具有与如图8a所示的两个带通 滤波器的响应82、83相比相反的形状。 图9a和图9b分别示出了具有和不具有有源滤波器的通道滤波器和传输掩膜。在 与先前相同的曲线图中，图9a中的曲线81表示相对于曲线21的通道滤波器的响应，该曲 线21表示期望的传输掩膜。这个附图显示通道滤波器不满足掩膜21的要求，因为其响应不 位于这个掩膜内。图9中的曲线91表示仍旧与掩膜21相比的有源滤波器70的响应。这 个附图显示本发明中的转发器中获得的滤波在通道波带中提供了对掩膜21的更好服从， 明显地改善了波带外的滤波。 如果在SAW技术中相邻滤波器在市场上不可用，则它们可以按表面安装元件 (surface-mounted component, SMC)技术来制造。申请人进行的仿真已经显示可以有利地 使用具有七个孔的Tchebychev类型的滤波器结构。 在有关的频率范围中，无源组件(例如电感器或电容器)的质量可以是一般的。有 源滤波器可以使用有源振荡电路来实现。有源振荡电路可以基于单个双极性晶体管，其以 如图10中所示的负阻抗配置连接。在这种配置中，例如使用NPN双极性晶体管101。电感 器102连接于晶体管基极与参考电势100之间。通过电阻器103来偏置该晶体管，该电阻 器103连接到晶体管的集电极。基于在公共基极配置中安装的单个双极性晶体管的有源电 感振荡电路可被制造成如图10中所示。在这种情况下，双极性晶体管具有从发射极中看到 的感应输入阻抗，并且随后通过添加与电阻器并联的电容器来形成无损失的振荡电路。有 源振荡电路的主要优点是它们的尺寸紧凑和它们的高品质因数。
基于这些有源振荡电路的一种可能实施解决方案随后可能基于已知的硅级封装 (silicon in package, SIP)集成，包括在高阻抗性硅上的两个带通滤波器521、522。有利 地可以集成转发器的完整滤波器(complete filter)，其包括通道滤波器。所使用的电感器 102例如是螺旋形电感器，适于在硅上集成。振荡电路电容器例如由硅变容二极管制成，从 而在相关的频率上提供非常好的品质因数。可以在芯片上安装晶体管IOI。对于滤波器的 完整实现方式，例如，差分输入型的放大器51还可以被集成在芯片中并且通过"焊接"型线 路连接而连接到滤波元件。这样的实现模式提供了有源滤波功能70，其具有必需的性能标 准和小型化。 本发明中的有源滤波设备特别提供了适用于满足DVB-H标准的移动终端的家用 转发器，其根据简单的中频转换而具有相对简单的构造。
权利要求
用于传输射频信号的转发器，其特征在于，它至少包括通道滤波器(71)；有源滤波器(70)，其连接到通道滤波器输出，覆盖邻近于通道滤波器(71)的通道；该有源滤波器(70)至少包括放大器(51)，其输出形成所述滤波器的输出；两个带通滤波器(521，522)，该两个带通滤波器并联连接为放大器周围的负反馈环路，第一带通滤波器(521)覆盖较低的相邻通道，以及第二带通滤波器(522)覆盖较高的相邻通道。
2. 如权利要求1的转发器，其特征在于以下事实，当通道是N级通道时，第一滤波器 (521)覆盖较低的相邻通道N-1到N-3，以及第二滤波器(522)覆盖较高的相邻通道N+1到 N+3。
3. 如在前权利要求中任一项的转发器，其特征在于以下事实，它也包括将射频信号转换为中频的电路(3，4)，其中通道滤波器(71)对转换为中频的信号滤波；在信号的初始频率转换为中频的信号的电路(3，5)，其位于有源滤波器(70)的下游。
4. 如权利要求3的转发器，其特征在于以下事实，中频转换电路(3，4)包括本地振荡 器(3)和混合器(4)，其中本地振荡器输出连接到混合器输入，以及另一混合器输入接收射 频信号，其中混合器输出连接到通道滤波器输入(71)。
5. 如权利要求3或4的转发器，其特征在于以下事实，将中频转换为初始频率的电路 (3，5)包括本地振荡器(3)和混合器(5)，其中本地振荡器输出连接到混合器输入，以及另 一混合器输入连接到有源滤波器输出(70)。
6. 如在前权利要求中任一项的转发器，其特征在于以下事实，它包括位于通道滤波器 (71)的上游的可变增益放大器(32)。
7. 如在前权利要求中任一项的转发器，其特征在于以下事实，它包括位于有源滤波器 (70)的下游的可变增益放大器(33)。
8. 如在前权利要求中任一项的转发器，其特征在于，通道滤波器(70)是表面声波滤波器。
9. 如在前权利要求中任一项的转发器，其特征在于以下事实，它接收数字电视信号。
全文摘要
本发明涉及用于射频信号的转发器。该转发器至少包括通道滤波器(71)；有源滤波器(70)，其连接到通道滤波器输出，覆盖邻近于通道滤波器(71)的通道；该有源滤波器(70)包括放大器(51)，其输出形成所述滤波器的输出；两个带通滤波器(521，522)，该两个带通滤波器并联连接为放大器周围的负反馈环路，其中第一带通滤波器(521)覆盖较低的相邻通道，第二带通滤波器(522)覆盖较高的相邻通道。该转发器可以也包括将射频信号转换为中频的电路(3，4)，其中通道滤波器(71)对转换为中频的信号滤波；在信号的初始频率转换为中频的信号的电路(3，5)。本发明尤其应用于满足DVB-H数字电视标准的移动终端的家用转发器的开发。
文档编号H04B7/155GK101755396SQ200880021986
公开日2010年6月23日 申请日期2008年6月19日 优先权日2007年6月29日
发明者菲利普·米纳德, 让-伊维斯·勒娜奥尔, 让-卢克·罗伯特 申请人:汤姆森特许公司