专利名称：调谐器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调谐器，用于在宽带射频输入信号中选择接收多个频道任何之一。这种调谐器可用于机顶盒及电视设备内，诸如接收器和视频记录器，以便从陆地、电缆和卫星源接收数字电视和音频广播。
射频调谐器有利选择所需频道，用于接收和转换这一频道为预定中频，然后其提供给数字解调器以恢复视频或音频信号。一种已知类型的调谐器转换选择的频道为零中频。这种调谐器要求满足最小电平性能，以便在接收条件广泛变化的范围上传递可接收的解调的视频或音频质量。
在陆地广播数字传输中，数字电视频道一般是在模拟电视频道之间的空闲频道中广播。在这种已知的结构中，数字频道一般以比模拟频道较低功率传输，以防止模拟频道接收的退化。例如，典型的是对于模拟频道在紧邻数字频道两侧相对于数字频道处于+36dBc电平，而对于次相邻频道处于相对电平+46dBc。在其它系统中，数字频道可独立于模拟频道广播，使得潜在的干扰频道不出现，或为相同或较低的振幅。
所有频道收到的信号强度，例如与相关发射机的距离相关，可能有相当大的变化，使得调谐器面对的状态不能被预测，因为其除了其它情形之外还与调谐器的位置相关。而且，在调谐器输入接收的非选择频道总功率可能随不同的位置和不同的时间有很大变化。因而要求这种调谐器提供足够低的噪声指数(NF)和充分低的失真产品，以便能够应付接收信号条件非常广泛的范围。
在许多已知零中频调谐器类型中，频率选择基带滤波器通过集成为构成调谐器的一个或多个单片集成电路提供。已知的这类滤波器趋向是噪声，但具有去除不希望有的潜在干扰频道的优点，并提供了互调失真的降低。调谐器信号通路中这种滤波器的位置是折中的，因为从噪声考虑希望使这种滤波上游增益最大，而从互调失真考虑，希望使滤波上游增益最小。因为对低互调和低噪声指数的许多设计要求是相互排斥的。
在某些已知类型的视频调谐器中，在调谐器的射频部分中装有相对复杂的频率跟踪滤波器，并被控制以便跟踪选择的频道的频率。跟踪滤波器对潜在的干扰频道，进而在来自选择的频道的频率，提供了主要的衰减，这样就降低了互调失真。这时通过以高功率或持续的电流操纵调谐器各级，能够实现一种可接受的性能，以给出噪声指数与互调性能之间一种可接受的平衡。然而，因为不可避免的制造允差，在生产期间这种跟踪滤波器需要调整，且这增加了调谐器制造的成本和复杂性。
在需要选择占据相当宽带频谱的多个频道任何之一的宽带调谐器的情形下，实现射频跟踪滤波器就更为困难。因而，为了提供适当的互调性能，例如在中频滤波前的那些级是以较高功率电平存在操作的。而且，使用自动增益控制(AGC)技术改变一个或多个级中的信号增益，以提供可接受的互调性能。具体来说，在射频级提供自动增益控制，以限制施加到后继级的信号电平，并需要在相对低的输入信号电平开始增益降低。然而，这有降低噪声指数的效果。
其结果是，已知的调谐器对于许多接收的信号条件一般操作在比所需的较高功耗电平，以便当面对这种条件的极端情形时，能够提供可接受的性能。
US专利号码4580288公开了一种接收器输入电路，具有用于放大控制的控制回路。该电路包括可调选择网形式的一个第一滤波结构，其传送选择的频道和相邻的频道，同时衰减非相邻的频道。在第一滤波结构的下游提供了中频选择滤波器形式的一个第二滤波结构，并且通带比第一滤波结构窄。一控制器基于第一滤波结构上游，第一和第二滤波结构之间，以及第二滤波结构下游信号电平，控制输入网和前置放大器的增益。
根据本发明，提供了一种调谐器，用于选择接收宽带射频输入信号中一个或多个频道任何之一，包括多个级，这些级包括一个第一滤波结构，其在使用时使选择的频道和相邻频道通过，同时衰减非相邻频道；在第一滤波结构下游的一个第二滤波结构，用于使选择的频道通过，并用于基本上拒绝在第二滤波结构输入处非选择的频道；以及一控制器，用于控制作为第一滤波结构上游的第一信号电平，第一和第二滤波结构之间的第二信号电平，以及第二滤波结构下游的第三信号电平的函数的至少一个级的增益和功耗至少之一。
多个级可包括含有混频器的至少一个变频器，以及第一滤波结构可在混频器的下游。控制器可被配置以控制混频器的功耗。
至少一个变频器可被配置以转换选择的频道为零中频。
在至少一个变频器的下游可配置一个放大器，并在至少一个变频器和该放大器至少之一中可装设第一滤波结构。可配置控制器控制放大器的增益与功耗至少之一。
调谐器可包括一个第一电平检测器，用于检测至少一个变频器上游的第一信号电平。
调谐器可在至少一个变频器的上游包括第一可变增益放大器，控制器被配置以控制第一可变增益放大器的增益。控制器可被配置以控制第一可变增益放大器的功耗。
调谐器可在第二滤波结构下游包括一个第二可变增益放大器。第二可变增益放大器的增益可根据第三信号电平被控制。
调谐器可包括一第二电平检测器，用于检测第二信号电平。
控制器可具有一输入，用于从解调调谐器输出信号的解调器接收表示第三信号电平的信号。
控制器可被配置，以便当第一、第二和第三信号电平表示相同电平时，增加第一滤波结构上游的信号增益。控制器可被配置，以便当第一、第二和第三信号电平表示相同的电平时，降低第一滤波结构上游的功耗。
控制器可被配置，以便当第二和第三信号电平表示相同的信号电平，且第一信号电平表示较高信号电平时，降低第一滤波结构上游的信号增益和/或增加第一和第二滤波结构之间的信号增益。
控制器可被配置，以便当第二和第三信号电平表示相同的信号电平，且第一信号电平表示较高信号电平时，增加第一滤波结构上游的功耗和/或降低第一滤波结构的功耗。
控制器可被配置，以便当第一和第二信号电平表示相同的信号电平，且第三信号电平表示较低信号电平时，降低第二滤波结构上游的信号增益。
控制器可被配置，以便当第一和第二信号电平表示相同的信号电平，且第三信号电平表示较低信号电平时，增加第二滤波结构上游的功耗。
这里涉及“基本上拒绝”频道的滤波结构是指具有本技术领域中通常的意义。具体来说，非选择的频道认为是被拒绝的，如果它们的信号电平被充分衰减，以便对选择频道提供可接受的接收性能。
这样能够提供一种调谐器，其能够对包括相对极端条件的信号接收条件非常广泛的范围，提供可接受的接收性能。在调谐器的增益结构根据信号电平被控制的实施例中，在相邻和非相邻频道中出现潜在干扰信号时可提供可接受的接收性能。在这方面，论及“相邻频道”可包括不只与选择频道密切相邻的频道。这样，这种相邻频道将包括多个频道，它们一般彼此邻接或相邻并包括选择的频道。然后非相邻频道是进一步在频率上与选择频道远离的频道。
在在一个或多个级的功耗根据信号电平被控制的实施例中，能够在包括极端条件的信号接收条件广泛范围提供适合的接收性能，同时降低或最小化调谐器功耗。这样，能够使调谐器功耗适配接收条件，使得调谐器不必在相对高功耗水平操作，这在许多情形为达到适当的接收性能是不必要的。
将参照附图
进一步通过例子说明本发明，该附图是构成本发明一实施例的射频调谐器的一框图。
调谐器是要用于接收宽带数字电视或音频信号，并具有输入1用于连接到陆地或卫星天线系统或电缆分配系统。该调谐器表示为在射频部分或“前端”不具有任何可选择的射频滤波。然而，在另一实施例中，在前端可提供固定频率的滤波，诸如低通和/或高通滤波器，以衰减超过包含用于接收频道的宽带频谱一边或两边的信号。另外或此外，可在前端提供跟踪射频滤波器，用于跟踪选择的频道的频率，并衰减至少某些非选择的频道。因为这种滤波器有限的质量因子Q，成分允差等等，这种滤波器使包含基本数目频道的相对宽范围的频率通过，使得相当的宽带信号将仍然由调谐器前端提供。
调谐器1连接到第一可变增益放大器2，依赖于由控制器3提供的自动增益控制(AGC)信号，其提供输入阻抗匹配，及信号信号增益。放大器2还具有可变功耗，例如通过改变放大器的发送电流实现，且功耗还由控制器3控制。放大器2的输出提供给变频器4的输入及电平检测器5的输入，检测器5检测峰值或由放大器2提供的宽带信号中的RMS信号电平，并将其提供给控制器3。作为替代，电平检测器的输入可被连接以检测放大器2的输入处的信号电平。这样由放大器2放大之后，由检测器5检测的信号电平表示提供给调谐器的完全接收的频谱的电平。放大器2可包括一单个AGC级或多个这种级，并可包括一多个固定增益级或多个固定级。
附图中所示的调谐器是直接转换零中频类型的，其在单个频率转换操作中把选择的频道转换为零中频基带相位内I及正交Q信号，然后在图中为了简单其由作为单信号通路的基本上等平行信号通路处理。然而，可另外提供其它调谐器体系结构，诸如向零中频的单转换或双转换，向零中频的双转换，以及向传统的中频的单或双转换，例如其量级为几十MHz。
变频器4可以是任何适当类型的，且已知用于直接转换到零中频的变频器是这一技术领域所熟知的。例如，变频器可包括两个混频器，以得自单本地振荡器控制器的正交本地振荡器信号通过锁相环提供。
变频器4以限制的带宽提供输出信号，以便对非选择频道提供初始程度的衰减，它们与选择的频道一同被频率转换。在一典型的结构中，例如二阶的单个低通滤波器截止频率为选择的频道几倍数据带宽，例如四倍数据带宽。
变频器4中的混频器或多个混频器的增益，可以是可变的并由控制器3控制。另外，混频器增益也可以是固定的。在两种情形下，在所示的实施例中，控制器3控制变频器4的功率电平或功耗，例如通过控制变频器4内一个或多个级的持续电流。例如，混频器的持续电流可被控制。然而，产生并向混频器提供本地振荡器信号的其它级的持续电流也可被控制。
变频器4的输出提供给第二可变增益放大器6的输入，其增益由控制器3控制。控制器3，例如通过控制形成放大器6的一个或多个级的持续电流，还控制放大器6的功耗。放大器6可包括一个或多个增益控制级和一个或多个固定增益级。放大器6还设有变频器4内提供的类似类型的低通特性，并设有类似于或具有变频器4中低通滤波预定比率的的截止频率。
放大器6的输出提供给可调谐的滤波器7，并提供给第二电平检测器8。检测器8检测在放大器6输出处的信号的峰值或RMS，并将其提供给控制器3。这样电平检测器8确定包括在变频器4和可变增益放大器6中滤波的第一滤波结构下游的信号电平。因而该信号电平是选择的频道与某些相邻频道信号电平的度量。更远或非相邻频道被第一滤波结构充分衰减，使得它们对在放大器6输出的信号电平的贡献可忽略。具体来说，第一滤波结构对更远的频道提供充分的衰减，以至这些频道基本上被拒绝。
可调谐滤波器7具有高阶低通特性，使得基本上只有选择的频道通过，并对出现在其输入的任何其它频道提供充分的衰减，以至这些频道基本上被拒绝。用于在集成电路中实现这种滤波器并用于控制带宽的技术，是本技术领域所熟知的且并再描述。滤波的带宽或截止频率由控制器控制，例如根据由调谐器与其连接的解调器(未示出)提供的信息，使得可调谐滤波器7能够根据选择的频道的频道带宽标准被控制。为此和其它目的，控制器3通过双向接口9连接到随后的解调器。虽然，滤波器7的信号增益通常被固定，但其还可由控制器3控制。类似地，滤波器7的功耗可由控制器3控制。对于使用非零中频的实施例，滤波器7可以是通带滤波器，其中心频率和/或带宽可由控制器3控制。
滤波器7的输出提供给第三可变增益放大器10，其输出在用于连接到解调器的调谐器输出11提供一中频输出(IFOP)信号。可变增益放大器10例如可以是类似于第二可变增益放大器6的类型。虽然第三可变增益放大器10的增益和可能的功耗可由控制器3控制，但这一实施例中的增益表示为由来自解调器的一适当控制信号有效地直接控制。可调谐滤波器7构成了第二滤波结构，在其示出只有效提供选择的频道，使得可变增益放大器10只需以零中频放大选择的频道到适合解调器的电平。提供解调器调节放大器10的增益的技术在本技术领域是熟知的，且不再说明。放大器10的功耗可由控制器3控制。
替代或附加使用来自解调器的控制信号，可进而提供电平检测器检测滤波器7下游的信号电平。检测的电平可提供给控制器3和/或直接用来控制放大器10。
控制器3分别接收来自第一和第二检测器5和8以及来自解调器的第一、第二和第三信号电平，在调谐器滤波结构内的不同点提供信号电平的测量。第一信号电平表示宽带输入信号的信号电平，其包括所有可接收频道。第二信号电平表示第一和第二滤波结构之间的电平，并且这给出由选择频道及由相邻频道一般是6到8个相邻频道贡献的信号电平的测量。第三信号电平表示从由包括可调谐滤波器7的第二滤波结构提供的信号所确定的选择的频道的电平。控制器3比较这些信号电平，以便根据预定的函数控制调谐器的增益结构和级功耗，使得适应或优化调谐器性能到主要的可接受条件。例如，信号电平可转换到数字域并用来对包含该函数的查找表寻址，例如在只读存储器(ROM)中。任何适当的预先定义的和预编程或预编程函数可用来控制调谐器的增益结构及功耗简档，且适当的策略的例子如下。
如果接收条件是，只有选择性的频道出现在输入信号中，且所有其它频道(及任何其它干扰信号)包含很少或没有能量，则第一、第二和第三信号电平表示类似的信号电平或相等的检测功率电平。信号电平的这一条件由控制器3用来表示基本上没有潜在的干扰电平产生互调失真。这样，控制器3降低了功耗并使第一可变增益放大器2的增益最大，以至达到良好的噪声指数，以相对低的功耗有适当的失真性能。可变增益放大器6的增益可被调节，以保证在可调谐滤波器7的输入处最优的信号电平，使放大器的功耗与变频器的功耗以及可能还有滤波器7的功耗降低，而给出一可接受的失真性能。
在非相邻或“远离的”频道中有实质功率但相邻频道很少或没有功率的情形下，由电平检测器8与解调器检测到类似的电平，因为非相邻频道已基本上由第一滤波结构拒绝。然而，表示宽带输入信号中功率的第一信号电平表示较高的输入信号电平。当这些相关信号电平由控制器3检测到时，这表示只有“远离的干扰”，并于是降低第一可变增益放大器2的增益并可能还增加放大器2的功耗，以防止或降低互调。然而，第二可变增益放大器6的增益能够被最大化，并且其功耗可能被降低，因为在由变频器4提供的信号中只有相对小的“不需要”的功率。类似地，如果可调谐滤波器7的功耗是可控制的，则这也可被降低或最小化。
如果在第一滤波结构之前和之后第一和第二信号电平指示类似的信号电平，且第三信号电平指示较小的信号电平，则控制器3推断有非相邻或远离频道的小能量，但在相邻的频道有实质上潜在的干扰能量。这种情形下，控制器降低第一和第二可变增益放大器2和6的增益，并增加这些放大器以及可能还有变频器3和可调谐滤波器7中的功耗，以保证适当的互调实质性能。
于是能够提供一种调谐器，其增益结构和功耗分布适应主要信号接收条件。具体来说，不必在相对高的功耗电平运行调谐器以适应外部信号接收条件，即使当这些条件不施加时。这样，与已知的调谐器结构比较，能够在接收条件宽广的范围提供适当的性能，同时降低或最小化功耗。
权利要求
1.一种调谐器，用于选择接收宽带射频输入信号中多个频道任何之一，包括多个级(2，4，6，7，10)，这些级包括一个第一滤波结构(4，6)，其在使用时使选择的频道和相邻频道通过，同时衰减非相邻频道；在第一滤波结构下游的一个第二滤波结构(7)；以及一控制器(3)，其特征在于，第二滤波结构(7)配置为使选择的频道通过，并基本上拒绝在第二滤波结构(7)输入处非选择的频道，并在于控制器(3)配置为作为第一滤波结构(4，6)上游的第一信号电平，第一和第二滤波结构(4，6，7)之间的第二信号电平，以及第二滤波结构(7)下游的第三信号电平的函数，控制至少一个级(2，4，6，7，10)的增益和功耗至少之一。
2.如权利要求1中所述的一种调谐器，其特征在于，多个级(2，4，6，7，10)包括含有混频器的至少一个变频器(4)，以及第一滤波结构配置在混频器的下游。
3.如权利要求2中所述的一种调谐器，其特征在于，控制器(3)被配置以控制混频器的功耗。
4.如权利要求2或3中所述的一种调谐器，其特征在于，至少一个变频器(4)被配置以转换选择的频道为零中频。
5.如权利要求2到4中任何之一所述的一种调谐器，其特征在于，在至少一个变频器(4)的下游配置一个放大器(6)，并在该至少一个变频器(4)和该放大器(6)至少之一中可提供第一滤波结构。
6.如权利要求5中所述的一种调谐器，其特征在于，配置控制器(3)以控制放大器(6)的增益与功耗至少之一。
7.如权利要求2到6中任何之一所述的一种调谐器，其特征在于包括一个第一电平检测器(5)，用于检测至少一个变频器(4)上游的第一信号电平。
8.如权利要求2到7中任何之一所述的一种调谐器，其特征在于包括在至少一个变频器(4)上游的第一可变增益放大器(2)，控制器(3)被配置以控制第一可变增益放大器(2)的增益。
9.如权利要求8中所述的一种调谐器，其特征在于，控制器(3)被配置以控制第一可变增益放大器(2)的功耗。
10.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于包括在第二滤波结构(7)下游的一个第二可变增益放大器(10)。
11.如权利要求10中所述的一种调谐器，其特征在于，第二可变增益放大器(10)的增益根据第三信号电平被控制。
12.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于包括一第二电平检测器(8)，用于检测第二信号电平。
13.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于控制器(3)具有一输入(9)，用于从解调调谐器输出信号的解调器接收表示第三信号电平的信号。
14.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于控制器(3)被配置，以便当第一、第二和第三信号电平表示相同信号电平时，增加第一滤波结构(4，6)上游的信号增益。
15.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于控制器(3)被配置，以便当第一、第二和第三信号电平表示相同的电平时，降低第一滤波结构(4，6)上游的功耗。
16.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于控制器(3)被配置，以便当第二和第三信号电平表示相同的信号电平，且第一信号电平表示较高信号电平时，降低第一滤波结构(4，6)上游的信号增益和/或增加第一和第二滤波结构(4，6，7)之间的信号增益。
17.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于控制器(3)被配置，以便当第二和第三信号电平表示相同的信号电平，且第一信号电平表示较高信号电平时，增加第一滤波结构(4，6)上游的功耗和/或降低第一滤波结构(4，6)的功耗。
18.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于控制器(3)被配置，以便当第一和第二信号电平表示相同的信号电平，且第三信号电平表示较低信号电平时，降低第二滤波结构(7)上游的信号增益。
19.如以上任何权利要求之一所述的一种调谐器，其特征在于控制器(3)被配置，以便当第一和第二信号电平表示相同的信号电平，且第三信号电平表示较低信号电平时，增加第二滤波结构(7)上游的功耗。
全文摘要
提供了一种调谐器，用于选择接收提供给其输入(1)的宽带射频信号中多个频道任何之一。该调谐器包括多个级(2，4，6，7，10)，这些级的增益和功耗的至少某些能够由控制器(3)根据主要的接收条件被调节。变频器(4)与可变增益放大器(6)提供第一滤波结构以拒绝非相邻频道，且可调谐滤波器(7)除了选择的频道之外基本上拒绝所有其它频道。第一滤波结构(4，6)之前，第一滤波结构(4，6)与由可调谐滤波器(7)形成的第二滤波结构之间，以及第二滤波结构(7)之后的信号电平提供给控制器3，其根据主要的接收条件适配增益结构和/或各级功耗，以便当没有遇到极端接收条件时，提供适当的用于解调的性能，同时降低功耗。
文档编号H03G3/30GK1536761SQ20041000726
公开日2004年10月13日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月28日
发明者尼古拉斯·P·考利, 基思·L·琼斯, L 琼斯, 尼古拉斯 P 考利 申请人:赞林克半导体有限公司