專利名稱：射頻調(diào)諧器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種用于寬帶調(diào)諧器的新穎技術(shù)方案，其主要目的是用于數(shù)字電纜應(yīng)用，但也適用于其他分布媒體和調(diào)制方案。
背景技術(shù)：
已知的接收機(jī)使用單變換和雙變換體系結(jié)構(gòu)的調(diào)諧器在寬帶射頻(RF)輸入信號和數(shù)字域之間進(jìn)行連接，該選擇是基于具體應(yīng)用和系統(tǒng)需求的。在電纜接收器的情況下，雙變換通常用于模擬和數(shù)字視頻接收，而單變換用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收。在這兩種情況下，調(diào)諧器提供了位于IF(中頻)的輸出信號，該信號然后由解調(diào)器部分處理。
最近，已經(jīng)提出了單變換的近零IF(NZIF)技術(shù)用于特別接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，NZIF技術(shù)的基本原理是將期望的頻道變換為非常低的IF，通常是將期望的頻道放置在0-FHz，其中FHz是頻道帶寬。例如，在美國電纜頻道的情況下，頻道帶寬通常為6MHz。所占用的NZIF帶寬于是為0-6MHz。在典型的應(yīng)用中，該帶寬實(shí)際上在正頻率方向稍微偏移，例如為0.25-6.25MHz。圖像頻道于是為最相鄰的頻道，而且圖像消除可以通過應(yīng)用視頻抑制混頻器來實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)是已知的而且基于與混頻相關(guān)的兩個邊帶所相關(guān)的正和負(fù)頻率的同相正交信號的三角求和。
這種電路的一個主要缺點(diǎn)是變換所期望的頻道到NIF所需的本地振蕩器頻率通常帶有諧波，這些諧波位于接收頻帶內(nèi)而且可以將其他頻道下變頻到NZIF。例如，一個期望的頻道可能占用54-60MHz的頻率范圍，而且這個頻率范圍將被變換為0.25-6.25MHz。因此本地振蕩器頻率可以是60.25MHz。本地振蕩器將具有第二、第三等諧波，這些諧波在上述情況下將位于60.25×N，其中N是大于1的整數(shù)。接收頻譜可能占用從50-900MHz的所有頻率。因此，本地振蕩器的許多諧波將位于接收頻譜之內(nèi)，而且許多諧波將寄生數(shù)據(jù)下變頻到NZIF。
這些已知的接收機(jī)試圖通過將濾波裝置放置在NZIF變頻器之前來克服這種不良影響。這種濾波裝置可包括跟蹤濾波器，或者更通常地是可選擇的鄰近或重疊固定帶寬濾波器。這種帶狀濾波器通常更為適用，因?yàn)檫@種濾波器更適合于集成到多級電路模塊(MCM)或集成電路中。
然而這種電路的一個缺點(diǎn)是很難實(shí)現(xiàn)在集成濾波器中對接收諧波頻率所需的抑制。此外，為了集成能夠抑制較低頻率的接收頻譜的濾波器，需要相當(dāng)大的電感器和/或電容器，這些電感器和電容器與當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平不協(xié)調(diào)。因此，可以使用有源濾波器技術(shù)。然而，用于集成這些濾波器的已知技術(shù)導(dǎo)致產(chǎn)生動態(tài)范圍，這又將導(dǎo)致產(chǎn)生帶內(nèi)寄生產(chǎn)物并需要相當(dāng)大的功耗。
采用“軟切換”、而且為混頻器提供的換向信號基本上為正弦波或接近正弦波的頻率變換器具有更好的諧波性能，即在基頻之上的切換波形的諧波的幅度相當(dāng)小。然而，與這些波形相關(guān)的更低的切換速度導(dǎo)致產(chǎn)生更多的噪聲，這是因?yàn)榛祛l器中的交換晶體管在其特性的線性部分花費(fèi)更多的時間，而且所產(chǎn)生的相對高的增益增加了提供給后續(xù)階段的噪聲電平。為了產(chǎn)生噪聲系數(shù)(NF)得以改進(jìn)或改良的調(diào)諧器，因此通常通過向混頻器提供方波換向信號來執(zhí)行硬切換。
在上述例子中，本地振蕩器頻率為60.25MHz，使用方波作為換向信號意味著本地振蕩器頻率的第三諧波將為180.75MHz，而且其幅度將低于位于60.25基頻的幅度約9dBc?？梢栽谠摀Q向信號的第三諧波上或附近占用一個頻道，而且該頻道的信號電平將比所期望的頻道高20dBc。通過換向信號的第三諧波對這種不期望的頻道進(jìn)行諧波混頻可能引起相當(dāng)大的干擾。
例如，在使用256 QAM標(biāo)準(zhǔn)的頻道頻譜的情況下，準(zhǔn)無差錯(QEF)接收所需的載波-噪聲比至少為30dBc。在上述的例子中，由諧波混頻機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的“噪聲”因此必須小于所期望頻道的載波電平至少30dBc。因此，不期望的頻道必須被衰減(30+20-9)dBc以便實(shí)現(xiàn)QEF，因此給出了41dBc衰減的最小需求。
為了實(shí)現(xiàn)這種級別的濾波，將需要復(fù)雜的高階濾波器，如第五階橢圓濾波器，這將需要許多電感器(或者為無源或者為“合成的”)。這種濾波器具有約一倍頻程的實(shí)際可用帶寬。因此，將需要第二個濾波器工作于100-200MHz，需要第三濾波器工作于200-400MHz，以及需要第四濾波器覆蓋接收頻譜的其余部分。
這種已知電路的另一個問題是本地振蕩器(LO)頻率位于接收頻譜內(nèi)，通常位于緊鄰的頻道內(nèi)。由于LO頻率靠近所期望的頻道，因此需要通過帶狀濾波器以最小的影響被傳遞到混頻器級，于是這種濾波器將不提供對本地振蕩器頻率的任何抑制，而且可能不能滿足LO的轉(zhuǎn)播要求。因此，本地振蕩器信號可能“泄漏”回到分布網(wǎng)絡(luò)上并且干擾其他用戶。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種射頻調(diào)諧器，用于從寬帶多頻道射頻信號中選擇一個頻道用于接收，該調(diào)諧器包括上變頻器，用于執(zhí)行頻率上變換到高于該寬帶信號的最高頻率的頻率范圍；以及圖像抑制下變頻器，用于將從上變頻器選擇的頻道變換到接近零的中頻。
上變頻器可以調(diào)諧以用于將所述用于接收的頻道變換為高于所述寬帶信號的所述最高頻率的基本上固定的中頻，而且下變頻器可以設(shè)置為執(zhí)行基本上固定的頻率下變換。所述上變頻器可包括換向信號生成器，其具有最低頻率高于所述寬帶信號的所述最高頻率的頻率范圍。調(diào)諧器可在所述下變頻器和所述上變頻器之間包括第一中頻濾波器。
所述上變頻器可以設(shè)置用于執(zhí)行基本上固定的頻率上變換，以便將所述寬帶信號變換為中頻頻帶，該中頻頻帶的最低頻率高于所述寬帶信號的所述最高頻率，而且所述下變頻器可調(diào)，以用于將所述用于接收的頻道變換到接近零的中頻。所述上變頻器可包括換向信號生成器，該換向信號生成器具有高于所述寬帶信號的所述最高頻率的基本上固定的頻率。
所述調(diào)諧器可以在所述下變頻器之后包括第二中頻濾波器。所述第二中頻濾波器可以是低通濾波器。
所述調(diào)諧器在所述上變頻器之前可以包括第一自動增益控制裝置。
所述調(diào)諧器在所述下變頻器之后可以包括第二自動增益控制裝置。
因此，可能提供一種調(diào)諧器來降低和克服已知電路中的缺陷。不需要帶狀濾波就可以實(shí)現(xiàn)可接受的接收。而且這種調(diào)諧器可以以高度集成配備，例如作為集成電路。上變頻基本上克服了諧波混頻的任何問題，因?yàn)樵谏献冾l器中使用的換向信號頻率的諧波處沒有或者很少具有能量。


下面參照附圖通過舉例進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖1是構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)諧器的電路框圖；以及圖2是圖像抑制混頻的示意圖。
具體實(shí)施例方式
輸入電纜饋線1與提供高輸入信號電平增益控制的輸入低噪聲放大器/自動增益控制(LNA/AGC)級2相連。雖然可以提供修平濾波器以便在整個接收的輸入頻譜之上和之下提供第一和第二衰減，在輸入級2中對于帶狀濾波沒有要求。級2的輸出與第一混頻器3耦合，第一混頻器3為大于接收頻譜的最高頻率的高中頻(IF)提供塊上變頻。
例如，輸入頻譜可以是分割為6MHz頻道的50-864MHz。高IF可以是1.2GHz。所需的本地振蕩器4的頻率范圍為1.253GHz-2.061MHz，用于使期望頻道對準(zhǔn)1.2GHz的中心。第一本地振蕩器頻率總是位于接收頻率范圍之外，因此能克服轉(zhuǎn)播和泄漏效應(yīng)，而且本地振蕩器的頻率諧波總是位于接收頻率范圍之上，由此消除了任何潛在的諧波混頻影響。例如，考慮占用50-56MHz的期望頻道的前一例子，本地振蕩器頻率為1.253GHz，而諧波位于2.056GHz、3.112GHz等等，所有這些諧波都位于50-846MHz的接收頻譜范圍之外。
在混頻器3之后提供高IF濾波器5，其帶通響應(yīng)基本上以所期望的高IF為中心，通常其帶寬足以通過多個頻道。這種濾波器能夠降低復(fù)合功率，例如減輕了對下一級的互調(diào)性能需求，而且不需要其提供任何圖像頻道消除。如果下一級無需任何濾波就可以獲得足夠的性能，則可以省略濾波器5。而且，如果混頻器3執(zhí)行固定的或基本上固定的上變頻，則省略濾波器5或者用帶限濾波替代。
來自濾波器5的信號然后被圖像抑制混頻器6進(jìn)行圖像抑制下變頻到接近零的IF，例如諸如使所期望的6MHz寬的頻道以3.25MHz為中心。在高IF為1.2GHz的本例中，第二本地振蕩器7為混頻器提供頻率為1.19675GHz的換向信號。第二本地振蕩器頻率總是位于接收頻率范圍之外，由此克服了泄漏效應(yīng)，而且振蕩器的諧波也總是位于接收頻率范圍之上，因此消除了任何潛在的諧波混頻效應(yīng)。
圖像抑制混頻器6之后是頻道濾波器8，其具有低通特性而且提供頻道濾波(在一些常規(guī)體系結(jié)構(gòu)中由SAWF(表面聲波濾波器)實(shí)現(xiàn))。這一級還提供可變增益以工作于低輸入信號電平條件下。作為選擇或者另外的，圖像抑制下變頻可以提供所有或部分頻道濾波，在此情況下，頻道濾波器級8部分提供或不提供頻道濾波，但仍提供AGC(自動增益控制)。接近零的IF輸出信號被提供給調(diào)諧器輸出9。
上變頻頻率由第一鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器控制，而下變頻由分別形成振蕩器4和7的一部分的第二PLL頻率合成器控制。這種體系結(jié)構(gòu)考慮到可變上變頻以及固定的或基本上固定的下變頻，反之亦然。在第一種情況下，至少主要通過上變頻器實(shí)現(xiàn)頻道選擇，然而在后一種情況通過下變頻實(shí)現(xiàn)。
在一些實(shí)施例中，作為選擇或另外的，上變頻器3、4和/或下變頻器6、7可提供可變增益控制。
在上面的描述中，為了簡化說明，已經(jīng)假設(shè)如果存在濾波器5的通帶時被精確定義，而且高IF的選擇是固定的。然而在實(shí)際系統(tǒng)中，由于例如制造容差，高IF可能與所定義的值有所差異，或者可能要求高IF中的可變性以克服多個本地振蕩器差拍問題。在第一個例子中，可執(zhí)行對位調(diào)整校正以將高IF濾波調(diào)諧到所期望的值(如果這種濾波存在的話)，或者校準(zhǔn)高IF濾波器，然后調(diào)節(jié)調(diào)諧模式以適應(yīng)于高IF中的可變性。在第二種情況下，可以確定本地振蕩器差拍模式以克服本地振蕩器差拍，其中差拍模式是在高IF濾波器的可用帶寬內(nèi)調(diào)諧的。
在沒有高IF濾波的實(shí)施例中，不會出現(xiàn)這些問題。這種實(shí)施例的一個例子是用于陸地接收機(jī)的例子，其中需要調(diào)諧器在全部頻率范圍內(nèi)調(diào)諧，但是頻道利用率較低，因此無需由高IF濾波器5所提供的復(fù)合功率保護(hù)。
圖像抑制混頻器6可以是任何適當(dāng)?shù)念愋?，而且在圖2中示意了一種已知類型的視頻抑制混頻器的工作原理。上邊帶和下邊帶的相位分別示意為10和11，而且將包含這些邊帶的信號提供給兩個混頻電路，這兩個混頻電路從本地振蕩器7接收相位正交的換向信號。在與換向信號混頻之后，合成的邊帶具有如12和13所示的相同極性的正的和負(fù)的正弦和余弦。在14所示的90度相移施加給余弦信號，并且將經(jīng)過相移的余弦信號添加到15所示的正弦信號中(或從15所示的余弦信號中扣除)。因此，一個邊帶被消除而另一個邊帶被下變頻。
權(quán)利要求
1.一種射頻調(diào)諧器，用于從具有最高頻率的寬帶多頻道射頻信號中選擇一個頻道用于接收，所述調(diào)諧器包括上變頻器，用于執(zhí)行頻率上變換到高于所述寬帶信號的所述最高頻率的頻率范圍；以及圖像抑制下變頻器，用于將從所述上變頻器選擇的頻道變換為接近零的中頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述上變頻器可調(diào)，以便用于將所述用于接收的頻道變換為高于所述寬帶信號的最高頻率的基本上固定的中頻，而且所述下變頻器被設(shè)置為執(zhí)行基本上固定的頻率下變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)諧器，其中所述上變頻器包括換向信號生成器，該換向信號生成器具有最低頻率高于所述寬帶信號的所述最高頻率的頻率范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)諧器，其中在所述下變頻器和所述上變頻器之間包括第一中頻濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述上變頻器被設(shè)置成執(zhí)行基本上固定的頻率上變換，以便將所述寬帶信號變換為中頻頻帶，該中頻頻帶的最低頻率高于所述寬帶信號的所述最高頻率，而且所述下變頻器可調(diào)，以便將所述用于接收的頻道變換為所述接近零的中頻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述上變頻器包括換向信號生成器，該換向信號生成器具有高于所述寬帶信號的所述最高頻率的基本上固定的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，包括所述下變頻器之后的第二中頻濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)諧器，其中所述第二中頻濾波器為低通濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中包括在所述上變頻器之前的第一自動增益控制裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中包括在所述下變頻器之后的第二自動增益控制裝置。
全文摘要
提供一種射頻調(diào)諧器，用于從提供給其輸入的寬帶多頻道射頻信號中選擇一個頻道用于接收。該調(diào)諧器包括上變頻器，其執(zhí)行頻率上變換到高于該寬帶信號的最高頻率的頻率范圍。該上變頻器之后是圖像抑制下變頻器，其將從上變頻器選擇的頻道變換到接近零的中頻。
文檔編號H03D7/16GK1713524SQ200510079070
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者尼古拉斯·P·考利 申請人:贊林克半導(dǎo)體有限公司