專利名稱：單芯片多模式數(shù)字電視調(diào)諧器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻接收機(jī)，尤其涉及一種單芯片多模式數(shù)字電視調(diào)諧器，屬于射 頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電視調(diào)諧器是電視信號接收的關(guān)鍵電路，其功能是從接收到的電視信號中，選出一 個(gè)想要的頻帶信號并將它的頻率搬移至低頻處，也就是解調(diào)器可以處理的頻率范圍內(nèi)， 然后將信號送交數(shù)字電路進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的電視調(diào)諧器由分立元件構(gòu)成，通過印刷電路板互連，外型是一個(gè)鐵盒裝置。 內(nèi)部各個(gè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)不同的功能，通過金屬將各區(qū)域隔離，防止信號之間的串?dāng)_。此類調(diào) 諧器存在幾個(gè)難以解決的缺陷1. 性能不穩(wěn)定。每個(gè)器件都有獨(dú)立的電氣和溫度特性，因此隨著時(shí)間推移和外部環(huán) 境的變化，調(diào)諧器的總體性能的變化范圍較大，最終導(dǎo)致圖像質(zhì)量的變化。2. 體積較大。因?yàn)閮?nèi)部空間需要容納眾多器件，包括芯片，線圈，電容等等，而且 要考慮散熱的問題。3. 成本較高。調(diào)諧器的成本包含內(nèi)部的多塊芯片，線圈，電容，外層鐵盒以及PCB 制作費(fèi)用，價(jià)格不菲。近年來，隨著集成電路設(shè)計(jì)和制造能力的不斷提升，尤其是射頻CMOS工藝的不斷 成熟，單芯片全集成電視調(diào)諧器的研究得到了越來越多的關(guān)注，成為各大公司和科研機(jī) 構(gòu)追逐的熱點(diǎn)，也逐漸成為調(diào)諧器市場的主流。其微小的體積，在追求精致外觀的現(xiàn)代 化電子設(shè)備制造商中備受歡迎；其低廉的價(jià)格，更是在市場上具有極強(qiáng)的競爭力。另外， 由于采用CMOS工藝，使得調(diào)諧器和后級解調(diào)器等CMOS數(shù)字模塊的集成成為可能，這也更加凸現(xiàn)出其在成本上的優(yōu)勢。然而在不同的地域，不同的應(yīng)用方式下，采用的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，國際上廣 泛采用的標(biāo)準(zhǔn)包括DVB-T/C/H(Digital Video Broadcasting-Terrestrial/Cable/Handheld，數(shù) 字電視廣播——地面/線纜/手持)等，中國地面廣播采用DMB-T/H(Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial/Handheld,數(shù)字多媒體廣播——地面/手持)標(biāo)準(zhǔn)，而中國移動數(shù)字電 視采用CMMB(China Multimedia Mobile Broadcasting,中國多媒體移動廣播)標(biāo)準(zhǔn)，因此3針對單一標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)諧器芯片有很大的局限性，不能滿足跨地區(qū)，多用途接收數(shù)字電視信 號的要求。如果只是簡單的將分別針對多種標(biāo)準(zhǔn)的幾塊芯片集成到一塊芯片上，毫無疑 問會大幅度增加芯片的面積，成本也會相應(yīng)的提高，在市場競爭中必然處于劣勢。發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種單芯片多模式數(shù)字電視調(diào)諧器架構(gòu)，該架構(gòu) 采用二次變頻低中頻方式，通過兩個(gè)分別工作于不同頻段的低噪聲放大器實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)信 號的接收，然后用一個(gè)寬帶頻率綜合器和第一個(gè)混頻器將不同頻段的信號變頻至同一中 頻(第一中頻)下，再用窄帶頻率綜合器和第二個(gè)混頻器進(jìn)行下變頻得到第二中頻，最 后采用低頻模擬模塊實(shí)現(xiàn)濾波，幅度控制和模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能。具體發(fā)明內(nèi)容包括一種兼容DVB-T/C/H， DMB-T/H， CMMB等標(biāo)準(zhǔn)的單芯片多模式數(shù)字電視調(diào)諧器系 統(tǒng)架構(gòu)，包含工作頻段為50 860MHz的可變增益低噪聲放大器IOI，工作頻段為2.5GHz 帶寬25MHz以上的可變增益低噪聲放大器102，以及用于選擇所需要的不同頻段信號的 選通開關(guān)103。低噪聲放大器具有可變增益特性，根據(jù)輸入信號功率的大小，可以通過控制位調(diào)節(jié) 增益變化，實(shí)現(xiàn)30dB的增益變化范圍，增益調(diào)節(jié)的步長設(shè)置為3dB。低噪聲放大器的可變增益，不僅降低模擬前端部分可變增益放大器模塊的設(shè)計(jì)難度，還有利于在輸入信號 功率增大時(shí)提高調(diào)諧器整體的線性度，減小交調(diào)干擾。第一混頻器104由寬帶頻率綜合器IIO提供本振信號LO。對于50 860MHz頻段 RF信號而言，該變頻過程為上變頻，即輸出中頻IF,的頻率高于輸入RF信號，且滿足 IF產(chǎn)LO廣RF;對于2.5GHz頻段的RF信號而言，該變頻過程為下變頻，即輸出中頻IFi 的頻率低于輸入RF信號，且滿足IF尸RF-LCh。因此，不同頻段不同標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視信號通過第一次變頻后的輸出中頻都在同一頻率處。正交第二混頻器105由正交窄帶頻率綜合器111提供本振信號L02，將電視信號頻 率由IF,下變頻至低中頻IF2處，并且實(shí)現(xiàn)正交分離，信號變?yōu)檎籌/Q兩路。預(yù)放大器106，具有較高的增益和中等的噪聲性能，用于抑制后級低頻模擬模塊的 噪聲貢獻(xiàn)，因?yàn)橥ǔV波器107，可變增益放大器108等模塊的噪聲性能相對比較 差。帶通濾波器107，選出需要的頻帶，因?yàn)榻?jīng)過兩次變頻后，所需要的頻帶已經(jīng)位于 低頻處，通過濾波器將高頻信號濾除。帶通濾波器的截止頻率可以通過控制位進(jìn)行微調(diào)， 以便根據(jù)不同的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)條件下頻道帶寬的不同值，有針對性地進(jìn)行選擇，以期獲得更好的濾波特性?？勺冊鲆娣糯笃?08，根據(jù)輸入信號功率的大小，調(diào)節(jié)放大器的增益，使得輸出信 號的幅度始終保持為模數(shù)轉(zhuǎn)換器109的最大輸入幅度，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化噪聲最小， 輸出信噪比最高。模數(shù)轉(zhuǎn)換器109，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號交由數(shù)字基帶電路進(jìn)行處理。


圖1為單芯片多模式數(shù)字電視調(diào)諧器系統(tǒng)架構(gòu)；圖2為50 860MHz頻段信號的頻譜搬移原理；圖3為CMMB標(biāo)準(zhǔn)2.5GHz頻段信號的頻譜搬移原理；圖4為可變增益低噪聲放大器(VG LNA)的實(shí)現(xiàn)方案；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步具體描述本發(fā)明。圖l所示為本發(fā)明的具體架構(gòu)圖。圖中包括工作頻段為50 860MHz的可變增益低噪聲放大器101，針對DVB-T/C/H和DMB-T/H 數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，用于接收和放大輸入信號，抑制后級的噪聲，使得調(diào)諧器整體具有良好 的噪聲性能。并且根據(jù)輸入信號功率的大小，可以通過控制位進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。隨著輸入 信號功率的增大，增益隨著減小。這樣可以保證在輸入小功率信號時(shí)調(diào)諧器整體有很低 的噪聲系數(shù)，提高接收信號靈敏度；輸入大功率信號時(shí)調(diào)諧器整體具有很高的線性度， 減小交調(diào)干擾，提高信噪比。工作頻段為2.5GHz，帶寬25MHz的可變增益放大器102，針對CMMB數(shù)字電視標(biāo) 準(zhǔn)，其功能和作用與101相同。第一混頻器104由寬帶頻率綜合器IIO提供本振信號LCh，將50 860MHz頻段的信 號上變頻至第一中頻IF,處，也可以將2.5GHz頻段的信號下變頻至第一中頻IF!處。正交第二混頻器105由正交窄帶頻率綜合器111提供本振信號L02，將位于第一中 頻IF,處的信號下變頻至第二中頻IF2處，并且進(jìn)行正交分離，信號分為正交I/Q兩路。 通過正交混頻與數(shù)字域算法的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)60dB以上的鏡像抑制比。預(yù)放大器106，具有較高的增益和中等的噪聲性能，由于帶通濾波器107，可變增益 放大器108等低頻模擬模塊的噪聲性能相對比較差，預(yù)放大器可以抑制這些模塊對調(diào)諧器整體輸入噪聲的貢獻(xiàn)。帶通濾波器107,選出需要的頻帶，所需要的頻帶經(jīng)過兩次變頻后已經(jīng)位于低頻處， 通過濾波器將高頻信號濾除。低通濾波器的截止頻率可以通過控制位進(jìn)行微調(diào)，以便根 據(jù)不同的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)條件下頻道帶寬的不同值，有針對性地進(jìn)行選擇，以期獲得更好 的濾波特性?？勺冊鲆娣糯笃?08，根據(jù)輸入信號功率的大小，調(diào)節(jié)放大器的增益，使得輸出信 號的幅度始終保持為模數(shù)轉(zhuǎn)換器109的最大輸入幅度，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化噪聲最小， 輸出信噪比最高。模數(shù)轉(zhuǎn)換器109，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號交由數(shù)字基帶電路進(jìn)行處理，根據(jù)采 樣定理，其采樣頻率至少在信號帶寬的2倍以上，考慮到不同數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，取一定裕 量，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采用頻率應(yīng)在30MHz以上。圖2所示為50 860MHz頻段的信號頻譜搬移過程，DVB-T/C/H和DMB-T/H數(shù)字電 視標(biāo)準(zhǔn)所占用的頻段均在該范圍之內(nèi)。假設(shè)需要的信號頻率為RF，那么將寬帶頻率綜合 器的輸出本振頻率設(shè)置為LCh，且LO產(chǎn)IF一RF，那么經(jīng)過第一次變頻后，RF信號被上 變頻至IFi處。將正交窄帶頻率綜合器的輸出本振頻率設(shè)置為L02，且L0fHVIF2，那 么經(jīng)過第二次變頻后，所需要的信號被變頻至IF2處，之后經(jīng)過低頻模擬模塊的處理后就 可以進(jìn)行采樣。圖3所示為2.5GHz頻段的信號頻譜搬移過程，該頻段由CMMB移動數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 占用，帶寬為25MHz。假設(shè)需要的信號頻率為RF，那么將寬帶頻率綜合器的輸出本振頻 率設(shè)置為LCh，且LO產(chǎn)RF-IF"那么經(jīng)過第一次變頻后，RF信號被下變頻至IFt處；將 正交窄帶頻率綜合器的輸出本振頻率設(shè)置為L02，且L02-HVIF2，那么經(jīng)過第二次變頻 后，所需要的信號被變頻至IF2處；之后經(jīng)過低頻模擬模塊的處理后就可以進(jìn)行采樣。圖4所示為可變增益低噪聲放大器的實(shí)現(xiàn)方案，通過一個(gè)增益可調(diào)的無源衰減網(wǎng)絡(luò) 和一個(gè)固定增益的低噪聲放大器級聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)。在輸入信號功率較大時(shí)，通過衰減網(wǎng) 絡(luò)減小調(diào)諧器整體增益，提高線性度，從而減小交調(diào)干擾。由于衰減網(wǎng)絡(luò)的存在，調(diào)諧 器可以處理更大功率的信號，從而增大信號動態(tài)范圍。低噪聲放大器也可以采用多級可 變增益的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，并且其電路結(jié)構(gòu)可以是單端結(jié)構(gòu)，差分結(jié)構(gòu)，或者單端輸入差分輸 出結(jié)構(gòu)。6最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的 技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種兼容DVB-T/C/H，DMB-T/H，CMMB等標(biāo)準(zhǔn)的單芯片多模式數(shù)字電視調(diào)諧器系統(tǒng)架構(gòu)，包含工作頻率50～860MHz的可變增益低噪聲放大器101，工作頻率2.5GHz、帶寬25MHz以上的可變增益低噪聲放大器102，選通開關(guān)103，第一混頻器104，正交第二混頻器105。還包含，一個(gè)寬帶頻率綜合器110，為第一混頻器提供本振信號；一個(gè)窄帶正交頻率綜合器111，為正交第二混頻器提供本振信號。還包含，預(yù)放大器106，抑制后級模擬模塊的噪聲貢獻(xiàn)；帶通濾波器107，選出需要的頻帶，將不需要的高頻信號濾除；可變增益放大器108，使得信號有恒定的輸出幅度；模數(shù)轉(zhuǎn)換器109，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供數(shù)字基帶電路進(jìn)行處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字電視調(diào)諧器，其特征在于，包含兩個(gè)可變增益低噪 聲放大器，分別工作在50 860MHz和2.5GHz兩個(gè)頻段，使得芯片能夠應(yīng)用于不同標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字電視信號的接收和放大；同時(shí)能夠抑制后級模塊的噪聲，使得調(diào)諧器系統(tǒng)具有很好 的噪聲性能。兩個(gè)低噪聲放大器通過選通開關(guān)103的切換進(jìn)行接收信號頻段的選擇。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字電視調(diào)諧器，其特征在于，通過二次變頻實(shí)現(xiàn)頻譜 搬移首先將輸入信號變頻至l.lGHz附近的第一中頻IF"再下變頻至低中頻IF2，其 中第二次變頻為正交方式，經(jīng)過第二次變頻后信號分離為正交I/Q兩路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字電視調(diào)諧器，其特征在于，在第一次變頻過程中， 對于頻率為50~860MHz的輸入RF信號，通過配置寬帶頻率綜合器提供的本振信號LO! 將所需的信號上變頻至IF!，且IF尸LCh-RF;對于2.5GHz的輸入RF信號，通過配置寬 帶頻率綜合器提供的本振信號LCh將所需的信號下變頻至IFp且IF尸RF-LCh。對于所 有輸入頻率，第一中頻IFi保持恒定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視調(diào)諧器，其特征在于，無論采用什么標(biāo)準(zhǔn)，在 第二次變頻過程中，通過正交窄帶頻率綜合器提供的本振信號L02將輸入信號由第一中 頻IF!下變頻至第二中頻IF2，且IF2-IF廣L02。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視調(diào)諧器，其特征在于，由射頻前端的可變增益 低噪聲放大器和模擬前端的可變增益放大器共同實(shí)現(xiàn)需要的增益變化范圍，以期達(dá)到大 的信號接收動態(tài)范圍。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視調(diào)諧器，其特征在于，在應(yīng)用于DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的 二次變頻數(shù)字電視調(diào)諧器的基礎(chǔ)上，不需要額外增加混頻器和頻率綜合器，就可以實(shí)現(xiàn) 對CMMB標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視信號的變頻調(diào)諧，實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)的單芯片兼容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兼容DVB-T/C/H，DMB-T/H，CMMB等多種國內(nèi)外數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的單芯片多模式數(shù)字電視調(diào)諧器系統(tǒng)架構(gòu)。該架構(gòu)采用二次變頻低中頻方式，通過兩個(gè)分別工作在50～860MHz和2.5GHz頻段的低噪聲放大器，實(shí)現(xiàn)對不同頻率多標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視信號的接收和放大，然后通過上變頻混頻器，正交下變頻混頻器，預(yù)放大器，濾波器，可變增益放大器等模塊，最終得到所需要的中頻信號，實(shí)現(xiàn)信號調(diào)諧功能。本發(fā)明的主要目的是實(shí)現(xiàn)兼容國際上通行的DVB-T/C/H標(biāo)準(zhǔn)與國產(chǎn)的DMB-T/H，CMMB標(biāo)準(zhǔn)的單芯片全集成數(shù)字電視調(diào)諧器，通過模塊共用，減小芯片的面積與功耗。
文檔編號H04N5/44GK101557476SQ20081003593
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者唐長文, 廖友春, 金黎明 申請人:上海銳協(xié)微電子科技有限公司