CN1585284A - 高频信号接收机 - Google Patents

Abstract

高频信号接收机能防止不同于所需高次谐波的、经过变频后干扰广播信道频带中的基带信号的高次谐波。该接收机具有高频信号接收电路1，该接收电路包括输入电路3、混频器电路4、本地振荡输出电路部分5和PLL电路部分6。本地振荡输出电路部分5具有振荡电路51、高次谐波输出电路52和谐振电路53。为了提高对应所需广播信道频率阶次的高次谐波并衰减出现在与输入电路3中的广播信道频率重叠的其它频带中的其它阶次的高次谐波，通过从PLL电路部分6输出的控制电压控制谐振电路53的谐振频率和输入电路3的频率特性。

Description

高频信号接收机

技术领域

本发明涉及一种典型地安装在电视接收装置调谐器中的高频信号接收机。

本申请要求在2003年6月18日申请的日本专利申请No.2003-173822和在2004年5月17日申请的日本专利申请No.2004-146917的优先权，它们在这里整体引用作为参考。

背景技术

当使用抛物面天线接收使用广播卫星(在下文中称作BS)或通信卫星(在下文中称作CS)的数字广播的无线电波时，无线电波被变换成1到2GHz的高频信号(RF信号)，然后该信号被送到一个具有接收卫星广播的功能特征的所谓的机顶盒或调谐器的高频信号接收机。所述高频信号接收机提供有变频器，用于通过混频RF信号和来自本地振荡电路的本地振荡信号来将从天线输入的RF信号下变频为一个具有预定频率的信号。

随着近些年制造高密度集成电路的趋势(在下文中称为IC)，用做变频器的IC经常制成集成地包含频率变换电路和PLL电路。特别地，由于适合于无需将通过天线输入的RF信号变换成中频信号(IF)，而直接将其下变频为基带信号，所以所谓的直接变换型IC已经发展成用作BS和CS广播的调谐器的变频器。

例如，专利文献1(日本专利申请公开No.2002-190750)描述了一种适合安装在电视接收装置中的调谐器中的直接变换型变频器。

同时，当通过使用直接变换典型IC来准备变频器时，从本地振荡输出电路输出的信号的频率在1到2GHz之间，这与想得到的和从天线来的所选信道的RF信号的频率一样。直接振荡产生这样的1到2GHz高频电波的振荡器要求使用昂贵的部件并且另外受分布电容和电感的影响，以致于调整它和使它稳定操作是困难的。由于这个原因，已经想到使用在大约所谓的VHF或UHF频带中的频率上振荡的源振荡器和获得源振荡器振荡输出的高次谐波，例如，四次谐波，并使用该高次谐波作为本地振荡输出信号。

当高次谐波，例如，四次谐波，用作本地振荡输出信号时，如果不同于需要用于直接变换的四次谐波的高次谐波输入到混频器电路，并且来自天线的RF信号包含对应任何不必要高次谐波的信道的广播信号，那么广播信号也被通过频率变换变换成基带信号。

发明内容

考虑到以上所确定的情况，因此本发明的目的是提供一种当高次谐波用作本地振荡输出信号时，能防止发生不同于所需谐波的高次谐波通过频率变换变换成基带信号的问题的高频信号接收机。

在本发明的一个方面，本发明的上述目的是通过提供适合于把通过从广播卫星或通信卫星接收数字广播信号而获得的高频信号通过频率变换变换为基带信号的直接变换典型高频信号接收机来实现的，该接收机包括：用于输入高频信号的输入电路；用于把具有所需频率并从输入电路获得的信号通过频率变换变换为基带信号的混频器电路；以及用于把具有所需频率的信号提供给混频器以便与从输入电路来的信号混频的本地振荡输出电路部分；本地振荡输出部分具有源振荡器和高次谐波输出电路，用于获取源振荡器俄输出信号的高次谐波作为具有所需频率信号；输入电路具有消除所有不同于具有所需频率的高次谐波的输出信号高次谐波的频率特性。

根据本发明的高频信号接收机还包括：PLL电路部分，用于接收本地振荡输出电路部分的源振荡器的源振荡输出信号，来自PLL电路部分的控制电压被用来控制本地振荡输出电路部分的源振荡器的谐振频率和输入电路的频率特性。所述PLL电路部分具有用于用相应于电视台选择信号(stationselection signal)的分频比(dividing ratio)对来自本地振荡输出电路部分的源振荡器的源振荡器输出信号的频率进行划分的分频器；用于把分频器的输出与参考频率进行比较的相位比较器；以及用于把相位比较器的输出信号变换成控制电压的频率-电压变换器。在根据本发明的高频接收机中，谐振电路被连接到本地振荡输出电路部分的源振荡器，并且谐振电路的谐振频率受来自PLL电路部分的控制电压的控制；同时输入电路具有提高(boosting)用作所需频率的广播信道频率的高次谐波和衰减(attenuating)不同在其它广播信道频率周围找到的高次谐波的高次谐波的特性，提高的频率和衰减的频率受来自PLL电路部分控制电压的控制。本地振荡输出电路部分的高次谐波输出电路适合于获取源振荡器的源振荡输出信号的四次谐波，而输入电路适合于消除源振荡输出信号的三次谐波。

因而，根据本发明的高频信号接收机获取具有通过包含在本地振荡输出电路部分中的高次谐波输出电路而作为源振荡器输出信号的高次谐波进行操作，并且通过输入电路消除了不同于具有所需频率的高次谐波的所有高次谐波的所需频率的信号。

如上面详述的，根据本发明的高频信号接收机通过使用VHF和UHF频带的通用振荡电路能获得BS或CS数字广播的高频信号的振荡频率，所述电路有低廉的成本并且不容易受分布电容和电感的影响，还能够为了减少多阶的高次谐波频带的增益而通过包括在本地振荡输出电路部分的高次谐波输出电路放大等于源振荡器输出信号的高次谐波的具有所需频率的信号，所述多阶的高次谐波能最大地影响高次谐波中不同于目标广播信道频率的所有广播信道频率，所述高次谐波是为了获得目标广播信道频率的振荡频率而产生的。因而，输出的I/Q信号被稳定以改善接收性能。

附图说明

图1是根据本发明的高频信号接收机的一个实施例的示意性框图；

图2是应用了图1的高频信号接收电路的数字调谐器电路的示意性框图；

图3是说明RF信号传输系统的频率特性的图表，该系统的增益通过图2所示的数字调谐器电路中的AGC电路来调整；

图4是用在图2所示的数字调谐器中的HPF的示意性电路图；

图5是说明RF信号传输系统的频率特性的图表，当通过图2的数字调谐器电路接收BS数字广播时，由HPF放大该系统的RF信号；和

图6是说明RF信号传输系统的频率特性的图表，当通过图2的数字调谐器电路接收CS数字广播时，由HPF放大该系统的RF信号。

具体实施方式

现在，通过参考示意性说明本发明实施例的附图更详细的描述本发明，所述实施例是高频信号接收电路1。图1的高频信号接收电路1是适合于接收1到2GHz频带的高频信号并把它变频为基带信号的直接变换型高频信号接收电路，所述1到2GHz频带的高频信号是从广播卫星(在下文中称作BS)或110°通信卫星(在下文中称作CS)传输的大约12GHz频带数字广播信号中获得的。高频信号接收电路能够通过把目标广播信道频率输入到混频器电路作为本地振荡输出信号，直接把从天线输入的RF信号下变频到基带信号而无需把RF信号变换为中频信号(IF信号)。高频信号接收电路的这个实施方案具有放大来自输入的1到2GHz高频信号中的n阶高次谐波作为所需的广播信道频率，并消除不同于该n阶高次谐波的所有高次谐波的特性。在这个实施例中，假定源振荡器产生四次谐波并消除所有其它高次谐波。

高频信号接收电路1包括：输入电路3，从天线2接收并且受到从12GHz频带变频到1到2GHz频带频率变换的高频信号(RF信号)被输入到该输入电路3；适合于把从输入电路3输出的1到2GHz频带的信号变频为基带信号的混频器电路4；以及适合于把将与输入电路3输出信号混频的频带信号提供给混频器电路4的本地振荡输出电路部分5。在这个实施例中，通过配置在天线内的变频器把输入到天线2的12GHz频带的数字广播信号变换为大约1到2GHz频带的高频信号(RF信号)。所述高频信号然后被输入到输入电路3。

本地振荡输出电路部分5具有作为源振荡器操作的振荡电路51、高次谐波输出电路52和谐振电路53，所述高次谐波输出电路52产生振荡电路51输出信号的四次谐波并获取所需的广播信道频率信号作为振荡电路51输出信号的四次谐波。在该实施例中，假定来自作为源振荡器操作的振荡电路51的输出信号是源振荡输出信号，并且来自高次谐波输出电路52的输出信号是本地振荡输出信号。谐振电路53的谐振频率受来自PLL电路部分6的控制电压的控制，这将在下文中描述，并且谐振电路53连接到振荡电路51。

高频信号接收电路1此外还包括PLL(锁相环，在下文称作PLL)电路部分6，来自本地振荡输出电路部分5的源振荡输出信号被输入到该电路部分。从PLL电路部分6输出的控制电压被馈送到输入电路3和谐振电路53，并且本地振荡输出电路部分5中谐振电路53的谐振频率和输入电路3的频率特征都受控制电压的控制。

PLL电路部分6具有适合于把源振荡器输出信号的频率划分为相应于电视台选择信号的分频比的分频器61，适合于把分频器61的输出与参考频率进行比较的相位比较器62和用于把来自相位比较器62的输出信号变换成控制电压的频率-电压变换器63。

在常规的高频信号接收器中，高通滤波器(在下文中称作HPF)用作配置在所述RF信号输入终端中来接收天线信号的输入电路。HPF主要配置为与固定HPF阻抗匹配并且具有很宽的通过接收频带的频率特性，该固定HPF适合于衰减UHF频带和较低频率的频率。当来自振荡器的基波被用作常规高频信号接收机的变频器的本地振荡输出信号时，如果输入电路因为高次谐波频率通过远离基波而被分离开，而有宽的通过接收频带的特性，那么基波的高次谐波分量将不能输入到混频器电路。

然而，当源振荡器的源振荡输出信号的高次谐波用作本地振荡输出信号时，源振荡输出信号的n阶高次谐波分量和在n阶附近的多阶的高次谐波分量出现在互相接近的各自频带中。因此，当输入电路具有宽的通过接收频带的特性时，它能通过在目标高次谐波阶次附近的阶次的高次谐波。例如，当源振荡器的四次谐波用作本地振荡输出信号时，不同于直接变换所需的四次谐波的高次谐波能够被输入到混频器电路。当在相应于不需要的高次谐波的频带中找到广播信道频率时，所述频带的广播信号能通过变频变换成基带。

与此相反地，具有以上所述配置的高频信号接收电路1的输入电路3具有提高与所需的广播信道频率对应的阶次的高次谐波和衰减不同于上述阶次的、出现在其它广播信道频率中的那些阶次的高次谐波的特性。输入电路3受来自PLL电路部分6的控制电压的控制以提高频率和衰减频率。在本实施例中，本地振荡输出电路部分5的高次谐波输出电路52适合于从振荡电路51获得源振荡器出信号的四次谐波，并且输入电路3具有提高所需信道频率的四次谐波和衰减源振荡器输出信号的三次谐波的特性。

如上所述，高频信号接收电路1能避免在相应于与来自振荡电路51的源振荡输出信号的四次谐波的对应的三次谐波频带中或附近找到一些其它的广播信道频率并且前述广播信道频率的广播信号经过变频变成I信号和Q信号的干扰波的情形，所述振荡电路51被调整以获得所需的广播信道频率。

现在，将参考图2详细描述应用了高频信号接收电路的上述实施例的数字调谐器电路。图2的数字调谐器电路100包括用于接收来自天线101的RF信号并放大该信号的装置、用于解调I/Q信号的装置和改进用于接收内陆(inland)BS/CS数字广播的1片(1-chip)8PSK解调IC。

通过天线101接收的数字广播信号被放大到一个合适的电平，这是因为在通过配置在天线101内的变频器102时的传输损耗它已经被衰减，并且在通过同轴电缆传输之前经过典型地从12GHz频带变频到1到2GHz频带的频率变换。所述RF信号被从输入终端110输入到数字调谐器100。所传输的RF信号然后通过HPF111输入到RF放大器电路112、113。

AGC(自动增益控制器)电路114适合于控制从输入终端110输入并且随后通过RF放大器电路112，113放大的RF信号的增益以便RF信号总是拥有一个恒定的电平。

高频信号接收电路部分115是无需把TF信号变换变频成中频信号就能把输入的RF信号直接下变频到基带信号的直接变换型高频信号接收电路。通过参考图1它包括相应于上述的本地振荡输出电路部分的一个装置。图2中的振荡器电路116、高次谐波产生电路117和谐振电路118分别对应于图1中的振荡电路51、高次谐波输出电路52和谐振电路53。另一方面，图1中的输入电路3和混频器电路4分别对应于图2中的HPF111和混频器电路121、123。

在包含图2所示的振荡电路116、高次谐波产生电路117和谐振电路118的本地振荡输出电路部分中，振荡电路116产生源振荡输出信号而高次谐波产生电路117产生振荡电路116的输出信号的四次谐波，并且获取所需广播信道频率信号作为振荡电路116的输出信号的四次谐波。谐振电路118的谐振频率受来自PLL电视台选择电路119的控制电压的控制，这将在下文中描述，并且连接到振荡电路116。振荡电路116通过高次谐波产生电路117产生与在输入RF信号频率附近的一个频率振荡的信号。

高频信号接收电路部分115具有PLL电视台选择电路119，来自本地振荡输出电路部分的源振荡输出信号被输入到所述电视台选择电路119中。从PLL电视台选择电路119输出的控制电压Vc馈送到HPF111和作为输入电路操作的谐振电路118，并且谐振电路119的谐振频率和HPF111的频率特性都受控制电压Vc的控制。

所述PLL电视台选择电路119对应于图1中的PLL电路部分6，并且，尽管没有显示在图2中，它还具有：用于用相应于电视台选择信号的分频比对本地振荡输出电路部分的振荡电路116的源振荡输出信号的频率进行划分的分频器；用于把来自分频器的输出与参考频率进行比较的相位比较器；以及用于把来自相位比较器的输出信号变换成控制电压的频率-电压变换器。从参考频率振荡器120馈送输入到相位比较器的参考频率。

适合于直接振荡1到2GHz的高频波的振荡器是昂贵的，并且容易受分布电容和电感的影响，以致于调整它和使它稳定运行是困难的。由于这个原因，在本实施例中使用大约在所谓的VHF或UHF频带的一个频率上振荡的一般目的的源振荡器作为源振荡电路116。高次谐波产生电路117适合于从作为源振荡器操作的振荡电路116中获得源振荡输出信号的高次谐波，并且用它作为本地振荡输出信号。一般用在TV调谐器中的VHF高频带振荡电路能用作作为源振荡器操作的振荡电路116。依靠高次谐波产生电路117使通过振荡电路116获得的源振荡输出信号的频率成四倍(quadrupled)，并且将获得的四次谐波用作解调信号。

例如，对于1GHz频带的输入RF信号，使通过VHF高频带振荡电路获得的250MHz成四倍以产生1GHz。由于它是一个通用电路并且包括这样的电路的外围电路是普遍可用的，而且如果与适合于在输入RF信号频率上振荡的振荡电路相比较它更便宜，因此这样的一个VHF高频带振荡电路被使用。

在上述的高频信号接收电路部分115中，其增益受AGC电路114控制的RF信号被划分为I/Q信号，并且与从高次谐波产生电路117输出并被宽频带90°移相电路122通过混频电路121或123划分为I/Q信号的本地振荡信号混频，对于每一I/Q信号来说，在这里经过频率变换，以便变成基带信号并被输出。或者，通过配置在下游的滤波器电路124、电路125、电路126、电路127、电路128和电路129消除不同于基带信号的所有频率分量以便获得I/Q信号输出。所述I/Q信号然后经由提供有邻频陷波(trap)特性的LPF电路130、131输入到8PSK解调IC132。输出的I/Q信号通过8PSK解调IC132变换成数字数据，并且与必需的定时信号一起输出。数字化的信号从8PSK解调IC132馈送到PWM/DC变换器133，在这里被变换成DC信号并被输出到AGC电路114。

在图2中所示的数字调谐器电路100中，组成高频信号接收电路部分115的RF放大器电路113、AGC电路114、振荡电路116、高次谐波产生电路117、PLL电视台选择电路119、宽频带90°移相电路122、混频器电路121、混频器电路123、滤波器电路124、电路125、电路126、电路127、电路128和电路129形成为一个单片的IC。

现在，将在下面描述当通过在数字调谐器电路100中的高次谐波产生电路117获取的源振荡输出信号的四次谐波作为本地振荡输出信号时，减少在其它广播信道频率频带上不同于目标高次谐波的高次谐波的影响的效果。

当通过高次谐波产生电路117获得四次谐波时，事实上产生了二次和三次谐波和五次，六次和其它阶次的谐波。然而，在不同于四次谐波的那些高次谐波中，那些在更高频带中的五次、六次和更高阶谐波由于没有广播信道频率在这样的频带中存在，所以没有影响力。如果广播信道频率在这样的高次谐波频带中存在，它们的电平能够通过滤波器被消除，以便能够使混频器电路121免除干扰。

然而，当利用四次谐波时，产生的三次谐波的输出电平是高的，并且接近四次谐波的电平，以致消除三次谐波与广播信道频带的干扰的可能性是特别困难的。此外，由于高频信号接收电路部分115的一些元件电路被形成为单片的IC，因此，任何表面上减少三次谐波的电平的尝试面临着限制。另外，如果涉及单一的广播信道频率，当流入混频器电路121的三次谐波不干扰在广播信道频带中的基带信号时，那么输入的RF信号可能来自多个广播信道频带的任何一个，以致三次谐波的频带能与一些其它广播信道的频带重叠。

图3显示了RF信号传输系统的频率特性，该系统增益通过AGC电路114来调整。一般的，AGC电路114调整的增益，以便提供预定输出电平。在图3中，显示了包括BS-1、BS-9、BS-15、ND-2和ND-24的广播信道。

参考图3，获得信道ND-2的频率作为具有频率f0的源振荡输出信号的四次谐波。然后，在BS-9的频带附近的频带中找到频率f0三次谐波的频率3f0。此外，获得信道ND-24的频率作为具有频率f1的源振荡输出信号的四次谐波。然后，在ND-2的频带附近的频带中找到频率f1三次谐波的频率3f1。另外，获得信道BS-15的频率作为具有频率f2的源振荡输出信号的四次谐波。然后在BS-1的频带附近的频带中找到频率f2三次谐波的频率3f2。

因而，如图3所示，当三次谐波频带与广播信道频率的频带重叠时，与在ND-2的频率的三次谐波附近的BS-9的频率的情况一样，BS-9的频率下变频到ND-2的基带信号以致干扰ND-2。

应用上述实施例的数字调谐器电路100，通过作为输入电路操作的HPF111放大频率与目标广播信道频率一样的RF信号，并且同时，能陷波源振荡输出信号的三次谐波。

作为这个本实施例中的输入电路操作的HPF111的结构将参考图4做描述。如图4所示，为了形成π-型调谐电路和陷阱电路，电容器C3和可变电容二极管D1与线圈L2串联连接，并且电容器C4和可变电容二极管D2与线圈L23并联。由C3，D1和L2形成的陷波电路制成可变的，以便通过来自PLL电视台选择电路119的控制电压Vc达到等于源振荡输出信号的振荡频率的3/4的频率。由L2、C4和D2形成的调谐电路制成可变以达到控制电压Vc。

图5和6说明了通过HPF111的RF信号传输系统的RF信号的频率特性。图5中的虚线表示了当选择BS-15用于BS广播时放大的RF信号的频率特性，并且图5中的实线表示了当选择BS-1用于BS广播时放大的RF信号的频率特性。在图5中，在BS-15附近的频带中的增益被提高，然而在相应于三次谐波的990MHz附近频带的增益被降低。另一方面，在BS-1的频带附近的频带的增益被提高，然而在相应于三次谐波的750MHz附近频带的增益被降低。

图6中的虚线表示当选择ND-24用于CS广播时放大的RF信号的频率特性，并且图6中的实线表示了当选择ND-2用于CS广播时放大的RF信号的频率特性。在图6中，在ND-24附近的频带中的增益被提高，而在相应于三次谐波的1550MHz附近频带的增益却被降低。另一方面，在ND-2附近的频带中的增益被提高，而在相应于三次谐波的1200MHz附近频带的增益却被降低。

因而，HPF111能维持在输入到高频信号接收电路部分115的RF信号的接收频带中的增益，并能降低相应于三次谐波的频带中的增益。此外，它能把其它频带干扰降低为宽频带干扰。因此，如果通过高频信号接收电路部分115降低源振荡输出信号的三次谐波是困难的，那么数字调谐器电路100就能衰减具有与三次谐波一样频带的RF信号的电平，以便于抑制把三次谐波变频为基带信号而干扰其它广播信道频率的I/Q信号的问题。

Claims (5)

1.一种适合于通过变频将通过从广播卫星或通信卫星接收数字广播信号而获得的高频信号变换成基带信号的直接变换型高频信号接收机，该接收机包括：

用于输入高频信号的输入电路；

用于通过变频把具有所需频率的并从所述输入电路获得的信号变换成基带信号的混频器电路；和

用于把具有所需频率的信号提供给所述混频器电路以与来自所述输入电路的信号混频的本地振荡输出电路部分；

具有源振荡器和高次谐波输出电路的所述本地振荡输出电路部分，用于获取所述源振荡器的输出信号的高次谐波作为具有所需频率的信号；

所述输入电路具有消除不同于具有所需频率的高次谐波的所有输出信号的高次谐波的频率特性。

2.根据权利要求1的接收机，还包括：

PLL电路部分，用来接收所述本地振荡输出电路部分的源振荡器的源振荡输出信号；

来自所述PLL电路部分的控制电压被用来控制所述本地振荡输出电路部分的源振荡器的谐振频率和所述输入电路的频率特性。

3.根据权利要求2的接收机，其中的所述的PLL电路部分具有用于用相应于电视台选择信号的分频比对来自从本地振荡输出电路部分的源振荡器的源振荡输出信号的频率进行划分的分频器，用于把分频器的输出与参考频率进行比较的相位比较器和用于把相位比较器的输出信号变换成控制电压的频率-电压变换器。

4.根据权利要求2的接收机，其中

谐振电路连接到所述本地振荡输出电路部分的源振荡器，并且谐振电路的谐振频率受来自PLL电路部分的控制电压的控制，和

所述输入电路具有提高用作所需频率的广播信道频率的高次谐波和衰减不同于在其它广播信道频率周围找到的高次谐波的高次谐波的特性，被提高的频率和被衰减的频率受来自PLL电路部分的控制电压的控制。

5.根据权利要求1的接收机，其中

所述本地振荡输出电路部分的高次谐波输出电路适合于获取来自源振荡器的源振荡输出信号的四次谐波，和

所述输入电路适合于消除所述源振荡输出信号的三次谐波。

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