用於確定調諧器的輸入端的信號強度的方法
2023-10-10 04:49:09
專利名稱：用於確定調諧器的輸入端的信號強度的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定調諧器輸入端的信號強度的方法，還涉及一種具有鎖相環路的調諧器，用於從輸入信號中選擇放大並且混合至少一個頻帶。
背景技術：
調諧器例如被用在電視或無線電接收機，以便從由天線獲取的輸入信號濾出一個或多個頻帶(″信道″)，並且把它們放大，並且如果可應用，將它們轉換成為中頻。這些輸入信號的頻率一般在50和1000MHz之間的範圍內。
對於調諧器的最佳設定，重要的是儘可能地精確地知道將被濾出的輸入信號的信號強度。因為接收情況(場強度)的變動，此信號強度能夠隨時間而變化。由於調諧器的放大特性取決於放大的信號頻率這一事實，信號強度的確定變得更加困難。此外，許多調諧器具有反饋增益控制，其中控制信號供給自動的增益衰減，以便防止過載並且保持調諧器的輸出信號儘可能接近最佳值。這些增益控制的特性也取決於放大的輸入信號的頻率。因此，通常常規的從調諧器的輸出信號確定輸入信號強度相當地缺少精確度。
發明內容
出於這種原因，本發明的目的是提供一種方法和執行此方法的調諧器，其可以在調諧器的輸入端更加精確確定信號的強度。
通過一種具有權利要求1特徵的方法和通過具有權利要求6特徵的調諧器來實現此目的。在子權利要求中包含有益的具體實施方式
。
在根據本發明用於確定調諧器的輸入端的信號強度的方法中，根據輸入信號頻率首先測量和存儲調諧器的放大特性。此處，放大特性反映用於特定頻率的輸入信號的調諧器的輸出信號值和輸入信號值之間的關係。由於相關結構的變動，不同調諧器的此放大特性彼此不同。其中放大特性被存儲的解析度基於所提供的存儲區域的大小和所要求的精度。接著在調諧器操作期間使用存儲的特性來從調諧器的輸出信號計算調諧器輸入端的信號強度。在此計算中，與頻率相關的放大變化可以被算入並且被大大的補償，這導致輸入信號強度的更加精確的估算。
根據本方法的發展，可以通過至少一個控制信號自動地減小調諧器的放大，以便防止過載並且在調諧器輸出中獲得預定的信號強度。調諧器放大率的此類調節確保其在儘可能最佳的範圍內操作。
此時調諧器的放大率最好被自動減小到至少兩個不同頻率範圍，其中輸入信號被連續地轉換成此兩個不同頻率範圍。也就是說，對輸入信號本身執行第一次增益衰減，然後對由此獲得的具有中頻的信號執行第二次增益衰減(所謂″雙轉換″)。
一種具有至少一個自動增益衰減的方法最好以此方式得到發展以便依靠輸入信號和控制信號的頻率來測量和存儲自動增益衰減的特性，其中增益衰減通過控制信號驅動。對於多個增益衰減，可以相應地能夠測量和存儲多個特性。隨後，在調諧器的操作中，這些存儲的增益衰減的特性能夠被用於從調諧器的輸出信號計算調諧器的輸入端的信號強度。以此方式，調諧器放大動作中進一步與頻率有關的變化能夠被存儲和補償。
此外，為了優化目的，可以在調諧器操作期間存儲和使用調諧器的進一步的特性量例如特別是裝置的標識和最佳參數設定。這些值能夠被存儲在為存儲特性而提供的存儲器中。
本發明還涉及一種具有鎖相環路的調諧器，用於從輸入信號中有選擇放大並且混合至少一個頻帶。調諧器進一步包括存儲單元和與之連接的信號處理單元，信號處理單元被用於執行上面所述種類的方法。也就是說，藉助於存儲在存儲單元中的特性，信號處理單元可以從調諧器的輸出信號計算調諧器的輸入端的信號強度。該增加了一個存儲單元的調諧器允許更加精確的確定輸入端的信號強度。
使用的存儲單元具體特別可以以非易失性存儲器(ROM、PROM、EPROM、EEPROM等)來實現。當製造調諧器時，允許測量必要的特性一次，並且將其以適當的解析度存儲在存儲器中，其中這些特性為了計時器的剩餘使用期而被保留以備將來之用。
調諧器最好被連接到發送和接收天線。此結構例如存在於所謂的機頂盒中，它能夠啟動交互電視或無線電接收，其中用戶可以把信號送回到節目發送器中。
調諧器可以進一步以這種方式來實現以便其包含一個或者兩個頻濾轉換級。在頻濾轉換級中，輸入信號被首先轉換成第一中頻，然後被轉換成第二中頻。
調諧器最好被用於處理模擬或數位電視信號。
根據如圖中所示的具體實施方式
的實例，將進一步描述本發明，然而發明並不受到它的限制。其中圖1表示具有單個轉換級的調諧器的圖；圖2表示具有兩個轉換級的調諧器的圖；圖3是取決於輸入信號頻率的調諧器總放大率；圖4是多個頻率取決於控制信號值的增益衰減；圖5是用於根據本發明的調諧器的集成電路的結構；圖6是用於根據本發明的調諧器的集成電路的可選結構；圖7是考慮根據本發明放大特性的結果。
具體實施例方式
在圖1和2中，分別表示能夠被用於機頂盒的調諧器1a和1b。在圖1的調諧器1a中，來自天線2的輸入信號18在鎖相環路3(PLL)中在多個頻帶內最初有選擇地被放大，然後被轉換為中頻。在處理中，輸入信號18經過高通濾波器9，然後經過具有取決於接收信道的三個頻率範圍的三個並聯分支，每個分支具有第一帶通濾波器10、可控制放大器11、第二帶通濾波器12和混頻器13。
所轉換的輸入信號然後經過第三帶通濾波器14、放大器15、第四濾波器16(典型地是SAW或表面聲波濾波器)和可控制放大器17。由此獲得的輸出信號19然後被發送到中頻處理器4。中頻處理器4在兩個點影響鎖相環路3的放大。這首先通過一個到放大器11的控制信號8發生(″調諧器AGC″)，否則經過一個到放大器17的中頻控制信號7發生(″中頻AGC″)。控制信號7此時工作在低信號強度的範圍內，直到中頻的電平到達一個特定閥值(調諧器AGC的調諧器頂點承接點)。超過此閾值，控制信號8開始動作。
還存在一個具有存儲器的微處理器6，它通過數據線20與鎖相環路3和中頻處理器4相連，並且以下述方式影響它們。
用戶可以通過天線1在返回信道5上傳送信號，例如使用機頂盒選擇節目內容，並且通知節目供應商信號強度。
圖2中所示的調諧器1b不同於圖1中的調諧器(具有單一轉換)，不同點在於輸入信號18受到雙轉換(頻率轉換)。為此，輸入信號連續經過低通濾波器9，放大器21，第一混頻器22，第一帶通23，第二混頻器24，放大器15，第二帶通16和可控制放大器17。混頻器22和24由雙鎖相環路25驅動。
具有有線信號在兩個方向運行的機頂盒裝置需要精確的識別信號強度。此時天線電平可以在50dBμV和75dBμV之間改變，或者在有線系統中甚至可以超過這些特定的電平。
調諧器1a或1b選擇、放大和轉換信道到中頻(IF)。所轉換的IF信道然後進一步被放大並且從模擬信號轉換為數位訊號(ADQ)。在模擬電視系統中，在解調發生之前，IF信道必須被充分地放大。
為了避免過載，在調諧器1a、1b中使用自動增益控制(AGC)。放大、濾波和AGC特性取決於輸入信號的無線電頻率(RF)。對於數字接收調諧器，使用單一和雙頻率轉換。與具有雙轉換的調諧器(圖2)相比，在圖1中表示的單一轉換表示了在放大和濾波器特性方面的更大的變化。放大率的變化作為所接收的頻率的函數導致在在天線2處識別信號強度方面缺少精度。
本發明為具有單級轉換的調諧器和具有兩級轉換的調諧器解決此問題，此技術方案對於具有單級轉換的調諧器特別需要以滿足相應的質量要求。
該技術方案在於在調諧器的存儲器中存儲有關數據，數據包括作為頻率和天線電平的函數的放大特性和AGC特性。在生產過程中，該數據可以在生產過程的調整和測量期間獲得而不需要輔助設備或增加處理時間。
存儲器不但使用用於信號強度的精確檢測的數據，還可以使用任何其它數據被編程，其中任何其它數據允許改善的操作和取決於信道的最佳化設定。這些包括例如在鎖相環路中設定電荷泵，這與調諧斜率或者傾斜校正有關。此類的選擇還可以用於模擬應用，為了改善性能或產生附加特徵。
對於衛星接受器，可以使用信號強度的顯示以便定位衛星天線。精確的信號強度還是移動接收、天線分集的良好基礎，其中天線分集通過天線電平來控制。
調諧器的放大被極大化直到達到某一水平。此水平在調諧器中頻輸出19中的還被稱作TOP點(Take Over Point)。TOP電平能夠被人工地調整或設計。當所放大和轉換的電平超過調諧器1a或1b所設計的TOP電平時，AGC電壓7或8分別被減小直到到達TOP電平。其中在天線電平是105dBμV(TOP)-45dBμV(典型放大)＝60dBμV時檢查放大。AGC電壓控制調諧器的放大率，以便實現恆定的中頻輸出電平(TOP)。天線電平可以通過AGC電壓相對於增益衰減的特性來確定。
放大和增益衰減在調諧器製造過程期間建立並且以與頻率相關的地址存儲在存儲器中。此時放大數據最好被以8MHz的間隔確定。增益衰減特性需要一個查找表格用於低頻帶(48-160MHz)，兩個查找表格用於中間頻帶(160-450MHz)和四個查找表格用於高頻帶(450-850MHz)。
對於低於AGC起始電平(60dBμV)的信號，在中頻放大器中必須確定中頻電平。在此部分中使用類似的增益控制。中頻被以最大放大係數放大，直到達到中頻TOP。中頻TOP到達大約30dBμV天線電平。因此天線電平的顯示可能超過此電平。中頻增益衰減的特性對於所有信道都是相同的，因此一個查找表格就足夠了。
確定電平要求精確數據，以便獲得精確度在2dBμV以內的電平顯示。
-每一個信道的放大特性-每一信道的ACC特性-調諧器TOP電平-中頻TOP電平-中頻AGC特性。
圖3表示放大率(dB)作為輸入信號18的無線電頻率(MHz)的函數。此時能夠看到最大增益變化為5dB。為了獲得1dB的精確度，必須知道具有至少0.5dB精確度的增益。
在調諧器生產的最終測試中，掃描調諧器的所有信道。因此放大率可以被轉換為數據並且被存儲在存儲器中，在存儲器中的地址與頻率有關。放大率以每8MHz為一步在48.25MHz和855.25MH之間測量。根據所要求精確度，定義使用在存貯器中的位數。例如，放大率可以用在38和58dB之間的20dB(LSB 0.078125dB)範圍內以256級(8位)來表示。也就是說，45dB被存儲為(45-38)/0.078125＝89。
因此兩個字節被用於每一個頻率。第一個字節代表增益，第二字節的3位代表AGC參考曲線並且5位代表調諧斜率。在圖7中，未校正的放大V與校正的放大V_korr進行比較。此時使用8位表示對於放大率的精良精確度。
在圖4中，為一些頻率繪製了AGC特性。每一個單個特性反映控制電壓8(Vagc)和由此引起的增益衰減之間的相關性。從曲線中可以看出，對於一些AGC電壓，應用相同控制電壓時的增益衰減可以在不同頻率下改變±10dB。因為AGC特性是相對複雜的曲線，因此不能在有限的存儲器中為每一個信道存儲一個查找表格。這不是不利的，但是，由於特定特性在一定頻率範圍內是有效的。因此根據所要求的精確度，只存儲全部頻譜的的一些(典型地是5至10)參考曲線就足夠了。為了存儲曲線，對於每一個信道測量1和20dB之間的增益衰減。在模擬數字轉換之後，電壓被轉換為具有典型14位解析度的整數。
為了減小存儲需求，還可以為AGC特性確定(分段)線性近似，並且僅僅存儲對於這些近似值的參數。
由於這樣，在調諧器所提供的用於存儲特性的存儲器還可以有利地被用於其它相關數據。這包括，例如-調諧器類型、出廠日期和校正碼的標識-進程標識數據-頻帶限制(頻帶編程)-傾斜特性(視頻和音頻載波之間的差別)-對於鎖相環路的最佳設定(設置電荷泵、調諧傾斜等)。
藉助於此附加數據，應用軟體能夠識別調諧器類型並且使用最佳設定。
圖5表示對於在多晶片組件中提供附加存儲器28的可能性。使用不同於用於調諧器集成電路(MOPLL＝混合振蕩器+鎖相環路)技術的技術來製造低成本的存儲晶片。由於對於存儲器的所有連接已經被用於通過IIC控制的MOPLL，所以多晶片組件26可以被用於組合這兩個IC。所以在MOPLL-IC上不需要附加的連接。這在印刷電路板上保存了相應的空間。
圖6表示可選擇的解決方案，其中存儲器28與信號處理單元27被獨立地連接到I2C總線。
存儲晶片28的本質可以是一次可編程序晶片或優選地是EEPROM。後者具有數據能夠被刷新的優點，並且在生產過程期間能夠被用於進程記載。根據精確度和性能譜，所需求的存儲容量是典型的1K。
在本發明的範圍內，使用已經穿在的存儲器而不增加存儲器的變體也是可行的。因此，數據可以在調諧器製造期間被收集，通過磁碟、網絡或用某種其他方法被傳送，並且被存儲在系統可用存儲器中。
根據本發明的用於確定輸入信號強度的方法能夠被用於模擬電視、數位電視、汽車電視、電纜或衛星的機頂盒和/或用於測量天線電平的裝備。
參考標記列表1a 調諧器1b 調諧器2 天線3 鎖相環路4 中頻處理器5 返回信道6 微處理器7 中頻控制信號8 控制信號9 高通濾波器10 帶通濾波器11 放大器12 帶通濾波器13 混頻器14 帶通濾波器15 放大器16 濾波器17 放大器18 輸入信號19 輸出信號20 數據線21 放大器22 混頻器
23 帶通24 混頻器25 鎖相環路26 多晶片組件27 信號處理單元28 存儲器晶片
權利要求
1.一種用於確定調諧器(1a，1b)的輸入端的信號強度的方法，包括根據輸入信號頻率測量和存儲調諧器的放大特性，並且接著在調諧器操作期間使用存儲的特性來從調諧器輸出信號計算調諧器輸入端的信號強度。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於調諧器(1a，1b)的放大率通過至少一個控制信號(7、8)來減小以便為調諧器的輸出信號獲得一個預定強度。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於根據調諧器(1a、1b)的輸入信號(18)的頻率和控制信號(7、8)來測量和存儲自動增益衰減特性，並且在操作期間使用存儲的特性來從調諧器輸出信號計算調諧器輸入端的信號強度。
4.如權利要求1至3中的至少一個所述的方法，其特徵在於在調諧器操作期間存儲和使用諸如特別是調諧器標識和/或最佳參數設定的調諧器(1a、1b)的進一步的特徵量。
5.一種具有鎖相環路(3、3』)的調諧器(1a，1b)，用於從輸入信號(18)中有選擇地放大和混合至少一個頻帶，具有存儲單元(28)和信號處理單元(4，6，27)，信號處理單元用於藉助於存儲在存儲單元中的特性來從調諧器輸出信號計算調諧器輸入端的信號強度。
6.如權利要求5所述的調諧器，其特徵在於存儲單元(28)由非易失性存儲器形成。
7.如權利要求5或6所述的調諧器，其特徵在於調諧器(1a、1b)被連接到發送和接收天線(2)。
8.如權利要求5至7中的至少一個所述的調諧器，其特徵在於調諧器(1a，1b)包含一個或兩個頻率轉換級。
9.如權利要求5至8中的至少一個所述的調諧器，其特徵在於調諧器(1a，1b)用於處理模擬或數位電視信號。
全文摘要
本發明涉及一種用於確定調諧器(1a)的輸入端的信號(18)強度的方法。在此，調諧器的與頻率有關的放大特性被測量並且被存儲在指定給調諧器的存儲器中。藉助此特性，在調諧器操作期間可以補償與頻率有關的放大率變化，以致輸入信號強度能夠被更加精確的推斷。對於具有自動增益控制(AGC)調諧器，可以通過典型的特徵將AGC的頻率相關性記錄並且存儲在存儲器中。考慮AGC特性產生對輸入信號強度的估計精確的進一步改善。
文檔編號H03G3/20GK1596539SQ02823566
公開日2005年3月16日 申請日期2002年11月25日 優先權日2001年11月28日
發明者H·M·范德維斯特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司