中心調整時改變pll的環路帶寬的數字衛星廣播接收機的製作方法
2023-04-23 17:50:46 1
專利名稱：中心調整時改變pll的環路帶寬的數字衛星廣播接收機的製作方法
技術領域：
本發明涉及對來自衛星等的廣播信號進行接收、解調、信號處理並輸出數據的數字衛星廣播接收機，特別涉及不易受噪聲影響、而且在中心調整時不易發生載波再生用PLL電路的載波鎖定失鎖的數字衛星廣播接收機。
在數字衛星廣播接收機中，由選臺電路對衛星廣播信號進行選臺，變換為IF(中頻)信號，進行IQ解調，得到偽基帶模擬IQ信號。然後將該模擬IQ信號變換為數位訊號，由QPSK(四相移相鍵控)解調部解調，進行預定的信號處理，並作為數據輸出。
QPSK解調部包含載波再生部，載波再生部進行頻率錯誤及最佳相位的檢測。選臺電路具有PLL(鎖相環)，可以通過由控制電路向PLL的分頻器提供分頻數據，來進行選臺及步長單位的頻率變化。
QPSK解調部輸出解調的數據，但此時還殘留有載波偏移。因此，有必要進行衛星廣播接收機的中心調整，以使該偏移降至最小。
以往，用如下的方法進行中心調整。參照圖8，從QPSK解調部讀取載波偏移信號(S5)。沿使該載波偏移量減小的方向，將選臺電路的PLL的頻率一個步長一個步長地變化(S10)，檢測到載波偏移量小於選臺PLL的步長後(S15)，結束中心調整操作(S20)。因為如果載波偏移量小於選臺PLL的步長，則不能再進行校正。
在這樣的現有技術中，如果選臺PLL的環路帶寬寬，則響應迅速，且能抵抗振動和噪聲。但是在中心調整時，如果讓選臺PLL的選臺頻率一個步長一個步長地移動，則後一級的QPSK解調部的載波再生PLL跟不上選臺PLL，結果載波鎖定失鎖。相反，如果增大後一級的載波再生PLL的環路帶寬，則雖然使載波再生PLL容易跟上選臺PLL，但是在正常的接收時，對信號噪聲的特性惡化，具有比特誤碼率惡化的傾向。
因此，本發明的目的是提供一種數字衛星廣播接收機及其方法，可以防止正常接收狀態時增加噪聲，而且可以確保中心調整時載波再生PLL的載波鎖定。
本發明的另一個目的是提供一種數字衛星廣播接收機及其方法，可以防止正常接收狀態時增加噪聲，而且在中心調整時，載波再生PLL可以很好地跟上選臺PLL的操作。
本發明的另一個目的是提供一種數字衛星廣播接收機及其方法，在中心調整時，使選臺PLL的響應變慢，以便使載波再生PLL能很好地跟上，而在正常接收狀態時，使選臺的響應變快。
本發明的數字衛星廣播接收機包含以下部分選臺電路，具有第一PLL電路；載波再生電路，具有接收選臺電路輸出的第二PLL電路；切換電路，對第一PLL電路的環路帶寬進行切換；控制電路，在中心調整時，控制切換電路，與正常接收狀態及頻道切換時相比，使第一PLL電路的環路帶寬變窄。
在如此構成的數字衛星廣播接收機中，在選臺時或正常接收狀態時，用於選臺的第一PLL電路的帶寬寬，因而選臺的響應快，不易受噪聲和振動的影響。另一方面，在中心調整時，用於選臺的第一PLL電路的帶寬變窄，因而載波再生電路的第二PLL電路容易跟上第一PLL電路的操作，可以避免載波鎖定的失鎖。
最好選臺電路具有第一功能，根據所給的控制信號，調諧到由控制信號指定的選臺頻率；以及第二功能，使第一PLL電路的振蕩頻率一個步長一個步長地變化。選臺電路還在執行第二功能時控制切換電路，與執行第一功能時相比，使第一PLL電路的環路帶寬變窄。
根據本發明的另一個方面，數字衛星廣播接收機包含以下部分選臺電路，具有第一PLL電路；載波再生電路，具有接收選臺電路輸出的第二PLL電路；切換電路，對第二PLL電路的環路帶寬進行切換；控制電路，在中心調整時，控制切換電路，與正常接收狀態及頻道切換時相比，使第二PLL電路的環路帶寬變寬。
根據本發明的另一個方面，數字衛星廣播接收機的中心調整方法包含以下步驟使包含在選臺電路中、用於選臺的PLL電路的環路帶寬變窄；在環路帶寬變窄的PLL電路中，改變PLL電路的同步頻率，使得由解調信號得到的載波偏移量降至最小；在由解調信號得到的載波偏移量降至最小後，使PLL電路的環路帶寬變寬。
根據本發明的另一個方面，數字衛星廣播接收機的中心調整方法包含以下步驟使數字衛星廣播接收機的載波再生PLL電路的環路帶寬變寬；其後，在包含在數字衛星廣播接收機的選臺電路中的PLL電路中，改變同步頻率，使得由解調信號得到的載波偏移量降至最小；在由解調信號得到的載波偏移量降至最小後，使載波再生PLL電路的環路帶寬變窄。
以下參照附圖詳細說明本發明的優選實施例，其中
圖1是本發明實施例的數字衛星廣播接收機的方框電路圖；圖2是表示圖1數字衛星廣播接收機的選臺PLL部的詳細構成的方框電路圖；圖3是表示圖2選臺PLL部的低通濾波器的詳細構成的電路圖；圖4是圖1數字衛星廣播接收機的QPSK解調部的詳細方框電路圖；圖5是表示第一實施例的數字衛星廣播接收機在中心調整時的控制電路的操作的流程圖；圖6是表示第一實施例的數字衛星廣播接收機的選臺PLL的操作的流程圖；圖7是表示第二實施例的數字衛星廣播接收機在中心調整時的控制電路的操作的流程圖；圖8是現有的數字衛星廣播接收機在中心調整時的控制電路的流程圖。
參照圖1，數字衛星廣播接收機包含以下部分選臺部11，接收RF(射頻)信號；SAW(表面聲波)濾波器12，作用於選臺部11輸出的IF信號2；IQ解調部14，接收SAW濾波器12的輸出和本地信號13；AD(模-數)變換部15，用於將IQ解調部14輸出的模擬的I信號及Q信號3變換為數位訊號；QPSK解調部16，接收AD變換部15輸出的I信號及Q信號4，並輸出輸出數據5；控制部17，負責整個數字衛星廣播接收機的控制。控制部17包含例如微機及由其執行的程序。
參照圖2，選臺部11包含混頻器20，用於將接收的RF信號變換為IF信號；以及PLL部27，用於向混頻器20提供本地振蕩信號。選臺部11的PLL部27以下稱作選臺PLL。
選臺PLL 27包含壓控振蕩器(VCO)21，被PLL控制、並向混頻器20提供輸出；以及可編程分頻器22，以係數N對振蕩器21的輸出頻率進行分頻。分頻器22的分頻係數N由圖1的控制部17通過端子25提供。此外選臺PLL 27包含相位比較器23，接收基準頻率fref和分頻器22的輸出；以及低通濾波器24，接收相位比較器23的輸出。低通濾波器24的輸出提供給振蕩器21，控制振蕩器21的振蕩頻率。
參照圖3，低通濾波器24具有控制端子36；以及接收相位比較器23的輸出的兩個端子31和32。控制端子36從圖1的控制部17接收信號「1」或「0」。
低通濾波器24包含以下部分反相器33；P溝道MOS電晶體34及39；N溝道MOS電晶體35及40；電阻R1及R2；緩衝器41；「與非」門37；「與」門38；以及電容C。
反相器33的輸入連接到端子31。反相器33的輸出連接到電晶體34的柵極。電晶體34的源極連接到電源電壓VDD。電晶體34的漏極連接到電晶體35的漏極，並連接到電阻R1的一端。電晶體35的柵極連接到端子32，漏極接地。
「與非」門37的一個輸入連接到端子31，另一個輸入連接到控制端子36。「與非」門37的輸出連接到電晶體39的柵極。「與」門38的一個輸入連接到端子32，另一個輸入連接到端子36。「與」門38的輸出連接到電晶體40的柵極。
電晶體39的源極連接到電源電壓VDD。電晶體39的漏極連接到電晶體40的漏極，並連接到電阻R2的一端。電晶體40的源極接地。
電阻R1及R2的另一個端子相接，並連接到緩衝器41的輸入和電容C的一端。電容C的另一端連接到緩衝器41的輸出。
參照圖4，圖1的QPSK的解調部16具有分別接收數字I、Q信號的輸入端子41及42；用於數據DA的端子48；用於時鐘CLK的端子47；包含以下部分奈奎斯特(Nyquist)濾波器43；解旋器(derotator)44；自動增益控制(AGC)電路45；載波偏移測量電路46；I2C總線接口49；寄存器50；載波相位跟蹤環51；DCO 52；以及處理電路53。
奈奎斯特濾波器43具有分別連接到端子41及42的兩個輸入。奈奎斯特濾波器43的輸出連接到解旋器44和載波偏移測量電路46。解旋器44是對I、Q信號進行實質性的解調的電路，其輸出連接到AGC電路45、處理電路53和載波相位跟蹤環51。處理電路53對解調的I、Q信號實施各種處理，並向輸出端子54提供輸出。
載波相位跟蹤環51的輸出連接到DCO 52的輸入。DCO 52的輸出連接到解旋器44。載波偏移測量電路46的輸出連接到I2C總線接口49。I2C總線接口49具有與時鐘端子47及數據端子48連接的兩個輸入、以及與寄存器50連接的輸出。寄存器50的輸出連接到載波相位跟蹤環51。
通過將載波相位跟蹤環51的輸出提供給DCO 52來進行載波再生，將再生的載波信號提供給解旋器44。載波相位跟蹤環51也具有PLL電路(以下稱「載波再生PLL」)，其帶寬由寄存器50中的數據設定。載波偏移測量電路46輸出的載波偏移量，通過I2C總線接口49，由數據端子48傳送到圖1的控制部17。
控制部17通過端子48傳送寄存器50的設定值數據。該設定值數據通過I2C總線接口49存儲到寄存器50。寄存器50中存儲的設定值數據決定載波再生PLL的帶寬。
參照圖3，在操作中，選臺PLL 27的低通濾波器24實現以下功能。在正常操作狀態時或頻道切換時，向控制端子36提供「0」。其結果，電晶體39及40構成的第二充電泵部不工作。只有電晶體34及35構成的第一充電泵部可以工作。由電容C和電阻R1決定的時間常數CR1對電容C進行充放電。
如下所述，與此相反，在中心調整時，向控制端子36提供「1」。此時，不僅第一充電泵部，第二充電泵部也變為可以工作的狀態。電容C的充放電由時間常數C·R1·R2/(R1+R2)進行。該值比只有第一充電泵部工作時的時間常數CR1小。因此，與只有第一充電泵部工作時相比，第一及第二充電泵都工作時，單位步長的帶寬變小。即，通過改變構成選臺PLL 27的有源濾波器LPF 24的電晶體的基極電流(即充電泵電流)，改變了R1、R2、C構成的時間常數電路的時間常數，從而改變了選臺PLL的響應速度、環路帶寬等。
進行衛星廣播接收裝置的中心調整時的控制部17以如下方式進行操作。參照圖5，接收QPSK解調部16的載波偏移量(#5)，與正常接收狀態和選臺時比較，使選臺PLL 27的環路帶寬變窄(#8)。如上所述，環路帶寬可通過向圖3的控制端子36提供「1」而變窄。
其次，沿載波偏移減小的方向將選臺PLL 27的選臺頻率移動一個步長(#10)。判斷載波偏移量是否小於選臺PLL 27的步長(#15)。如果載波偏移量小於步長，則控制進至#18，通過向圖3的控制端子36提供「0」，使選臺PLL 27的環路帶寬還原(#18)。
通過控制部17進行以上處理，完成衛星廣播接收裝置的中心調整(#20)。在步驟#15判定載波偏移量大於選臺PLL的步長時，控制返回#10，再將選臺PLL的選臺頻率移動一個步長。
選臺部11以如下方式工作。參照圖6，首先選臺部11接收控制信號(#100)。選臺部11判斷該控制信號是指定將選臺頻率改變一個步長的信號，還是指定選臺頻率的信號(#110)。
如果判斷為是將選臺頻率改變一個步長的信號，則選臺部11使選臺PLL27的環路帶寬變窄(#120)。其後，選臺部11一個步長一個步長地改變選臺頻率來進行選臺操作(#130)。結束上述選臺操作後，選臺部11將選臺PLL 27的環路帶寬還原(#140)。
如果在步驟#110中，斷定控制信號是指定選臺頻率的信號，則選臺部11通過提供給圖2的端子25、對應於指定頻率的分頻數據，來選擇指定的臺(#150)。
這樣，在本實施例中，通過在衛星廣播接收機的中心調整時使選臺PLL27的環路帶寬變窄，而使選臺PLL 27的響應變慢。因此，後一級的QPSK解調部16的載波再生PLL能夠充分跟上選臺PLL 27的操作，減小了載波鎖定失鎖這一問題發生的可能性。此外，在正常接收狀態時，選臺PLL的帶寬寬。因此，PLL的響應迅速，抵抗振動和噪聲的能力強。象使載波再生PLL的環路帶寬變寬時那樣，在正常接收時可以避免比特誤碼率惡化的傾向。此外，在選臺時，也和中心調整時一樣，減小了載波再生PLL的載波鎖定失鎖的可能性。
圖7是本發明第二實施例的數字衛星廣播接收機的控制部17在中心調整時的操作流程圖。第二實施例的數字衛星廣播接收機，除控制部17的中心調整時的操作外，與第一實施例的數字衛星廣播接收機相同。因此這裡就不再重複有關其硬體等的詳細說明。
參照圖7，該第二實施例的數字衛星廣播接收機的控制部17，在中心調整時，首先接收QPSK解調部16的載波偏移(#5)，使QPSK解調部16的載波再生PLL的環路帶寬變寬(#28)。即，不象第一實施例那樣使選臺PLL27的環路帶寬變窄，而是使載波再生PLL的環路帶寬變寬。
其次，沿載波偏移減小的方向將選臺PLL 27的選臺頻率移動一個步長(#10)。判斷載波偏移量是否小於選臺PLL 27的步長(#15)。如果載波偏移量小於步長，則控制進至#30，將載波再生PLL的環路帶寬還原(#30)。
通過控制部17進行以上處理，完成了衛星廣播接收裝置的中心調整(#20)。在步驟#15判定載波偏移量大於選臺PLL 27的步長時，控制返回#10，再將QPSK解調部的PLL移動一個步長。
在該第二實施例的數字衛星廣播接收機中，在中心調整時QPSK解調部的PLL的響應變快。因此，QPSK解調部的PLL能跟上選臺PLL 27的操作。而在正常狀態或選臺時QPSK解調部的PLL的帶寬還原，因此在正常接收時對信號噪導的特性不會惡化，可以避免比特誤碼率惡化的傾向。
權利要求
1.一種數字衛星廣播接收機，包含以下部分選臺電路(11)，具有第一PLL電路(27)；載波再生電路(16)，具有接收所述選臺電路(11)輸出的第二PLL電路(51)；切換裝置(24)，對所述第一PLL電路(27)的環路帶寬進行切換；控制電路(17)，在中心調整時，控制所述切換裝置(24)，與正常接收狀態及頻道切換時相比，使所述第一PLL電路(27)的環路帶寬變窄。
2.如權利要求1所述的數字衛星廣播接收機，其中，所述選臺電路(11)具有第一功能(150)，根據所給的控制信號，調諧到所述控制信號指定的選臺頻率，以及第二功能(120-140)，一個步長一個步長地改變所述第一PLL電路的振蕩頻率，所述選臺電路(11)還在執行所述第二功能時，控制所述切換裝置(24)，與執行所述第一功能時相比，使所述第一PLL電路(27)的環路帶寬變窄。
3.如權利要求2所述的數字衛星廣播接收機，其中，所述切換裝置(24)包含時間常數切換裝置(37、38)，用於切換所述第一PLL電路(27)的環路的有源濾波器的時間常數元件(R1、R2、C)的時間常數。
4.如權利要求3所述的數字衛星廣播接收機，其中，所述時間常數切換裝置(37、38)包含裝置(37、38)，用於響應來自所述控制電路(17)的控制信號，切換流向所述時間常數元件(R1、R2、C)的充電泵電流。
5.如權利要求1所述的數字衛星廣播接收機，其中，所述切換裝置包含時間常數切換裝置(37、38)，用於切換所述第一PLL電路(27)的環路的有源濾波器的時間常數元件(R1、R2、C)的時間常數。
6.如權利要求5所述的數字衛星廣播接收機，其中，所述時間常數切換裝置(37、38)包含裝置(37、38)，用於響應來自所述控制電路(17)的控制信號，切換流向所述時間常數元件(R1、R2、C)的充電泵電流。
7.一種數字衛星廣播接收機，包含下述部分選臺電路(11)，具有第一PLL電路(27)；載波再生電路(16)，具有接收所述選臺電路(11)輸出的第二PLL電路(51)；切換裝置(50)，對所述第二PLL電路(51)的環路帶寬進行切換；控制電路(17)，在中心調整時，控制所述切換裝置(50)，與正常接收狀態及頻道切換時相比，使所述第二PLL電路(51)的環路帶寬變窄。
8.如權利要求7所述的數字衛星廣播接收機，其中，所述切換裝置(50)包含寄存器，存儲所述控制電路(17)提供的、用於切換所述第二PLL電路(51)的帶寬的設定值，並提供給所述第二PLL電路(51)。
9.一種數字衛星廣播接收機的中心調整方法，包含以下步驟使包含在選臺電路(11)中、用於選臺的PLL電路(27)的環路帶寬變窄(#8)；在環路帶寬變窄的所述PLL電路(27)中，改變所述PLL電路(27)的同步頻率，使得由解調信號得到的載波偏移量降至最小(#10、#15)；在由解調信號得到的載波偏移量降至最小後，使所述PLL電路(27)的環路帶寬變寬(#18)。
10.如權利要求9所述的方法，其中，使所述PLL電路(27)的環路帶寬變窄的所述步驟包含使形成所述PLL電路(27)的有源濾波器的時間常數元件(R1、R2、C)的時間常數減小的步驟，使所述PLL電路(27)的環路帶寬變寬的所述步驟包含使所述時間常數元件(R1、R2、C)的時間常數變大的步驟。
11.一種數字衛星廣播接收機的中心調整方法，包含以下步驟使所述數字衛星廣播接收機的載波再生PLL電路(51)的環路帶寬變寬(#28)；其後，在包含在所述數字衛星廣播接收機的選臺電路(11)中的PLL電路(27)中，改變同步頻率，使得由解調信號得到的載波偏移量降至最小(#10、#15)；在由解調信號得到的載波偏移量降至最小後，使所述載波再生PLL電路(51)的環路帶寬變窄(#30)。
12.如權利要求11所述的方法，其中，使所述載波再生PLL電路(51)的環路帶寬變寬的所述步驟(#28)包含在存儲所述載波再生PLL電路(51)的帶寬設定值的寄存器內，存儲使帶寬變寬的第一設定值的步驟，使所述載波再生PLL電路(51)的環路帶寬變窄的所述步驟(#30)包含在所述寄存器(50)中存儲使帶寬變窄的第二設定值的步驟。
全文摘要
一種數字衛星廣播接收機,包含:選臺電路,具有選臺PLL;載波再生電路,具有載波再生PLL;切換電路,切換選臺PLL的環路帶寬;控制電路,在中心調整時,控制切換電路,使選臺PLL電路的環路帶寬變窄。也可以將載波再生PLL的環路帶寬暫時變寬。該接收機的中心調整方法包含以下步驟:使選臺PLL的環路帶寬變窄;改變選臺PLL的同步頻率,使得由解調信號得到的載波偏移量降至最小;使選臺PLL的環路帶寬變寬。
文檔編號H03L7/08GK1191438SQ98104430
公開日1998年8月26日 申請日期1998年2月13日 優先權日1997年2月21日
發明者池田仁 申請人:夏普公司