在不同操作模式下通过比较射频信号质量优化射频信号电平的装置 本发明涉及适合于诸如电视信号接收机的RF信号接收系统的、用于优化射频(RF)信号电平的RF信号处理设备和方法。
对于电视信号接收机所期望的是在整个电视频带中接收具有合适的信号强度的电视信号，以便用户可以总是欣赏良好质量的图像和声音。但是，在特定地理位置接收的独立的电视频道的信号强度因为每个广播站和用户的接收位置之间的地理位置的不同而经常彼此不同。当接收机调谐到具有不合需要地信号特性的电视频道的时候(如信号太弱或存在太强的干扰)，这种情况可能导致几种问题，包括由于低信噪比(S/N)导致的图像的不合需要的噪声和对于模拟接收的来自相邻频率信号的干扰引起的交叉调制。而且，这些问题对数字广播信号的接收尤其有害，因为当信号的质量落到低于特定阈值时接收完全丢失。
一种解决弱信号问题的传统方式是响应自动增益控制(AGC)信号而有选择地在天线和调谐器之间设置一个被优化用于低噪声系数的附加放大器，所述自动增益控制(AGC)信号表示所接收的电视信号的强度。例如，1997年6月10日授权的、由Bae等提交的、转让给三星电子有限公司的、题目为BROADCAST SIGNAL RECEIVER HAVING A LOW-NOISEAMPLIFIER INSERTED BEFORE A TUNER(具有插入在调谐器之前的低噪声放大器的广播信号接收机)的、美国专利5,638,141中公开了这种方案。但是，这种传统的方案不是对于上述的问题的优选方案，因为AGC信号不表示电视信号的质量(即图像和/或声音质量)，而仅仅表示所接收的电视信号的数量(即信号强度)。而且，AGC信号不反映在可能引起干扰问题的相邻频道频率上的信号的强度。因此，存在对这样的RF信号处理电路的需要，即它响应电视信号的质量和/或响应不仅调谐的信号的强度而且相邻信号的强度而优化在每个电视频道的输入的电视信号的电平。
根据本发明的一个方面，一种信号处理方法包括下述步骤：调谐到一个频道频率，然后在第一操作模式下测量由在调谐的频道频率上的信息承载RF信号承载的信息的质量；启动衰减器并随后在第二操作模式下测量由RF信号承载的信息的质量；通过比较在第一和第二操作模式下的由RF信号承载的信息的质量来确定最佳接收条件。
根据本发明的另一个方面，一种信号处理方法包括下述步骤：调谐到一个频道频率，然后在第一操作模式下测量由在调谐的频道频率上的信息承载RF信号承载的信息的质量；启动衰减器并随后在第二操作模式下测量由所述RF信号承载的信息的质量；启动放大器并随后在第三操作模式下测量由所述RF信号承载的信息的质量；同时启动所述衰减器和所述放大器，然后在第四操作模式下测量由所述RF信号承载的信息的质量；通过比较在第一、第二、第三和第四操作模式下的由所述RF信号承载的信息的质量来确定最佳接收条件。
下面参照附图来说明本发明的这些和其他方面。
在附图中：
图1是表示包括根据本发明的原理的信号处理设备的第一实施例的模拟/数字电视信号接收机的部分的方框图；
图2是表示包括根据本发明的原理的信号处理设备的第二实施例的模拟/数字电视信号接收机的部分的方框图；
图3是说明根据本发明的原理的如图1所示的第一实施例的操作的示范方式的流程图；
图4是说明根据本发明的原理的如图2所示的第二实施例的操作的示范方式的流程图。
在此给出的例证表示本发明的优选实施例，这样的例证不解释为以任何方式限定本发明的范围。在各个附图中，相同或类似的参考标记用于识别相同或类似的元件。
本申请公开了第一信号处理设备，它包括：信号源，诸如天线，用于提供信息承载RF信号，如模拟和/或数字电视信号；信号输出点；控制装置，它包括一个衰减器和/或一个诸如低噪声系数放大器的放大器以及与其相关的多个RF开关，所述控制装置连接在所述信号源和信号输出点之间，用于响应由RF信号承载的信息的质量而控制信息承载RF信号的幅度。信号处理设备可以进一步包括确定装置，如解调器，连接到所述控制装置，用于确定由所述RF信号承载的信息的质量。根据下面详细说明的示范实施例，由几个信号参数来表示信息的质量，所述参数包括自动颜色控制(ACC)电平、用于模拟电视信号接收的图像声音比(P/S)、信噪比(S/N)、均衡器抽头和用于数字电视信号接收的比特误码率(BER)。在此也公开了通过所述设备执行的方法。
而且，本申请公开了第二信号处理设备，它包括：信号源，诸如天线，用于提供RF信号，如模拟和/或数字电视信号；信号输出点；第一控制装置，它包括一个衰减器和与其相关的多个RF开关，所述控制装置连接在所述信号源和信号输出点之间，用于响应在调谐频道频率的RF信号的幅度以及在调谐频道附近的RF信号的幅度来控制RF信号的幅度，其中在调谐频道附近的RF信号包括与调谐频道频率相邻或接近的RF信号。所述信号处理设备可以还包括：存储器，用于存储在整个频带中每个可接收信号的与RF信号的幅度相关的频道信息，其包括被调谐的频道的RF信号的幅度和在被调谐信道附近的信道的RF信号的幅度；第二控制装置，其包括微处理器，连接到第一控制装置，用于响应在存储器中存储的信道信息而控制第一控制装置。在此也公开了通过这种设备执行的一种方法。
现在参见附图，具体是图1和2，方框图100和200分别示出了涉及模拟/数字彩色电视信号接收机的升压电路/衰减器电路110和210两种示范实施方式。所述的第一和第二信号处理设备以及由各个设备执行的方法可以同样地应用于图1和2所示的每个实施方式。
图1公开了涉及模拟/数字电视信号接收机的升压电路/衰减器电路110的示范实施方式。广播停播数字和/或模拟电视信号在天线(未示出)被接收，并然后经由诸如同轴电缆的RF信号传输线(未示出)而被施加到U/V分离器20的RF输入点22。U/V分离器20在频域中从VHF电视信号中将UHF电视信号分离，并向作为升压电路/衰减器电路110的一部分的衰减器开关118提供UHF电视信号。虽然图1示出了在UHF信号处理路径中实施的升压电路/衰减器电路110，它也可以以相同的方式在VHF信号处理路径中被实施。
衰减器开关118响应由微处理器50产生并经由I2C总线发送的、来自PLL集成电路30的衰减器控制信号而向衰减器112(如3dB阻抗RF衰减器)或升压开关111提供UHF电视信号。升压开关111响应由微处理器50产生并经由I2C总线发送的、来自PLL集成电路30的衰减器控制信号而从衰减器开关118接收UHF信号，并将它们提供到升压电路/衰减器电路110的可调谐单调谐(ST)滤波器114或通常位于电视信号接收机的电视调谐器中的RF电路的输入端的可调谐单调谐(ST)滤波器122。
升压电路/衰减器电路110的可调谐单调谐(ST)滤波器114衰减可能引起交叉调制干扰的不合需要的信号。滤波器114被设计成具有比标准调谐器输入滤波器122的典型带宽的更宽的带宽。这样的设计降低了损耗，以便放大器116的噪声系数性能在提供对抗干扰的保护的同时不大幅度地降级。用于调谐器的调谐信号ST通过由微处理器50经由I2C总线控制的数模转换器(DAC)集成电路40来产生。可调谐单调谐(ST)调谐器114也作为在RF输入点20和低噪声放大器116之间的可调谐阻抗匹配网络以提供在给定频率(如接收频率)的在天线和低噪声放大器116之间的更好的阻抗匹配。更好的阻抗匹配改善了天线和低噪声放大器116之间的电压驻波比(VSWR)，导致降低了不合需要的信号损耗和脉冲响应。低噪声放大器116由被微处理器50产生的和经由I2C总线发送的、来自PLL IC 30的升压控制信号来启动。虽然固定增益放大器被用做图1的低噪声放大器116，但是也可以使用具有适当增益控制电路的增益控制放大器。升压开关111的输出信号被应用到单调谐可调谐滤波器122。
UHF调谐器电路120包括可调谐单调谐滤波器122、增益控制RF放大器124、可调谐双调谐(DT)滤波器126、混合器142、UHF本机振荡器146和双调谐(DT)滤波器152。响应由模拟视频和声音处理电路60(用于模拟信号接收)或由功率检测器179(用于数字信号接收)产生的RF AGC信号而控制增益控制RF放大器124的增益。UHF调谐器120将UHF电视信号转换为IF电视信号，并通常位于电视信号接收机的调谐器模块中。
来自双调谐IF滤波器152的IF信号随后在IF信号处理电路150中被处理，所述IF信号处理电路150包括IF放大器154、SAW滤波器156和增益控制IF放大器158。响应由模拟视频和声音处理电路60(用于模拟信号接收)或由功率检测器179(用于数字信号接收)产生的IF AGC信号而控制增益控制IF放大器158的增益。增益控制IF放大器158的输出信号施加到后续的包括模拟视频和声音处理电路60的模拟信号处理电路和后续的数字信号处理电路170，其中数字信号处理电路170包括模数转换器172、功率检测器179、解调器174、均衡器176和纠错解码器178。
模拟视频和声音处理电路60解调诸如NTSC、PAL和SECAM电视信号的模拟电视信号，并产生RF和IF AGC信号，所述RF和IF AGC信号响应RF模拟电视信号的数量(即幅度)而分别控制增益控制RF放大器124和增益控制IF放大器158。模拟视频和声音处理电路60包括模数转换器，并且向微处理器50提供作为数字数据的表示RF和IF AGC信号的参数信息。类似地，模拟视频和声音处理电路60经由I2C总线以数字形式向微处理器50提供表示自动色度控制(ACC)信号和图像声音载波比(P/S)的参数信息，其中每个表示模拟RF电视信号的图像质量的不同方面。
数字信号处理电路170处理诸如QAM、QPSK和HD VSB信号的数字电视信号。模数(A/D)转换器向解调器174和功率检测器179提供数字化的IF信号，解调器174和功率检测器179通常位于数字解调器IC中。功率检测器172产生RF和IF AGC信号，所述信号响应RF数字电视信号的数量(即幅度)而分别控制增益控制RF放大器124和增益控制IF放大器158。功率检测器172经由I2C总线向微处理器50提供表示这样的RF和IF AGC信号的参数信息。AGC电平的确定是基于还未解调的数字化IF信号而被执行的。
解调器174解调来自A/D转换器172的数字化IF信号，并提供所谓的“数字基带信号”。解调器174也产生表示信噪比(S/N)的参数信息，并经由I2C总线向微处理器50提供这样的信息，其中所述信息表示RF数字电视信号的图像和声音质量的多个方面之一。
均衡器176从解调器174接收数字基带信号，并且试图纠正它们的脉冲响应。脉冲响应可能通过由于天线和调谐器输入电路的缺点而产生的传输信道多径效应而降级。均衡器176也产生表示滤波器抽头的参数信息，并经由I2C总线向微处理器50提供这样的信息，其中所述信息表示RF数字电视信号的质量的多个方面之一。通过监控这些均衡器抽头，可以选择上述电路以降低天线和调谐器输入的缺点的效应。
均衡器176的输出信号施加到纠错解码器178，纠错解码器178通过里德-索罗蒙(Reed-Solomon)解码程序来对数字基带信号执行纠错。纠错解码器178产生表示比特误码率(BER)的参数信息，并且经由I2C总线向微处理器50提供这样的信息，其中所述信息表示RF数字电视信号的图像和声音质量的多个方面之一。
纠错解码器178的输出信号随后被后续信号处理电路(未示出)处理。微处理器50经由PLL IC 30和数模转换器(DAC)IC 40、以图3所公开的方式根据所述的各种参数信息来控制升压/衰减电路110的操作。
图2公开了模拟/数字电视信号接收机涉及的升压/衰减电路210的另一个示范实施方式。在这个实施方式中，具有衰减器开关118的衰减器112现在位于RF输入端22和U/V分离器20之间，以便可以响应由PLL IC 30产生的衰减器控制信号而衰减VHF和UHF电视信号，所述PLL IC 30由微处理器50经由I2C总线而控制。UHF电视信号以结合图1所述的方式相同的方式响应升压控制信号被可调谐单调谐(ST)滤波器114滤波，然后被低噪声放大器116放大。由U/V分离器20从UHF电视信号分离的VHF电视信号施加到VHF调谐器电路130，VHF调谐器电路130包括可调谐单调谐(ST)IF滤波器132、RF放大器134、可调谐双调谐(DT)滤波器136、混合器144、VHF本机振荡器144和双调谐(DT)IF滤波器152。双调谐(DT)IF滤波器152作为公共元件用于VHF和UHF信号处理。VHF调谐器电路130将电视VHF信号转换为电视IF信号，并通常位于电视信号接收机的调谐器模块中。IF信号处理电路150、模拟视频和声音处理电路60和数字信号处理电路170的功能与结合图1所述的功能相同。微处理器50经由PLL IC 30和数模转换器(DAC)IC 40、以图4所公开的方式根据所述的各种参数信息来控制升压/衰减电路110的操作。
现在参见图3，流程图300公开了图1所示的升压/衰减电路110的操作的一个示范方式，它补充在此公开的整个电路的操作的各种方式。在步骤302，电视调谐器被调谐到一个特定的UHF电视频道。在步骤304，微处理器50从存储器55检索先前存储的AGC参数数据。通常当用户初始安装电视信号接收机的时候进行对整个VHF/UHF电视频带中的独立可接收频道的AGC电平的确定，并且这样的独立AGC信息可以被存储在一个存储器中以形成所谓的“存储器扫描清单”。
在步骤306，微处理器50将所存储的调谐频道的AGC电平与预定的阈值相比较。如果当前的AGC电平不低于阈值，则如步骤314中将升压/衰减电路110旁路。但是，如果所述电平低于阈值，然后在步骤308，微处理器50从存储器55获取相邻频道信号的AGC电平。在步骤310中，如果相邻频道AGC电平之一大于预定的电平，则升压/衰减电路110被旁路。否则，在步骤312，启动和应用低噪声放大器116。
在步骤316，如上所述测量表示由调谐的UHF电视信号承载的信息的质量的各种参数，如EQ抽头、BER、SNR、ACC和P/S。如果这样的参数表示信号质量不可接受，则衰减器112被启动和应用，如步骤318所示。如果这样的参数表示信号质量可以接受，则电视信号接收机继续如步骤326所示接收调谐信号，并且如步骤328所示可以在存储器55中存储对于这个特定频道的频道数据，数据包括所测量的参数数据以及升压/衰减电路110的现有操作模式(即是否启动低噪声放大器116)。
在步骤320，再次测量所述的各种参数以确定衰减器112的效果。如步骤324所示，如果所测量的参数表示图像和/或声音质量已经改善，则衰减器112继续被启动和应用。但是，如步骤322所示，如果参数表示衰减器112的应用不改善图像和/或声音质量，则在屏幕上显示消息“频道不可接收”，并且在存储器50中储存这样的信息。
现在参见图4，流程图400公开了图2所示的升压/衰减电路210的操作的一个示范方式，它补充在此公开的整个电路的操作的各种方式。在步骤402，电视调谐器被调谐到一个特定的VHF或UHF电视频道。当调谐VHF频道的时候，测量表示由调谐的VHF电视信号承载的信息的质量的各种参数。具体而言，在升压/衰减电路210的两种不同模式下测量这些参数。如步骤412所示，在“正常”模式中，衰减器118被旁路，以便VHF电视信号经由U/V分离器20直接施加到可调谐单调谐(ST)滤波器132。如步骤416所示，在“选择衰减器”模式下，衰减器118被启动并被施加VHF电视信号。在各个操作模式下的所测量的参数数据存储在存储器55中，如步骤414和418所示。
在测量各种参数信息之后，在步骤422中，通过估计AGC信号来确定VHF电视信号的幅度。如果VHF电视信号相当弱以至它们可能不适合于正确的接收，则衰减器118被禁止和旁路，如步骤426所示。
在步骤420，比较在不同操作模式下的所述测量的结果，并且继续使用提供更好图像和/或声音条件的模式。即，如步骤424所示，如果衰减器118的应用提供了更好图像和/或声音条件，则衰减器118被启动和应用到调谐频道的接收。否则，如步骤426所示，衰减器424被旁路。在步骤428，在存储器55中存储对于这个特定电视频道的表示所选择的操作模式的信息(即使用或不使用衰减器116)，以用于将来对这个频道的接入。
当调谐到一个UHF频道的时候，在升压/衰减电路210的四种不同操作模式下测量表示由调谐的电视频道承载的信息的质量的各种参数。如步骤472所示，在“正常”模式中，衰减器118和低噪声放大器116都被旁路，以便UHF电视信号经由U/V分离器20直接施加可调谐单调谐(ST)滤波器122。如步骤476所示，在“选择衰减器”模式下，衰减器118被启动并被施加UHF电视信号，但是低噪声放大器116被旁路。如步骤480所示，在“选择升压”模式下，低噪声放大器116被启动和施加UHF电视信号，但是衰减器118被旁路。在“选择衰减器+升压”模式下，衰减器118和低噪声放大器116都被启动和施加UHF电视信号。在各个操作模式下的所测量的参数数据存储在存储器55中，如步骤474、478、482和486所示。
在步骤488，比较在不同操作模式下的所有测量的结果，并且继续使用提供更好图像和/或声音条件的模式，如步骤490所示。在步骤492，在存储器55中存储对于这个特定UHF电视频道的表示所选择的升压/衰减电路210的最佳操作的信息(即是否启动衰减器118和低噪声放大器之一或两者)，以用于将来对这个频道的接入。
虽然已经将本发明描述为具有优选的设计，但是可以在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。因此本申请意欲包括利用本发明的原理的本发明的任何变化、使用或适配。而且，本申请意欲包括本发明所属的领域中公知实践或惯例内的本公开的变更，并且所述变更落入所附的权利要求的限定范围中。
例如，升压/衰减电路110和它的控制方法可以用于模拟/数字广播无线接收机，并且升压/衰减电路110可以位于在天线和电视调谐器模块的前置电路的RF输入点之间的任何地方。即，升压/衰减电路110可以实现在一个电视信号接收机中，可以位于在电视信号接收机外部的一个分离模块中，或可以实现在一个天线组件中。
在此使用的术语“电视信号接收机”包括具有或不具有显示器的任何电视信号接收机。例如，术语“电视信号接收机”包括但不限于录像机(VCR)、DVD播放机和机顶盒。