多变换调谐器.pdf

一种多变换调谐器包括多个级联的频率变换器，其中每个频率变换器包括混频器和本地振荡器。所述调谐器还包括本地振荡器频率选择电路，它控制本地振荡器的频率。所述频率被控制以便末级混频器10将所想要的信号变换到末级中频，并使得在每个混频器的输出上所想要的信号所占用的频带处于此调谐器的后续中频部分的通带内。本地振荡器频率也可以被选择，以便在末级中频上所想要信号的频带内不存在不可接受的高电平的下述信号，这种信号是由不想要的信号与比本地振荡器信号的一次谐波更高的谐波混频产生的。

1.  一种多变换调谐器，包括：一个输入，用于接收不同频率的多个无线电频率输入信号；N个级联的频率变换器，其中N是大于1的整数，所述频率变换器中每个第i频率变换器包括一个混频器和一个本地振荡器，其中1≤i≤N；以及一个本地振荡器频率选择电路，用于选择至少两个所述本地振荡器的频率，使得：
(i)在所述频率变换器中第N频率变换器的输出上，将所述输入信号中一个所想要的信号变换到第N中频；
(ii)在所述频率变换器中每个第i频率变换器的输出上所述所想要的信号所占用的频带处于所述调谐器的第i中频部分的通带内；和
(iii)在所述第N中频上所述的所想要的信号的所述频带内没有电平高于预定电平的下述信号，该信号由在所述混频器中的至少第j和第k混频器内所述输入信号中不想要的信号相对应的任一信号与第j和第k本地振荡器信号的J次和K次谐波混频而生成，其中J和K都是大于1的整数。

2.  如权利要求1所述的调谐器，其中所述预定电平基本上等于零。

3.  如权利要求1所述的调谐器，其中所述预定电平基本上等于用于避免可察觉的干扰产物的最大允许电平。

4.  如权利要求1所述的调谐器，其中N＝2。

5.  如权利要求1所述的调谐器，其中所述频率变换器中的第一频率变换器是上变频器。

6.  如权利要求1所述的调谐器，其中所述频率变换器中的第一频率变换器是可调谐的以选择所述想要的信号。

7.  如权利要求6所述的调谐器，其中所述第一频率变换器之后的至少一个所述频率变换器的所述本地振荡器具有能以至少一个离散步长偏移的输出频率。

8.  如权利要求1所述的调谐器，包括在所述频率变换器中的第一和第二频率变换器之间的带通滤波器。

9.  如权利要求1所述的调谐器，其中所述选择电路包括用于至少两个所述本地振荡器中每一个的相应的查找表，以根据预定函数将信道请求信号变换成本地振荡器频率控制信号。

10.  如权利要求1所述的调谐器，其中所述选择电路包括一个干扰检测器和一个调谐控制装置，用于改变至少两个所述本地振荡器的所述频率以降低所述检测器检测到的干扰。

11.  如权利要求10所述的调谐器，其中所述调谐控制装置被设置以改变所述频率，以最小化所述干扰。

12.  如权利要求10所述的调谐器，其中所述干扰检测器包括一个误比特率估计器。

多变换调谐器
技术领域
本发明涉及一种多变换调谐器。这样一种调谐器例如可以在用于通过电缆分配网络或者从卫星或地面天线接收广播信号的接收机内使用。
背景技术
多变换调谐器公知用于接收无线电信号。这样的调谐器包括多个级联的频率变换器，每个频率变换器将输入信号的频率变换到中频。附图中的图1图示一个典型的双变换调谐器，它具有天线输入1，用于接收宽带无线电频率输入，此输入包括例如在50至850MHz的范围内频率整齐间隔的多条信道。输入1连接到自动增益控制(AGC)级3，它控制提供给第一频率变换器4的信号电平，从而使信号对互调加噪声性能最大化。
第一频率变换器4执行到第一高中频的上变频，并包括混频器5和受锁相环(PLL)合成器7控制的本地振荡器(LO)6。合成器7控制本地振荡器6从而将输入信号中的任一选定信道变换到标称第一中频，使所想要的信道的中心位于第一中频，例如1.22GHz。合成器7例如可以由I²C总线微控制器(未图示)控制。
将频率变换器4的输出提供给高中频滤波器8，例如表面声波型滤波器，它具有规定的中心频率和通带特性。滤波器滤波后的信号通常包括少量的单独信道，并被提供给第二频率变换器9，所述第二频率变换器9执行下变频，并包括混频器10、本地振荡器11和受总线微控制器控制的PLL合成器12。本地振荡器11的频率受合成器12的控制，因此是固定的，频率变换器9执行下变频，从而使所想要的信道以第二中频例如44MHz为中心。
将频率变换器9的输出提供给带通型的第二表面声波滤波器13，它具有单个信道带宽，并可选择地具有由接收信号调制标准确定的成形通带特性。因此，滤波器13选择在第二中频上所想要的信道，并充分衰减或抑制其通带之外的信号，从而确保足够的接收性能。将滤波器13的输出信号提供给放大器14，其输出连接到调谐器的中频(IF)输出15。
为了提供对干扰的充分隔离和自由度，调谐器形成在法拉第盒16内，所述法拉第盒16被细分为用于提供调谐器不同部分间隔离的单独隔间，如图1的粗线所图示的。需要这种隔间化以降低干扰，例如在频率变换器4和9内的振荡器6和11以及合成器7和12之间的干扰。而且，滤波器8包含在其自己的子隔间内，它将提供隔离，从而仅将滤波后的信号提供给第二频率变换器9。
实际上，这种屏蔽结构能够提供很高级别的隔离，从而提供充分的镜频抑制。然而，已经发现子隔间之间有限的隔离可能会导致缺陷干扰音调出现在输出15上的输出信号内。
为了便于制造，通常在法拉第盒16的子隔间之间提供缝隙。在子隔间内的基本工作频率上，能够实现很好的电磁隔离。然而，随着频率提高和波长降低，通过缝隙的电磁辐射增加，所以随着频率增加，有效的隔离将降低。
GB2171570公开了一种双变换调谐器，其中偏移第一和第二频率变换器本地振荡器的本地振荡器频率，以避免因为调谐器末级通带内本地振荡器频率的谐波间差拍导致的寄生频率。
WO84/04637公开了一种双变换型的调谐器，其中第二频率变换器的本地振荡器频率可以在两个数值间选择以允许高边和低边混频的选择。选择适当的频率以避免“自静噪寄生响应”，所述响应被描述为在调谐器末级通带内出现的本地振荡器谐波间的差拍。
US2002/0142748公开了一种防止本地振荡器谐波间差拍在输出信号中作为寄生频率出现的技术。计算一个表格以预测何时可能会生成干扰寄生频率。然后，调整第二本地振荡器频率以将寄生频率移出到第一中频滤波器的通带之外。
US2002/0122140公开了一种避免在中频通带内出现本地振荡器谐波的差拍导致的寄生频率的技术。将双变换调谐器的两个本地振荡器的频率调整相同的量值，从而使所想要的信号维持在最终的中频上。
JP1020733公开了一种配置，其中为了高边或低边变换而控制第二本地振荡器的频率以避免干扰寄生频率机制。
已经发现先前未确认的干扰机制可能会导致不能接受的干扰，尽管使用了法拉第盒隔离。这种情况地原因已经被识别为是更高阶混频产物“泄漏”到滤波器8周围并随后通过频率变换器9内的本地振荡器信号的谐波被下变频到滤波器13的通带内。通过与本地振荡器6的输出信号内的谐波混频，更高阶混频产物在频率变换器4内生成。在输出15上生成的结果音调可能具有足够高的电平，从而导致可察觉的干扰和恢复的信道信号降质。
发明内容
根据本发明，提供一种多变换调谐器，包括：N个级联的频率变换器，其中N是大于1的整数，每个第i频率变换器包括一个混频器和一个本地振荡器；一个本地振荡器频率选择电路，用于选择至少两个本地振荡器的频率，使得：
(i)在第N频率变换器的输出上，将所想要的信号变换成第N中频；
(ii)在每个第i频率变换器的输出上所想要的信号所占用的频带处于调谐器的第i中频部分的通带内；和
(iii)在第N中频上所想要的信号的频带内没有电平高于预定电平的下述信号，该信号由在至少第j和第k混频器内不想要的信号与第j和第k本地振荡器信号的J次和K次谐波混频而生成，其中J和K都是大于1的整数。
所述预定电平可能基本上等于零。作为一种选择，所述预定电平可以基本上等于避免可察觉的干扰产物的最大允许电平。
N可以等于2。
第一频率变换器可以是上变频器。
第一频率变换器可以是可调谐的以选择所想要的信号。第一频率变换器之后的至少一个频率变换器的本地振荡器可以具有能以至少一个离散步长偏移的输出频率。
所述调谐器可以包括第一和第二频率变换器之间的带通滤波器。
选择电路可以包括用于至少两个本地振荡器中的每个本地振荡器的相应的查找表，用于根据预定函数将信道请求信号变换成本地振荡器频率控制信号。
选择电路可以包括一个干扰检测器和一个调谐控制装置，用于改变至少两个本地振荡器的频率以降低检测器所检测到的干扰。调谐控制装置可以被设置以改变频率，从而最小化干扰。干扰检测器可以包括一个误比特率估计器。
因此，可以提供一个调谐器，其中能够消除这种干扰机制产生的无法接受的干扰。这允许在提供可接受的性能的情况下使用现有的屏蔽或隔离装置，甚至可以允许降低将要使用的屏蔽级别，从而简化制造。
因此，可以提供一种调谐器，它可以在没有用于将本地振荡器彼此电磁屏蔽的实质专门装置的情况下实现。例如，这样一种调谐器可以在单片集成电路内形成。能够基本上避免在上文中描述的干扰机制，或者将其影响降低到允许可接受性能的水平。具体而言，可以选择本地振荡器的频率，从而通过将潜在的寄生混频产物移到频带之外，能够基本上避免任何寄生频率的影响。
附图说明
将参考附图，通过例子来进一步描述本发明，在附图中：
图1是一种已知类型的双变换调谐器的电路方框图；
图2是构成本发明第一实施例的调谐器的电路方框图；和
图3是构成本发明第二实施例的调谐器的电路方框图。
具体实施方式
图2的调谐器类似于图1的调谐器，并包括输入1，可以被连接以从例如电缆分配网络或地面或卫星天线接收信号。输入1连接到第一频率变换器的第一混频器5，其第二输入连接到受锁相环(PLL)合成器7控制的本地振荡器6的输出。本地振荡器6是可调谐的，从而通过将所想要的输入信道变换到第一中频来选择所想要的输入信道。具体而言，包括第一混频器5和第一本地振荡器6的第一频率变换器被安排用于执行上变频，从而将选定的信道变换到中频，此中频高于选定信道的频率。在所图示的调谐器内，第一中频是1.22GHz。
将第一混频器5的输出提供给具有以第一中频为中心的通带的带通滤波器8的输入。将滤波器8的输出提供给第二频率变换器的第二混频器10的第一输入。将混频器10的另一个输入连接到受第二PLL合成器12控制的第二本地振荡器11。选择本地振荡器11的频率以将来自滤波器8的所想要的信道变换成低得多的中频，例如45.75MHz。在公知类型的双变换系统内，第二本地振荡器具有固定的频率，但是在图2所示的调谐器内，第二本地振荡器11的频率是在合成器12的控制下例如以多个离散小步长可调整的。
第二频率变换器执行到较低中频的下变频，将第二混频器10的输出提供给带通滤波器13，其通带以第二中频为中心。将滤波器13的输出提供给解调器20，用于解调所想要信道内的信号。可选择地，可以将滤波器13的输出提供给第三频率变换器。将已解调的信号提供给输出21。
将信道选择信号提供给信道选择输入22。该信道选择信号例如是响应于用户选择想要接收的信道而提供的，并由用于提供合适的代码以利用PLL合成器7和12来控制本地振荡器频率的装置(未图示)来处理。信道选择信号是确定本地振荡器6的标称频率用于选择想要接收的信道的那种信号。然而，将信道选择信号提供给查找表23和24，它们包含确定本地振荡器6和11的实际频率的函数，以便接收所想要的信道，并避免信号泄漏产生的寄生外差产物所导致的干扰。
在没有下文中描述的补救措施的情况下可能出现的这种寄生外差产物生成的一个例子如下。当将要选择接收载波在493.25MHz上的信道时，本地振荡器6生成在基础频率1713.25MHz上的本地振荡器信号，从而将所想要的信道转变到第一高中频1220MHz。将本地振荡器11的基础频率设置在1174.25MHz，从而将选定信道转变到第二中频45.75MHz。执行与487.25MHz的载波的低边混频以生成4652.5MHz的音调的振荡器6的三次谐波生成来自混频器5的寄生频率输出。有限的隔离导致将这个音调提供给混频器10，其中它与本地振荡器11的4697MHz上的四次谐波混频，从而生成44.5MHz上的输出音调，它在调谐器的输出带宽(41至47MHz)内，具体而言，它在第二中频滤波器13的通带内。
为了避免这个问题，在查找表23内包含的函数变换提供给输入22的信道选择信号，以便合成器7使本地振荡器6将一个输出信号提供给混频器5，该输出信号频率为1709.25MHz，被降低到低于标称频率4MHz。查找表24内包含的函数使合成器12将本地振荡器11的输出信号频率降低4MHz到值1170.25Hz。所想要的信道在第一混频器5的输出上被偏移4MHz，但是因为滤波器8的通带足够宽，所以这个想要的信号以很小或基本上没有衰减地通过到第二混频器10。因为本地振荡器11的频率已经被偏移以补偿相对所想要信道的标称第一中频的改变，所以在第二混频器10内将所想要的信道变换到第二中频，并由滤波器13滤波。
因为第一本地振荡器6在频率上相对于在这种类型的调谐器内常规使用的频率的偏移，本地振荡器信号的三次谐波变成5127.75MHz，所以将在487.25MHz上的不想要的信道转变到频率4640.5MHz。类似地，因为第二本地振荡器11在频率上相对于常规使用的频率的偏移，将四次谐波降低到4681MHz，所以在混频器10的输出上将不想要的信道转变到频率40.5MHz。此结果信号处于第二中频上的所想要信道的带宽之外，具体而言，处于滤波器13的通带之外，所以通过滤波器13使其充分衰减到不会导致任何可察觉到的干扰的水平。而且，在解调器20上，所不想要的结果信号的频率与所想要的信道的频率距离足够远，因此充分降低或消除了信号之间的干扰。
在调谐器研制过程中可以确定查找表23和24内包含的函数，因为可以根据用于将每条信道转变到最终的中频的标称本地振荡器频率来确定潜在的干扰。在典型的例子中，不需要考虑高于10次或11次谐波的本地振荡器谐波。
图3中的调谐器与图2所示的调谐器的不同之处在于动态地而不是利用预定的函数来控制本地振荡器的频率偏移。因而，可以省去图2的查找表23和24。
图3所示的解调器20包括模拟/数字变换器(ADC)部分30、前向纠错(FEC)部分31和解调器(DEMOD)部分32。这些部分都是公知类型的，将不进行进一步的描述。
解调器20还包括误比特率(BER)估计器33，它可以构成FEC部分31的一部分。估计器33提供输出信号，它代表所接收信道内的误比特率或错误个数。这些错误可能起因于多种源，诸如相位噪声、互调和如上文所述的寄生外差产物。将估计器33的输出提供给调谐校准算法34，其输出提供给调谐控制器35，所述调谐控制器35也接收请求以调谐到所想要的信道。算法34和控制器35例如可以实施为控制数字域解调器20的软件的一部分。
当调谐控制器35接收对所想要信道的请求时，PLL合成器7和12被控制以提供标称本地振荡器信号频率，用于将此信道在混频器5内变换到第一中频，在混频器10内变换到第二中频。测量和存储来自估计器33的误比特率。可选择地，可以在预定的时间周期上平均每单位时间的错误个数，并存储。所存储的这些数值提供了用于调谐器标称调谐的误比特率的量度。然后，调谐校准算法34控制合成器7和12以便按上文中描述的方式来偏置本地振荡器频率，使得在混频器10的输出上将所想要的信道转变到第二中频，但是由第一混频器5转变到偏移标称第一中频的频率，但使得所变换的信道保持在滤波器8的通带内。
然后，比较由估计器33确定的新的误比特率与先前存储的数值，以确定本地振荡器频率的调整对误比特率有何影响，并确定可能需要何种进一步的调整。例如，如果已经降低了误比特率，频率偏置和误比特率比较可能会以在相同的方向上进一步的本地振荡器频率偏置来重复，直到发现最低的误比特率。如果误比特率增加，则可以改变第一和第二本地振荡器的频率偏置的方向，重复所述处理，直到达到最低的误比特率。
本地振荡器的频率偏置可以是固定量。然而，还可以最初以相对粗略的频率偏置执行“校准”，当已经使误比特率最小化时，以更小的频率偏置重复所述过程，直到已经确定最佳的本地振荡器频率偏置。
通过使用这种技术，可以将寄生外差产物偏移到并不导致调谐器内对所想要信道的任何实质干扰的频率上。