发明名称 宽频低杂讯低互调失真接收机
摘要 本发明关于一种可积体化的宽频低杂讯低互调失真接收机,其适用于很宽的射频信号频率范围(约40MHz~3GHz以上),且具有低杂讯系数(小于6dB)、低互调失真(指定频道信号强度为 60dBμV 时,非指定频道信号强度必须大于95 dBμV 时,才会在中频信号上造成1%的互调失真率)、宽频域之固定输入阻抗(典型值为75Ω或50Ω)、信号稳定且辐射能量少(由于整个系统采用全差动式设计)、可集积成甚小的晶元面积(系统内核心部份各电路间均采主动元件直流耦合)等特色。
申请公布号 TW331681 申请公布日期 1998.05.11
申请号 TW086101864 申请日期 1997.02.18
申请人 林镇华;林赞西 新竹巿民生路一一五号八楼;庄晴光 新竹巿大学路一○○一号国立交通大学电信系 发明人 林镇华;林赞西;庄晴光
分类号 H03J3/00;H04B1/16 主分类号 H03J3/00
代理机构 代理人 周良谋 新竹巿林森路二七八号十二楼之一
主权项 1.一种宽频低杂讯低互调失真接收机,包含:低杂讯 放大 器,接收输入的差动式或单端射频信号而将其收大 ,具低 杂讯系数与大信号低放大失真特性,并完成输入阻 抗匹配 与输出差动信号的功能;第一缓冲器,接收该低杂 讯放大 器的输出信号,具有直流偏压调整、输出缓冲与逆 流防止 等功能;第一电压/电流转换器,接收该第一缓冲器 的输 出信号,将会造成严重的信号放大失真之大振幅电 压信号 线性地转换成相对振幅较小的电流信号;自动增益 控制放 大器,接收该第一电压/电流转换器所输出的电流 信号, 将该电流信号以最小失真程度转换成适当的电压 输出信号 ,并利用中频输出振幅感知器接进来的增益控制信 号调整 放大器的放大或缩小倍率,使得其输出信号的振幅 维持固 定大小;第二缓冲器,接收该自动增益控制放大器 的输出 信号,同于该第一缓冲器亦具有直流偏压调整、输 出缓冲 与逆流防止等功能;追踪滤波器,接收该第二缓冲 器的输 出信号,并根据输入的控制信号而仅使指定频率的 射频信 号通过,而将其他信号滤掉;第二电压/电流转换器, 接 收该追踪滤波器所输出之具有指定频率的射频信 号,将大 振幅电压信号线性地转换成相对振幅较小的电流 信号;压 控振荡器核心,谐振器、第三缓冲器及锁相回路控 制器, 四者共同构成一完整的锁相回路系统,其连接关系 为该谐 振器接收该锁相回路控制器的控制信号以决定振 荡频率, 该压控振荡器核心连接于该谐振器,而振出具有该 振荡频 率的信号,然后该振出的信号再经过该第三缓冲器 而进入 该锁相回路控制器,该第三缓冲器同样地具有直流 偏压调 整、输出缓冲与逆流防止等功能,该锁相回路控制 器接收 频道资料指令而输出波段控制信号与频率微调信 号供该谐 振器与该追踪滤波器所用;调变器,接收来自该第 二电压 /电流转换器与该第三缓冲器的两组信号,而输出 信号为 该两组信号的乘积;第四缓冲器,接收该调变器的 输出信 号,同样具有直流偏压调整、输出缓冲与逆流防止 等功能 ;中频滤波器,接收该第四缓冲器的输出信号,用以 检出 最终之中频信号供尔后信号解调之用,接收机整体 的杂讯 系数主要由该低杂讯放大器来决定,故该低杂讯放 大器的 低杂讯系数可保证接收机整体的杂讯系数甚低;然 后再经 由该第一缓冲器、该第一电压/电流转换器与该自 动增益 控制放大器三者以保证高线性度的放大功能,并使 得该自 动增益控制放大器的输出信号之振幅维持一定;再 者,由 于接收机的各部份均采取差动式的设计,故保证系 统的稳 定与减低辐射外泄之能量。2.如申请专利范围第1 项之宽频低杂讯低互调失真接收机 ,尚包含前置选择滤波器,输入的差动式或单端射 频信号 进入该差动式低杂讯放大器之前,先进入该前置选 择滤波 器,用以初步选择指定频道附近的信号,并视需要 而完成 阻抗转换的功能。3.如申请专利范围第1或2项之宽 频低杂讯低互调失真接 收机,其中该低杂讯放大器之实际电路包含:成差 动配对 的电晶体Q1与Q2,其共源极端连接一个定电流源,输 入的 射频信号加在该Q1与Q2的闸极处;输出电阻R1与R2,该 电 阻R1接在电源Vdd与该Q1的汲极之间,该电阻R2接在电 源 Vdd与该Q2的汲极之间,输出之差动信号为该Q2的汲 极电 位与该Q1的汲极电位之电位差;负回授被动回路Zf1 与Zf2 ,该Zf1由该Q1的汲极接至其闸极,该Zf2由该Q2的汲极 接 至其闸极,用以提供宽频域固定输入阻抗特性。4. 如申请专利范围第1或2项之宽频低杂讯低互调失 真接 收机,其中该低杂讯放大器之实际电路包含:成差 动配对 的电晶体Q1与Q2,其共源极端连接一个定电流源,输 入的 射频信号加在该Q1与Q2的闸极处;成差动配对的电 晶体Q3 与Q4,该Q3的源极接于该Q1的汲极,该Q4的源极接于该 Q2 的汲极,偏压电压加在该Q1与Q2的闸极处;输出电阻R 1与 R2,该电阻R1接在电源Vdd与该Q3的汲极之间,该电阻R2 接在电源Vdd与该Q4的汲极之间,输出之差动信号为 该Q4 的汲极电位与该Q3的汲极电位之电位差;负回授被 动回路 Zf1与Zf2,该Zf1由该Q3的汲极接至该Q1的闸极,该Zf2由 该Q4的汲极接至该Q2的闸极,用以提供宽频域固定 输入阻 抗特性。5.如申请专利范围第1或2项之宽频低杂讯 低互调失真接 收机,其中该压控振荡器核心之实际电路包含:成 差动配 对的电晶体Q9与Q10,其共源极接至一定电流源,该Q9 与 Q10的闸极分别经过两相等的电容Cgg而接地,该Q9的 汲极 连接电容Cdg然后接至该Q10的闸极,该Q10的汲极连接 另 一电容Cdg然后接至该Q9的闸极;两电阻RL,分别接在 该 Q9与该Q10的汲极与电源Vdd之间,俾产生一多向振荡 器回 路,当封闭回路增益等于1且相位移动为360度时产 生稳 定的振荡输出。6.如申请专利范围第1或2项之宽频 低杂讯低互调失真接 收机,其中该压控振荡器核心之实际电路包含:成 差动配 对的电晶体Q9与Q10,其共源极接至一定电流源,该Q9 与 Q10的闸极分别经过两相等的电容Cgg而接地;成差动 配对 的电晶体Q17与Q18,该Q17的源极接至该Q9的汲极,该Q18 的源极接至该Q10的汲极,该Q17的汲极连接电容Cdg然 后 接至该Q10的闸极,该Q18的汲极连接另一电容Cdg然接 接 至该Q9的闸极;两电阻RL,分别接在该Q17与该Q18的汲 极 与电源Vdd之间,俾产生一多向振荡器回路,当封闭 回路 增益等于1且相位移动为360度时产生稳定的振荡输 出。7.如申请专利范围第5项之宽频低杂讯低互调 失真接收机 ,其中该谐振器接受来自该锁相回路控制器的波段 控制信 号与频率微调信号而决定振荡频率,其实际电路包 含:第 一与第二直流阻隔电容,两电容之第一端分别接至 该压控 振荡器核心中该Q9与Q10的汲极,用以将直流隔开;第 一 与第二接地大电阻,分别接至该第一与第二阻隔电 容之第 二端,提供该谐振器所须的直流路径;变容器,其第 一端 接于该第一阻隔电容之第二端;第三直流阻隔电容 ,连接 于该变容器的第二端与该第二阻隔电容之第二端; 电阻Rc ,其第一端处加上来自该锁相回路控制器的频率微 调信号 ,其第二端接于该变容器的第二端,使得频率微调 信号经 过该电阻Rc对该变容器产生逆向偏压,使之呈现适 当电容 値;第一对电感与第一对切换二极体,该第一对电 感之第 一端分别接至该第一与第二阻隔电容的第二端,该 第一对 二极体的负端分别接至该第一对电感之第二端,该 第一对 二极体的正端分别接至第一波段控制信号与第一 接地电容 ;第二对电感与第二对切换二极体,该第二对电感 之第一 端分别接至该第一对电感的第二端,该第二对二极 体的负 端分别接至该第二对电感之第二端,该第二对二极 体的正 端分别接至第二波段控制信号与第二接地电容;第 三对电 感,该第三对电感之第一端分别接至该第二对电感 的第二 端,该第三对电感之第二端均接地,俾藉由该第一 与第二 波段控制信号而控制产生三种不同波段信号如下: (1)当 第一波段控制信号为高时,产生高波段信号;(2)当 第一 波段控制信号为低,第二波段控制信号为高时,产 生中波 段信号;(3)当第一与第二波段控制信号均为低时, 产生 低波段信号,在藉由频率微调信号控制各波段中信 号的精 确频率。8.如申请专利范围第1或2项之宽频低杂讯 低互调失真接 收机,其中该追踪滤波器由单一或复数个带通滤波 器并联 而成,且由频道波段切换信号决定哪一个带通滤波 器发生 作用,俾产生吾人所希望的带通滤波效果。9.如申 请专利范围第2项之宽频低杂讯低互调失真接收机 ,其中该前置选择滤波器由单一或复数个带通滤波 器并联 而成,且由频道波段切换信号决定哪一个带通滤波 器发生 作用,俾产生吾人所希望的带通滤波效果。图示简 单说明 :第一A图为一习知技术的电视/VCR接收机的设计;第 一B 图为第一A图所示接收机中调谐器积体电路26的内 部方块 图;第二A图为一习知技术的卫星电视调谐接收机 的设计 ;第二B图为与第二A图之接收机所使用的多向振动 式振荡 器;第三图为一习知技术之适用于有线电视的集积 化调谐 器系统;第四A图为本发明之宽频低杂讯低互调失 真接收 机之方块图;第四B图为本发明之宽频低杂讯低互 调失真 接收机的另一实施例之方块图;第五A图为第四B图 中之前 置选择滤波器15在差动输入下之实际电路;第五B图 为第 四B图中之前置选择滤波器15在单端输入下之实际 电路; 第五C图为第五A图或第五B图之电路应用于多频道 波段系 统时之接法;第六图表示第四图中之低杂讯放大器 1之较 佳实施例;第七图表示第六图所示电路在相当宽的 频域范 围内所量测得的输入阻抗;第八图为第四图中的缓 冲器2 之较佳实施例;第九图为第四图中的电压/电流转 换器3 与自动增益控制放大器4之较佳实施例;第十图为 射频信 号经第四图中的1至6部份的处理后,所得到之杂讯 系数 値;第十一A图为第四图中的压控振荡器核心8之较 佳实 施例;第十一B图为第四图中的谐振器9之较佳实施 例; 第十二图表示利用第十一A图与第十一B图所共同 构成之压 控振荡器电路进行自由振荡之结果,其中第十二A 图与第 十二B图分别表示80MHz以下与4GHz以上之自由振荡输 出; 第十三A图与第十三B图表示对第十一A图与第十一B 图所共 同构成之压控振荡器电路进行频率切换所得结果; 第十四 图为第四图中调变器11.转换器7部份的较佳实施例 ;第 十五图为互调失真量测之示意图;第十六图用以表 示本发 明之接收机具有非常低的互调失真;第十七图为本 发明之 接收机用于有线电视与一般无线电视之情况下所 需之实际 硬体图;第十八图为本发明之接收机用于卫星电视 之情况 下所需之实际硬体图。
地址 台北巿农安街二十号
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