专利名称：带可控放大器装置的接收机的制作方法
技术领域：
本发明有关一个接收机，该接收机包括一个与第一可控放大器装置的输入端连接的输入端，一个与解调器的输入端相连的第一可控放大器装置的输出端，一个与第二可控放大器装置输入端相连的解调器的输出端，一个与模数转换器输入端相连的第二可控放大器装置的输出端。
一个如前面所述的接收机见于US专利No.4,574,246。
这种接收机可被用于接收(数字)广播信号，例如，DAB和DVB信号。在这种接收机中，输入端的RF信号被转换为一个中间信号，该信号的频率大大低于该RF信号的频率。该中频信号由第一可控放大器装置放大，并随后由解调器解调。解调器的输出信号由第二放大器装置放大，并随后由模数转换装置转换为一个数字信号。
由于接收机的输入信号强度可能差别很大，所以第一放大器装置是可控的，以便在模数转换装置的输出端得到大致稳定的输出信号。按上述US专利的接收机，包括一个检测器，它从模数转换装置的输出信号中导出一个控制信号，该控制信号被加到第一可控放大器装置的一个控制输入端。以这种方式，在模数转换装置的输出端得到一个有恒定峰值的信号，保证了所述模数转换装置(限定的)动态范围的最佳应用。
该控制信号的一个问题是，它是在接收机的数字部分始发的。这会使出现在加到第一可控放大器装置上的信号中的干扰信号增加。由于第一可控放大器装置输入端的信号非常弱，所以它们很容易受来自接收机数字部分的所述干扰信号的不利影响。
本发明的一个目的是提供一个如前面所述的接收机，其中，由接收机数字部分中的信号所引起的干扰概率被明显减小了。
为达到本发明目的，该接收机的特点在于，它包含第一控制装置，用来根据表示解调器输出端信号的信号，控制第一可控放大装置的增益，且其特点还在于，该接收机包含第二控制装置，用来根据表示模数转换装置输出端信号的信号，控制从解调器输出端到模数转换装置输入端之间路径的增益。
通过引入第一控制装置(它根据表示解调器输出端信号的信号，控制第一放大器装置的增益)，可以做到，不必从接收机的数字部分向接收机的输入部分传送控制信号。通过引入由模数转换装置的输出端的信号控制的第二控制装置，还可以做到，在模数转换装置的输出端出现一个大致稳定的信号。
按本发明的接收机的一个附加优点是，可以设计第一控制装置以得到解调器的最佳性能，可以设计第二控制装置以最优化模数转换装置的性能。
可以观察到，按上述US专利的接收机包含一个解调器输出端与模数转换装置输入端之间的可控放大器。不过，该放大器是用来均衡解调器输出端与模数转换装置输入端之间的正交通路的增益的，不是用来控制模数转换装置输出信号电平的。
本发明的一个实施例的特征在于，第一控制装置用来控制第一可控放大器装置，以得到一个信号，该信号表示解调器输出端有大致恒定能量的信号；该实施例的特征还在于，第二控制装置用来控制第二放大装置，以得到一个信号，该信号表示模数转换装置输出端有大致稳定幅值的信号。
解调器的输出信号是受控的，以限制它在解调器中失真。完成这一任务的最好方法是控制所述解调器的输出功率，因为解调器输出信号的性能很大程度上依赖于它所携带的数字信号的符号率。所述符号率可从1Mbaud/s到45Mbaud/s不同。
模数转换器的输出信号是受控的，以避免模数转换装置输出信号的截断或溢出。这可以通过以下方式实现，即根据表示模数转换装置输出信号的信号幅值来控制第二可控放大器。
按本发明的接收机的另一个实施例的特征在于，接收机包括转换装置，以便将模数转换装置的输出信号转换为一个采样率与模数转换装置输出信号所携带数字符号的符号率相对应的输出信号，且其特征在于，接收机包含第三控制装置，以得到一个幅值大体恒定的输出信号。
在数字符号接收机中，几倍于所接收信号符号率的以第二采样率来处理数字符号是方便的。该项处理可以包括，以一个所谓的半Nyquist滤波器滤波，并对转换装置的输出信号解码。为了能这样做，第一采样率的信号必须被转换为第二采样率的信号。为防止所谓的混叠，第一滤波器被安排去以第二信号的采样定理也满足的方式对第一信号滤波。由于所述转换和滤波，信号的幅度可能因实际的符号率而有所改变。
通过引入第三控制装置，以获得一个幅值大致稳定的输出信号，可以得到一个有精确定义的信号电平的输出信号。这样一个输出信号可以很容易地由一个误差控制解码器解码，例如一个Viterbi解码器。
本发明的另一个实施例的特征在于，接收机包含一个第一模块，该模块由第一可控放大器装置，第一控制装置和解调器组成，一个第二模块，该模块由第二可控放大器装置和模数转换装置组成，且其特征在于，第二模块不包含任何与第一模块的输入相连的输出。
通过将接收机中携带小的模拟信号的部分置于第一模块，将数字部分放入第二模块，且避免将数字部分的任何输出连接到接收机中携带小模拟信号的部分的输入端上，可以防止来自数字部分的干扰信号对所述的小模拟信号的不利影响。
现参照附图，解释本发明，附图中
图1是一个按照本发明的接收机；图2是解调器10的一个实施例，用于如图1的接收机；图3是控制装置20的一个实施例，用于如图1的接收机；图4是采样率转换装置26的一个实施例，用于如图1的接收机。
在如图1的接收机中，一个输入信号被加到一个调谐器2的一个第一输入端上。一个控制信号(带有表示所选信道的信号)被加到调谐器2的第二输入端。调谐器2的一个IF输出被连接到第一放大装置，此处为放大器4的一个输入端。放大器4的输出被连接到一个SAW(表面声波)滤波器的输入端。SAW滤波器8的一个输出被连接到解调器10的一个输入端。
解调器10的一个第一输出(带有一个同相信号I)，被连接到放大器16的一个输入端，并被连接到第一控制装置12的第一输入端。解调器的一个第二输出(带有一个正交信号Q)，被连接到放大器18的一个输入端，并被连接到控制装置12的一个第二输入端。控制装置12的一个输出被连接到可控放大器4的一个控制输入端。放大器8,SAW滤波器8，解调器10和控制装置12出现在第一单元6中。
第二放大器装置由放大器16和18的组合组成。放大器16的输出被连接到模数转换器22的输入端，且放大器18的输出被连接到模数转换器24的一个输入端。模数转换装置由模数转换器22和模数转换器24的组合组成。模数转换器22的输出端与采样率转换器26的第一输入端相连。模数转换器24的输出与采样率转换器26的第二输入端相连。采样率转换器26的一个第一输出端被连接到解码器28的一个第一输入端，且采样率转换器26的第二输出端被连接到解码器28的第二输入端。在解码器28的输出端可以得到解码信号。
调谐器2将所选输入信号转换为一个额定频率480MHZ的IF信号。若接收机用于DBS接收，由于室外单元中的LNC中所用的本地振荡器的漂移，IF频率与额定频率可相差5MHZ。
调谐器2的输出信号由放大器8放大，然后由SAW滤波器8滤波。SAW滤波器8提供了相邻信道选择性。其带宽被选为比所要接收的信号的最大带宽大10MHZ。选择附加的10MHZ，是为了防止由于LNC的容差和漂移，而使所期望的信号落在SAW滤波器的通带之外。
在解调器10中，输入信号与额定频率480MHZ的正交振荡器信号混合。在解调器8的输出端，可以得到解调信号I和Q。控制装置12确定一个代表解调器输出信号能量的信号P。该信号P可按P=I2-Q2来确定。若解调器的输出信号不是一个正交信号，可以通过确定解调器输出信号的平方，或它的近似，来确定代表解调器输出信号能量的一个信号P’。在控制装置中，从一个参考值中减去信号P(或P’)，差值信号被送给一个低通滤波器。低通滤波器的输出信号用来表示控制装置的输出信号。通过修改可控放大器4的增益，控制装置12的输出信号使信号I和Q所代表的信号的能量P的值与参考值相等。该参考值选为避免解调器失真的值。
正交信号I和Q由放大器16和18放大，随后以第一采样率取样并分别由模数转换器10和12转换为数字信号。在DVB接收机的情况下，所述第一采样率的合适选择是64MHZ。控制装置确定模数转换器之一的输出是否溢出，或模数转换器16或18之一的输出信号是否太低以至于无法利用模数转换器16和18的整个动态范围。这是通过对至少一个模数转换器22或24的输出信号呈现其最大值的次数计数来完成的。放大器的增益被修改，以便得出模数转换器16和18的输出信号，其中，采样值的一个预定部分呈现一个大于或等于最大值的值，该最大值可由模数转换器的输出表示。
采样率转换器26将以第一取样率取样的正交信号转换为以两倍于实际符号率的取样率取样的正交信号。符号率可由12MHZ到24MHX不同。采样率转换器也被安排去在其输入端消除信号的频率和相位偏移。采样率转换器26的输出信号由解码器28解码。
可以看到，参照一个正交接收机，对本发明进行了解释，但本发明的范围不应被局限于此。例如，有可能解调器提供一个单个信号。在这种情况下，放大装置可由一个单一放大器组成，模数转换装置可由单一的模数转换器组成。
如图2的解调器10的输入被连接到乘法器34的一个第一输入端，并被连接到一个乘法器36的第一输入端。振荡器30的一个输出端被连接到一个相移单元32上。带有一个同相振荡信号的相移单元32的一个第一输出端，被连接到乘法器34的一个第二输入端，带有一个正交振荡信号的相移单元32的一个第二输出端，被连接到乘法器36的一个第二输入端。乘法器34的一个输出端被连接到低通滤波器38的一个输入端。低通滤波器38的一个输出端被连接到解调器10的一个输出端。乘法器36的一个输出端被连接到低通滤波器40的一个输入端。该低通滤波器40的一个输出端连接到解调器10的一个输出端。
本地振荡器30被安排为自激振荡器。它产生一个频率为480MHZ的信号。振荡器不被包含在一个频率控制环中，以避免将第二模块的输出信号加到第一模块上的需要。相移单元导出两个相位相差90°的信号。解调器10的输入信号由混频器34和36转换为基带信号。低通滤波器38和40被用于消除与数字符号的符号率相对应的基带之上的所有信号。
在如图3的第二控制装置20中，带有模数转换器22的输出信号的一个第一输入端，被连接到比较器42的一个第一输入端。一个参考信号TH被加到比较器42的一个第二输入端。一个带有模数转换器24的输出信号的控制装置20的第二输入端，被连接到比较器44的一个第一输入端。参考信号IH也被加到比较器44的第二输入端。
比较器42的一个输出被连接到或门46的一个第一输入端，比较器44的一个输出端被连接到或门46的第二输入端。或门48的一个输出被连接到计数器48的一个第一输入端。一个时钟信号CLK被加到计数器48的第二输入端。计数器48的输出被连接到比较器50的一个第一输入端。一个参考信号REF被加到比较器50的第二输入端。
比较器50的一个同相输出被连接到一个双向计数器54的一个第一输入端，比较器50的一个反相输出被连接到双向计数器54的一个第二输入端。一个信号Pup，代表一个向上计数值，被加到双向计数器54的一个第三输入端。一个信号PDOWN，代表一个向下计数值，被加到双向计数器54的一个第四输入端。双向计数器54的一个计数器输出构成第二控制装置20的输出。
比较器42被用于确定模数转换器22的输出信号的模是否呈现其最大值。通过将代表模数转换器22输出信号的模与参考值“111…111”比较，可以很容易地检测出结果。
若所述信号与所述参考值相等，则比较器的输出信号的值将为“1”，且或门50的输出信号将等于“1”。计数器48在覆盖1024个采样瞬间的区间内，对或门50的输出信号等于“1”的次数计数。这个次数代表模数转换器22和24的输出信号的峰值。
代表模数转换器输出信号峰值的计数器48的输出信号，在比较器50中与参考值REF比较。如果计数器48的输出信号超过参考值REF，则比较器50的输出将为“0”，且比较器50的反向输出将为“1”。
随后，在1024采样区间间隔末尾，双向计数器54按值PDOWN递减计数。因为双向计数器54的输出信号被用于控制放大器16和18的增益，所以所述增益将减小以降低模数转换器22的输出信号。
如果计数器48的输出信号小于参考值REF，则比较器50的输出将为“1”，且比较器50的反相输出将为“0”。
随后，在1024采样区间间隔的末尾，双向计数器54将以值Pup递增计数。因为双向计数器54的输出信号被用于控制放大器16和18的增益，所以所述增益将增大以加大模数转换器22的输出信号。
比较器44的功能与比较器42相同，只是现在是对模数转换器24的输出信号进行比较。或门50用于组合比较器42和44的输出信号。
Pup和PDOWN的值可以不同，以便如果模数转换器16和18中至少一个的输出信号过高，能获得第二控制装置的愉速反应，如果模数转换器16和18中至少一个的输出信号过低，能获得第二控制装置的较慢反应。这些不同反应速度的原因是，过高的输出信号对解码信号的不利影响大于过低的输出信号。
在如图4的采样率转换器26中，同相信号I被加到一个偏移消除器60的输入端。偏移消除器60的一个输出端被连接到一个混频器66的第一输入端。正交信号Q被加到偏移消除器62的一个输入端。偏移消除器62的一个输出被连接到混频器70的一个第一输入端。数字可调谐振荡器(DTO)68的第一个输出端与混频器66的第二个输入端相连，数字可调谐振荡器的第二个输出端与混频器70的第二个输入端相连。混频器66的输出端与低通滤波器72的输入端相连。混频器70的输出与低通滤波器74的一个输入相连。低通滤波器72的一个输出与抽选器76的一个输入相连。低通滤波器74的一个输出端与抽选器78的一个输入端相连。抽选器76的输出与一个平方根Nyquist滤波器80的输入相连，且抽选器78的输出与一个平方根Nyquist滤波器82的输入相连。抽选器76和78由时钟信号恢复电路81所产生的一个时钟信号控制。所述时钟信号的频率与符号率fSYMBOL的两倍相对应。
滤波器80的输出与一个AGC放大器84的输入相连，且滤波器82的输出与一个AGC放大器86的输入相连。携带输出信号IA的AGC放大器84的一个输出，与混频器92的第一输入端相连并连接到AGC控制器88的第一输入端。携带输出信号QB的AGC放大器86的一个输出端，被连接到混频器94的一个第一输入端，并被连接到第三控制装置，此处为一个AGC控制器88的第二输入端。AGC控制器88的一个输出被连接到AGC放大器84和86的一个控制输入端。
数字振荡器90的第一输出端被连接到混频器92的第二输入端，数字振荡器90的第二输出端被连接到混频器94的第二输入端，混频器92的输出被连接到数字振荡器90的第一输入端，且混频器94的输出被连接到数字振荡器90的第二输入端。
在混频器92和94的输出端也可得到输出信号IB和IQ。
偏移消除器60和62提供I和Q信号，且对接收机的下一部件无任何DC偏移。混频器66和70及数字可调谐振荡器68组合的目的是为第一(同相和正交)滤波器22和24提供一个无频率偏移的信号。这可以通过对信号IA和QA的频率进行测量，并在所述信号的频率不同于零时校正振荡器18来完成。为防止由于抽选器26和28中采样率的降低而引起混叠，由滤波器72和74来对混频器66和70的输出信号滤波。
抽选器76和78将它们第一采样率(例如64MHZ)的输入信号转换为第二采样率的输出信号，该第二采样率是所接收信号实际符号率的两倍。该第二采样率可以，例如，从24到48MHZ不同。对那些本技术专业人士来说，抽选器76和78是已知的，且见于，例如InterPolation in Digital Modems-Part Ⅰ:Fundamentals,by F.MGardner in IEEE transaltions on Communications,Vol.41,No.3,March1993,PP.501-50T及InterPolation in Digital Modems-PartⅡ:Implementation and Performance,by L.Erup,F.M.Gardner andR.A.Harris in IEEE transactions on Communications,Vol.41,No.6,June1993,PP.998-1008。在US专利No.5,349,548中描述了抽选器26和28的另一个实施例。
抽选器76和78的输出信号由滤波器80和82滤波，滤波器80和82有一个平方根Nyquist转换函数。该转换函数可写作
在(1)式中，|H(f)|2是滤波器30和32的转换函数的模的平方，fSYMBOL是实际的符号频率，α是所谓的滚降因数。
放大器84和86及AGC控制器88一起提供一个有恒定幅值的输出信号。混频器92和94用来从放大器84和86的输出信号中消除相位误差。于是，放大器的输出信号与来自受控振荡器90的信号混合，受控振荡器90将混频器92和94的输出信号IB和QB与一个参考值比较，以确定相位误差。利用一个单独的频率控制环(由振荡器68和混频器66和70组成)，和一个单独的相位控制环(由振荡器90和混频器92和94组成)的好处是，可以得到一个显著减小的搜索时间。更进一步，相位控制环的低迟延很好地抑制了相位噪声。对于低符号率，使用单独的环会引起第一循环的循环滑动，该滑动不能由第二循环来校正。为防止这些循环滑动，在低符号率的情况下，可控振荡器68还使用一个代表相位误差的信号。这表现在，除对振荡器68施加信号IA和QA外，还施加信号IB和QB。信号IB和QB构成采样率转换器26的输出信号。
权利要求
1．一种接收机，它包含一个与第一可控放大装置的一个输入端相连的输入端，一个与解调器输入端相连的第一可控放大装置的输出端，一个与第二可控放大装置的输入端相连的解调器的输出端，一个与模数转换器的输入端相连的第二可控放大装置的输出端，其特点在于，接收机包含第一控制装置，它根据代表解调器输出端信号的一个信号，控制第一可控放大器的增益，且其特点在于，该接收机包含第二控制装置，它根据代表模数转换装置输出端信号的一个信号，控制从解调器输出端到模数转换装置输入端之间通路的增益。
2．如权利要求1的接收机，其特点在于，第一控制装置被用于控制第一可控放大装置，以获得一个代表解调器输出端有大致恒定能量的信号的信号，且其特点在于，第二控制装置用来控制第二放大装置，以得到一个代表模数转换器输出端有大致恒定幅值的信号的信号。
3．如权利要求1或2的接收机，其特点在于，解调器由携带一个同相解调信号的同相输出端和携带一个正交解调信号的正交输出端组成，其特点在于第二可控放大器包含一个第一可控放大器，它的一个输入端与解调器的同相输出端相连，还包括一个第二可控放大器，它有一个与解调器正交输出端相连的输入端，其特点还在于，模数转换装置包括一个第一模数转换器，其输出与第一可控放大器的输出端相连，且其特点在于，模数转换装置包括一个第二模数转换器，其输入端与第二可控放大器的输出端相连。
4．如权利要求1,2或3的接收机，其特点在于，接收机包含转换装置，用来将模数转换装置的输出信号转换为一个输出信号，该输出信号的采样率与模数转换装置输出端信号所携带的数字符号的符号率相对应，且其特点在于，接收机包含第三控制装置，以得到一个具有大体恒定幅值的输出信号。
5．如权利要求1、2、3或4之一的接收机，其特点在于，该接收机包含第一模块，该模块由第一可控放大装置，第一控制装置和解调器组成，和第二模块，该模块由第二可控放大装置和模数转换装置组成，且其特点在于，第二模块不包含任何与第一模块相连的输出。
全文摘要
在一个数字符号接收机中,由一个调谐器(2)接收的输入信号,通过一个SAW滤波器(4)和一个可控放大器(8),被传送到一个解调器(10)的一个输入端。解调器(10)的输出信号(I,Q)通过可控放大器(16,18)被传送给模数转换器(22,24)。为避免使用从接收机的数字部分(14)到模拟部分(6)的反馈信号,提出了利用第一控制装置(12)控制解调器(10)的输出信号,并利用第二控制装置控制模数转换器(22,24)的输出信号。另一个优点是,两个控制装置都可以根据它们各自的环境被最优化。
文档编号H03G3/20GK1234937SQ98800990
公开日1999年11月10日 申请日期1998年4月27日 优先权日1997年5月23日
发明者E·R·迪林, P·J·H·鲁滕, M·G·J·J·克拉森, R·H·范德瓦尔 申请人:皇家菲利浦电子有限公司