CN1183197A - 用于多媒体应用的tv/fm(电视/调频)接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种接收机,用于接收第一类型接收信号,例如电视(TV)信号,和第二类型接收信号,例如调频(FM)无线电信号。这种接收机可用在多媒体应用中。在该接收机中,一个由TVIN、FMIN、SWIN组成的输入部分包括至少两个可把接收信号加到其上的输入端TVIN和FMIN。一个输入端TVIN例如可连接到一个分配接收信号的有线网络上。另一个输入端FMIN例如可插入一根简单的线状天线。在许多情况下,这样一种线状天线足可以以令人满意的质量接收广播接收信号。本发明考虑到广播接收信号也许不总是由有线网络来提供的这种情况。使用至少两个输入端TVIN和FMIN,接收就具有了灵活性。

Description

用于多媒体应用的TV/FM(电视/调频)接收机
本发明涉及一种接收机，用于接收第一类型接收信号，例如TV(电视)信号，和第二类型接收信号，例如FM(调频)无线电信号。本发明还涉及包含这种接收机的一种多媒体设备。这种接收机可利用例如接收TV和FM无线电信号来增强多媒体设备的功能。该多媒体设备可以是含有插槽的个人计算机(PC)形式，在槽中可插入添加卡，而该接收机可在其中一块添加卡上实现。因此，PC就可以存取由FM无线电台和TV台发送来的信息。
在US-A5,148,420中描述了一种可接收TV和FM无线电信号的接收机。在这种现有技术的接收机中，TV和FM无线电两种信号都经过一个普通的RF(射频)输入端加到一个单调谐器上。单调谐器将特定的接收信号变换成一个固定的约为40MHz的中频(IF)，约40MHz的中频对TV接收来说是很普遍的。由该调谐器产生的中频(IF)信号在TV接收或FM无线电接收时被进行不同的处理。对于TV接收，中频(IF)信号的处理形式非常类似于大多数现有的接收机中IF信号的处理方法。对于FM无线电接收，IF信号经一个滤波单元被提供给一个单片FM无线电集成电路(IC)。在该FM无线电IC中，IF信号被变频以获得一个标称10.7MHz的FM IF信号，它将以一种普通的方式被进一步处理。
尽管现有技术的接收机能够恢复在普通RF输入端上接收到的TV和FM无线电两种信号的信息，但该现有技术的接收机所具有的灵活性仍比较差。
本发明的一个目的就是提供一种接收机，它在恢复信息方面比上述现有技术的接收机更为灵活。
根据本发明的一个方面，提供了一种如权利要求1所规定的接收机。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括这样的接收机的多媒体设备。
本发明的另一个方面还提供了一种如权利要求4所规定的调谐器。
本发明可用于对TV和FM无线电两种信号的接收。在如此应用的一个实例中，用于接收TV和FM无线电两种信号的调谐器具有一个输入部分，它包含有两个输入端，接收信号可加到这两个输入端上。一个输入端例如可连接到一个可分配接收信号的有线网络上。另一个输入端例如可用于插入一个简单的线状天线。在许多情况下，这样一种线状天线足可以以令人满意的质量接收本地电台的信号。本发明考虑到，本地电台或某些其他广播接收的信号不总是由有线网络提供。
本发明特别适于多媒体应用，如在开始段落中说明的，根据本发明的一种接收机可以在一块添加卡上实现。本发明提供的灵活性可进一步增强添加卡的功能，因此使得这种添加卡可在各种各样的媒体应用中使用。
有利的是，输入部分包含一个开关，用于有效地隔离两个输入端中至少一个输入端与调谐器的连接。本发明的这个实施例考虑到，用户制作的线状天线会具有不确定的阻抗特性。在线状天线输入端这个不确定的阻抗会影响对于通过其他输入端接收的有线网络信号的接收。该开关可使这个不确定的阻抗与调谐器隔离。
有利的是，一个多波段调谐器被用来根据接收信号的频率处理多条支路中的一条上的接收信号，而开关被连接到一条支路的一个输入端。因此，在其他支路中处理的接收信号可有效地绕过该开关。本发明的这个实施例考虑到，在实际中，大多数开关具有某种程度的非线性。这种非线性会损害接收质量，例如引起互调。
在下文中，将参照附图中的所示的例子对本发明进行更详细地描述。此外，还将参照所示的实例对从属权利要求中所规定的有利的实现细节进行描述。在附图中：
图1以框图的形式显示了根据本发明的调谐器的一个实例。
图2以电路图的形式显示了一个可切换的输入部分的实例，该输入部分用于将信号传送到图1调谐器的不同支路上。
图3以电路图的形式显示了一个优选的可切换的输入部分的实例，该输入部分用于将信号传送到图1调谐器的不同支路上；以及
图4以一个概括性的图的形式显示了包含图1调谐器的多媒体设备的一个实例。
在整个附图中同类元件具有同样参考符号。
参照图1的可接收TV和FM无线电两种信号的调谐器，将以实例的方式对本发明进行描述。在那方面，还将参照图2和3对图1调谐器的实现方面进行讨论，并且将参照图4对图1调谐器在多媒体应用中的一个实例进行讨论。最后，还作了一些注释，以便指出本发明要求保护的范围远超出图中所示的这些实例。
参照图1调谐器，TV和FM无线电两种信号分别加在输入端TVIN和FMIN上。图1调谐器接收与想要的接收信号有关的调谐控制数据TCD，例如信号的频率和信号的类型：TV或是FM。根据想要的接收信号，图1调谐器在输出端IFOUT提供一个中频信号IFS。
图1调谐器可工作于两种模式：若想要的接收信号为TV信号，则为TV模式，若想要的接收信号为FM无线电信号，则为FM模式。在TV模式下，中频信号IFS的中频为38.9MHz，下文简写为TV-IF。在FM模式下，中频信号IFS的中频为10.7MHz，下文简写为FM-IF。
图1调谐器是基于一个所谓的三波段概念。这是指图1调谐器包含三个分开的支路，用于在三个各自的频段：高波段、中波段和低波段处理TV信号。每一支路都包含下列部分：一个输入滤波器RFI-H/-M/-L，一个输入放大器RFA-H/-M/-L，一个带通滤波器BPF-H/-M/-L，一个混频器MIX-H/-M/-L，一个振荡电路OSC-H/-M/-L和一个振荡器谐振电路ORC-H/-M/-L，这些部件的参考符号使用的后缀-H，-M和-L指明有关部分是属于高波段、中波段还是低波段支路。图1调谐器可通过使用一个混频器-振荡器集成电路MOIC来实现，例如由PhilipsSemiconductors(菲利浦半导体公司)生产的TDA 5736，它包含图1中标示为MOIC的虚线框内的部分。
在图1调谐器中，FM无线电信号是在低波段支路中被处理的。一个开关SWIN将该低波段支路或与输入端TVIN连接，或与输入端FMIN连接。在第一种情况下，TV信号被提供给低波段支路，在另一情况下，FM无线电信号被提供给低波段支路。开关SWIN的位置取决于图1调谐器工作的模式，TV或FM模式。然而，在某些应用中，可以优选地与工作模式无关地控制开关SWIN。例如，在输入端TVIN和输入端FMIN都可以提供FM无线电信号。在那种情况下，可以优先选择开关SWIN处于FM模式，以获取最好的FM接收。可提供一种天线分集方法。例如，一付天线可以是与输入端FMIN连接的线状天线，而另一付天线可以是VHF/TV天线，通过它FM无线电信号也可被接收到。
在每一支路中，输入滤波器RFI-H/-M/-L衰减在频率上相对较远离想要的接收信号的信号，以防止输入放大器RFA-H/-M/-L过载。放大器RFA-H/-M/-L受一个增益控制电压Vagc控制。带通滤波器BPF-H/-M/-L对不想要的信号进一步衰减。混频器MIX-H/-M/-L通过将想要的接收信号与一个振荡信号OSS-H/-M/-L相乘来对想要的接收信号进行频移。该振荡信号OSS-H/-M/-L由振荡电路OSC-H/-M/-L和振荡器谐振电路ORC-H/-M/-L产生，后者决定了振荡信号OSS-H/-M/-L的频率。混频器经过一个中频放大器IFAMP提供中频信号IFS。
在每一支路中，锁相环电路PLL控制着有关支路的振荡信号OSS-H/-M/-L。锁相环电路PLL以常规的方式从调谐控制数据TCD和通过振荡信号放大器OSSA接收到的振荡信号OSS-H/-M/-L得出调谐电压Vtun。调谐电压Vtun被加到振荡器谐振电路ORC-H/-M/-L上。在TV模式下，低波段支路的振荡信号OSS-L的频率被设置为想要的接收信号与TV-IF(38.9MHz)频率之和的频率。在FM模式下，振荡信号OSS-L的频率被设置为想要的信号与FM-IF(10.7MHz)的频率之和的频率。
在每一支路中，调谐电压Vtun还用于改变输入滤波器RFI-H/-M/-L和带通滤波器的各自的通频带。优选地，该通频带应包括想要的接收信号。否则，想要的接收信号会失真而不想要的信号不会被充分衰减。在TV模式下，通频带应包括振荡信号频率与TV-IF的差。在FM模式下，通频带应以振荡信号频率与FM-IF之差为中心频率。
在接收波段上调谐时，通频带相对于振荡信号的频率的位置的问题将作为线索在下文中予以涉及。
锁相环电路PLL还提供了一个模式切换信号TV/FM。在低波段支路中，模式切换信号TV/FM被用来切换振荡谐振电路ORC-L。对于给定的调谐电压VTun值，振荡信号OSS-L在TV模式下被切换到的频率比在FM模式下高。输入滤波器的RFI-L和带通滤波器BPF-L的各自的通频带对于调谐电压Vtun的给定值保持基本恒定。这样，一方面，输入滤波器RFI-L与带通滤波器BPF-L之间的频率差(offset)，以及另一方面，输入滤波器RFI-L与振荡信号OSS-L之间的频率差被切换。频率差在TV模式时被优选地切换到TV-IF上，在FM模式时被切换到FM-IF上。
另外，低波段支路中模式控制信号TV/FM优选地切换带通滤波器BPF-L的通带宽度。在TV模式下，带通滤波器BPF-L优选地具有比较宽的通频带，例如10MHz，而在FM模式下，通频带优选地比较窄，例如1MHz。
图2以电路的形式显示了一个可切换的输入部分的实例。它用于将输入端TVIN和FMIN的信号传送至图1调谐器的低波段、中波段和高波段支路。应该指出图1所示的开关SWIN是一个图2输入部分的功能表示，而不是电的等效电路。图2输入部分不仅提供切换，还包括用于将高波段、中波段和低波段的TV信号从输入端TVIN恰当传送至有关支路的电路系统。
图2输入部分是基于现有技术的TV-RF输入电路，这在US-A4,851,796中有描述，在此引用作为参考。下列为在图2中与现有技术的TV-RF输入电路有关的元件：一个镜像陷波器10，电感L1、L2和L3，以及一个电容器C。在图2中，上面提到的元件的参考符号与显示有现有技术的TV-RF输入电路的US-A4,851,796的图中的相应元件的参考符号相同。
根据本发明的本实例，图2输入部分包含四个各自的开关二极管D1、D2、D3和D4。在FM模式下，开关二极管D2和D4导通，而开关二极管D1和D3不导通。在TV模式下，开关二极管D2和D4不导通。这四个开关二极管D1、D2、D3和D4可以由在图1调谐器中的模式控制信号TV/FM以普通方式所控制。然而，在某些应用中，可优选地与调谐器工作的模式：TV或FM无关地控制开关SWIN。因此，在这些应用中，将使用一个单独的控制信号来控制开关SWIN。
在图2输入部分中，在TV模式下，开关二极管D1有效地对加有FM无线电信号的输入端FMIN短路。这就特别地提高了高波段TV信号的接收质量。其解释如下。
与输入端FMIN相连的输入源，可能不具有十分确定的阻抗。例如，很可能用户只连接了一根导线，通常这也足可以以令人满意的质量接收本地FM无线电台的信号。这种线状天线的阻抗是相当不确定的，而且该阻抗在TV频率范围即48MHz至855MHz范围内有相当大的变化。如果输入端FMIN没有与TV-RF输入电路充分隔离，这就会影响到在与输入端TVIN连接的输入源和相关的输入滤波器RFI-H/-M/-L之间的功率匹配。
在TV模式下，开关二极管D2和D4提供了隔离。然而，在TV模式下，开关二极管D2和D4被反相偏置并具有寄生电容。结果，隔离随着频率的增加变得越来越弱。例如，取决于与输入端FMIN相连接的线状天线，可能出现不够强的TV信号功率被传送到相关的输入滤波器的情况。特别是高波段TV信号会受到这样的影响。在TV模式下，可以通过有效地短路输入端FMIN来解决上述问题。
在图2输入部分中，正如已经提到的，通过开关二极管D2和D4(它们是背靠背放置在一起的)提供了这种隔离。这种附加的特性也提高了高波段信号的接收质量，对此将解释如下。在实际中，隔离输入端FMIN的寄生电容会与连线的寄生电感一起例如形成一个寄生谐振电路，产生不良的匹配。例如，通过平分寄生电容，寄生谐振电路可被充分失谐，以获得良好的功率匹配。
图2输入部分包含一个与开关二极管D3串联在一起的电阻R2。取决于开关二极管D3的状态，电阻R2影响或不影响输入滤波器RFI-L的特性，这已作了详细显示。输入滤波器RFI-L基本上是一个并联谐振电路，它包括一个电感L4。在FM模式下，开关二极管D3是不导通的，因此电阻R2被有效地与具有相对较高的品质因数的并联谐振电路隔离。然而在TV模式下，开关二极管D3导通且电阻R2有效地降低了输入滤波器RFI-L中并联谐振电路的品质因数。这就产生了有益的作用，即在FM模式下，输入滤波器RFI-L具有的带宽比在TV模式时窄。
在图2输入部分中，输入端FMIN经过一个RF输入滤波器与开关二极管D1和D4相连接。FM输入滤波器是由两个电感L5和L6及一个电容C1构成的。图2中没有参考符号的元件被用于恰当地耦合AC(交流)信号和/或DC(直流)信号，正如本领域的那些技术人员会很快明白。因此，这些元件不需要在本说明书中进一步讨论。
图3以电路图的形式显示一个优选的输入部分，用于将输入端TVIN和FMIN的信号传送至图1调谐器的低波段、中波段和高波段支路。象图2输入部分一样，图3输入部分基于在US-A4,851,796中描述的现有技术的TV-RF输入电路。然而，根据本发明的本实例，在图3输入部分中，输入端TVIN的低波段TV信号以不同于图2的输入部分的方式被发送至低波段支路。在图3中输入部分中，低波段TV信号经高波段支路中的输入滤波器RFI-H被加到输入滤波器RFI-L上。
在图3中，详细显示了高波段支路中的输入滤波器RFI-H，低波段TV信号是通过它被传送的。输入滤波器RFI-L包含一个电感LH，一个变容二极管CHvar和一个电容CHpad，它们构成了一个并联谐振电路。在这个并联谐振电路中的信号经过一个由电感LHtap和电容CHtap组成的串联装置被分接(tapped off)。输入滤波器中的电感LH具有的值应适合于在高波段时调谐并联谐振电路。因此，可以使LH在低波段时具有一个相当小的阻抗，这样通过近似，可把它看作为在低波段时是短路。
图3输入部分包含三个开关二极管D1A、D2A和D3A，而不是图2输入部分的四个开关二极管。当开关二极管D1A导通时，输入滤波器RFI-H中的并联谐振电路的一端被有效地接地。然而，当开关二极管D1A不导通时，低波段TV信号会经输入滤波器RFI-H被传送到输入滤波器RFI-L。为进行这样的传送，开关二极管D2A应处于导通状态。当切换至非导通状态时，开关二极管D3A提供了输入端FMIN相对于TV-RF电路的良好的隔离。在图3输入部分中没有提供用于有效地短路输入端FMIN的开关二极管(类似图2中的开关二极管D1)。
图3输入部分可分为四个切换状态：TV-低，TV-中，TV-高和FM。下面的表1列出了在开关状态与三个开关二极管中的每一个二极管的状态之间的关系。在表1中，0代表相关开关二极管处于非导通状态，1则代表其处于导通状态。表1
    D1A     D2A     D3A
  TV-低     0     1     0
  TV-中     0     0     0
  TV高     1     0     0
  FM     1     0     1
在图3中，三个开关二极管D1A、D2A和D3A中的每一个二极管分别接收各自的控制信号S(D1A)、S(D2A)和S(D3A)。这些控制信号可以例如经过一个波段切换逻辑电路(未示出)从锁相环电路PLL中获得。
在TV高波段切换状态，任何在输入端FMIN不确定的阻抗与高波段支路已被很好地隔离，因为所有三个开关二极管D1A，D2A，D3A都可有效地产生那种隔离功能。在TV高波段切换状态，开关二极管D2A和D3A是不导通的，而开关二极管D1A是导通的。在FM切换状态下，开关二极管D3A导通，用于将输入端FMIN的FM无线电信号传送至低波段支路。开关二极管D1A和开关二极管D2A为非导通，用于使输入端TVIN与低波段支路隔离。
在图3的输入部分中，电感L1A与电阻R2串联，电阻R2的功能已经参照图2进行了解释。电感UA在TV模式下和在FM模式下不同地调谐输入滤波器RFI-L。参照图1调谐器，由于该滤波器的通带切换在调谐中的差别可有益地用于补偿带通滤波器BPF-L的任何失谐。选取电感L1A合适的值，输入滤波器RFI-L与带通滤波器BPF-L的通频带基本上相匹配。
在图3中没有参考符号的元件被用于恰当的耦合AC(交流)信号和/或DC(直流)信号，正如本领域的那些技术人员会很快明白。因此，这些元件不需要在本说明书中进一步讨论。
图4显示了包含图1调谐器TUN的一个多媒体设备的实例。图1调谐器TUN在一块添加卡PCAO上实现，此添加卡被插在多媒体设备的添加卡插槽HOL中。除了图1调谐器TUN外，添加卡还包括TVIF信号处理电路TVIFC和FMIF信号处理电路FMIFC。后者电路通过一个IF分离滤波器IFSF接收由图1调谐器TUN提供的中频信号IFS。图1调谐器TUN、IF分离滤波器IFSF和TVIF信号处理电路TVIFC被封装在一个屏蔽金属盒SMB中。这个带有上述各部分的屏蔽金属盒SMB被照此制造并销售给添加卡生产商。
图4多媒体设备包括一个用户接口UIF，一个控制单元CCU，一个图像显示装置PDD，一个声音再生单元SRU。用户通过用户接口UIF选择想要的接收信号。例如，他可以在键盘上输入一个程序数字，该键盘也是用户接口UIF的一部分。控制单元CCU以这样的方式有效地控制添加卡PCAO，即图1调谐器TUN选择想要的接收信号。例如，控制单元CCU提供储存在内存(未示出)中的指令，它们与想要的接收信号的频率和接收类型：FM或TV有关。这些指令以调谐器控制数据TCD的形式提供给图1调谐器TUN。添加卡PCAO提供例如从想要的接收信号中获得的音频和/或视频信息，这些信息可在控制单元CCU中进一步被处理。这些音频和/或视频信息分别经过音频再生单元SRU和图像显示装置PDD被提供给用户。
显然，本发明的实现方式可能不同于上面描述的例子。在那方面，权利要求中的任何参考符号都不能构成对所涉及的权利要求的限制。为指明本发明所要求保护的范围远超过上面描述的例子，下面作一些最后的注释。
应当指出，本发明不只限于组合的TV和FM无线电信号的接收，也不限于两种不同类型的接收信号或两种输入端，例如输入端TVIN和FMIN。如果需要，可使用更多的输入端。
此外，本发明不只限于在多媒体应用中。本发明可被用于包含有接收机的任何设备中，例如TV接收机和磁带录像机。
还应指出的是本发明不只限于如图1所示的三波段调谐器概念上。理论上，本发明可应用于任何调谐器概念，例如在一个两波段调谐器概念中。
还应进一步指出的是本发明不只限于在使用如US-A4,851,796中描述的RF-TV输入电路。
最后，应当指出，可使用更多或更少的开关二极管。例如，在图2输入部分中，开关二极管D2和D4中的任何一个可被省去。例如开关二极管D4可由一个电容器所替代。

Claims (5)

1.一种用于接收第一类型接收信号和第二类型接收信号的接收机，该接收机包括：
一个用于接收接收信号的输入部分(TVIN，FMIN，SWIN)；
一个用于根据接收信号提供中频信号(IFS)的调谐器
(TUN)；
一个被连接来在接收所述第一类型接收信号时处理所述中频信号(IFS)的第一中频信号处理装置(TVIFC)；以及
一个被连接来在接收所述第二类型接收信号时处理所述中频信号(IFS)的第二中频信号处理装置(FMIFC)，
其特征在于，所述输入部分(TVIN，FMIN，SWIN)包括多个可把接收信号加到其上的输入端(TVIN，FMIN)。
2.一种如权利要求1中要求的接收机，其特征在于，所述输入部分(TVIN，FMIN，SWIN)包括一个开关(SWIN)，用于有效地隔离所述多个输入端中的至少一个输入端与调谐器(TUN)的连接。
3.一种如权利要求2中要求的接收机，其特征在于，所述调谐器(TUN)是多波段类型的调谐器，用于根据接收信号的频率在多条支路(RFI-L..，RFI-M..，RFI-H..)之一上处理接收信号；其中，所述开关(SWIN)被连接到所述多条支路之一(RFI-L..)的一个输入端上。
4.一种用于接收第一类型接收信号和第二类型接收信号的调谐器，该调谐器包括：
一个用于接收接收信号的输入部分(TVIN，FMIN，SWIN)；
一个用于根据接收信号提供中频信号(IFS)的混频器-振荡器装置(MOIC)；
其特征在于，所述输入部分(TVIN，FMIN，SWIN)包括多个可把接收信号加到其上的输入端(TVIN，FMIN)。
5.一种多媒体设备包括：
一个如权利要求1中要求的接收机；以及
一个用于控制所述接收机和用于处理数据信号的控制单元(CCU)。
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