DE60005328T2 - Zwischenfrequenzsignalverarbeitungsgerät - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft die Zwischenfrequenz (ZF)-Signalverarbeitung.
  • Hintergrundinformationen
  • 1 ist ein Beispiel eines bekannten Tuners und einer ZF-Signalverarbeitungsvorrichtung, die allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Diese Tuner- und ZF-Signalverarbeitungsvorrichtung 10 dient zur Anwendung mit analogen Signalen einer bestimmten Sendenorm, wie NTSC, PAL und SECAM. Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine NTSC-Anwendung der Erfindung als eine beispielhafte Ausführungsform.
  • Das Tuner/ZF-System 10 enthält einen Tuner 12 (mit einem HF-Eingang 14 und einem ZF-Ausgang 16), ein oder mehrere ZF-Filter 18 und einen ZF-Signalprozessor 20. Der ZF-Ausgang 16 des Tuners liegt bei der genormten Frequenz (z. B. dem gewünschten Kanalspektrum, zentriert bei 44 MHz, Bildträger bei 45,75 MHz und Tonträger bei 41,25 MHz). Das oder die ZF-Filter 18, die im Allgemeinen aus einem sogenannten SAW (surface acoustic wave = Oberflächenwellen)-Filter für so genannte Intercarrier-ZF-Systeme oder zwei SAWF für parallele Bild- und Ton-ZF-Systeme bestehen, lassen den gewünschten Kanal durch und unterdrücken alle andere Kanäle. In dem Parallelsystem läßt ein SAW-Filter nur das gewünschte Tonsignal durch, und der andere überträgt nur das gewünschte Bildsignal. In beiden Fällen enthalten die Filterkennlinien eine so genannte "Nyquistflanke" über den Doppelseitenbandbereich des Bild-ZF-Spektrums. Das gefilterte Signal wird einer bekannten ZF-Verarbeitungsschaltung 20 zugeführt, die allgemeine Aufgaben durchführt, wie die Demodulation, die AGC-Erzeugung und dergleichen und liefert ein verarbeitetes Basisband-Videoausgangssignal zu einer Videoverarbeitungsschaltung. Die Videoverarbeitungsschaltung führt konventionelle Funktionen durch, wie die Farbdemodulation und andere Funktionen wie Helligkeits-, Farbton- und Farbsättigungssteuerung und dergleichen.
  • Mit der Einführung des digitalen Fernsehens (DTV = digital television) und speziell des digitalen terrestrischen Fernsehens wie HDTV (high definition television) werden Fernsehempfänger und ihre entsprechenden Tuner/ZF-Systeme benötigt, die eine einwandfreie Abstimmung und Filterung für die Verarbeitung der NTSC- und DTV-Signale bewirken.
  • 2 zeigt eine Änderung des Systems von 1 nur für NTSC zur Bildung eines Tuner/ZF-Systems 22, das für NTSC- und DTV-Empfang benutzt werden kann. In 2 ist ein Tuner 24 so geändert, dass er den Empfang von NTSC- und DTV-Signalen bewirkt. Umsetzsignale werden derart geeignet gewählt, dass beide Typen von Signalen eine gemeinsame ZF-Signalfrequenz (z. B. ungefähr 44 MHz) erzeugen. Zwei SAW-Filter 26 und 28 liegen parallel zu dem Ausgang des NTSC/DTV-Tuners. Das SAW BPF #1 26 enthält spezifische Anforderungen für den DTV-Signalempfang und die Verarbeitung, während das SAW BPF #2 28 spezifische Anforderungen für den Empfang und die Verarbeitung des NTSC-Signals enthält. Z. B. haben das SAW BPF #1 26 und das SAW BPF #2 28 eine Mittenfrequenz von ungefähr 44 MHz. Jedoch hat das SAW BPF #1 eine flache Durchlasskennlinie, während das SAW BPF #2 die Kennlinien aufweist, die oben für das oder die ZF-Filter 18 in 1 beschrieben wurden. Das gefilterte DTV-Signal wird der digitalen ZF-Verarbeitungsschaltung 30 zugeführt. Die digitale ZF-Verarbeitungsschaltung 30 liefert das gefilterte und verarbeitete DTV-Signal zu der (nicht dargestellten) digitalen Strecke (d. h. dem Decoder). Das gefil terte NTSC-Signal wird der NTSC-ZF-Verarbeitungsschaltung 32 zugeführt. Die NTSC-ZF-Verarbeitungsschaltung 32 liefert das gefilterte und verarbeitete NTSC-Signal zu der (nicht dargestellten) Videoverarbeitungsschaltung.
  • Aufgrund der Anforderungen für einen flachen Durchlassbereich für DTV-Signale hat der DTV/NTSC-Tuner 24 in 2 eine größere Bandbreite als der NTSC-Tuner 12 in 1. Daher ist das System 22 in 2 für die NTSC-Nachbarkanalunterdrückung nicht so gut wie das System 10 in 1.
  • In der EP-A-0 808 060 ist eine ZF-Signalverarbeitungsschaltung für analoge und digitale Fernsehsignale dargestellt, in der ein ZF-Signal über ein erstes SAW-Filter und dann über ein zweites SAW-Filter läuft. Eine integrierte Schaltung enthält Eingänge für digitale ZF-Signale, die dem Ausgang des ersten SAW-Filters zugeführt werden, und Eingänge zur Verarbeitung der analogen ZF-Signale, wobei diese Eingänge mit dem Ausgang des zweiten SAW-Filters verbunden sind. Die integrierte Schaltung enthält außerdem einen Schalter zur Umschaltung zwischen dem digitalen und dem analogen Eingang in Abhängigkeit von dem Inhalt des ZF-Signals. In der US 5 283 653 ist ein dualer HDTV/NTSC-Empfänger dargestellt, der einen NTSC-Signalverarbeitungsbereich und einen HDTV-Signalverarbeitungsbereich enthält, die parallel zu dem ZF-Ausgang eines Tuners liegen.
  • Zusammenfassung
  • Eine ZF-Signalverarbeitungsanordnung zur Verarbeitung von analogen und digitalen Signalen ist in der vorliegenden Anmeldung dargestellt. Die Signalverarbeitungsanordnung enthält eine Signalquelle zum Liefern eines digitalen oder ei nes analogen ZF-Signals, ein erstes SAW Filter mit einem Ausgang zur Filterung des ZF-Signals, eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die mit dem Ausgang für die Verarbeitung eines gefilterten digitalen ZF-Signals verbunden ist, eine analoge Signalverarbeitungsschaltung, die mit dem Ausgang zur Verarbeitung verbunden ist, die die Filterung eines gefilterten analogen Signals enthält.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt:
  • 1 (Stand der Technik) ist ein Blockschaltbild einer konventionellen NTSC-Tuner/ZF-Konfiguration zur Verarbeitung von NTSC-Fernsehsignalen,
  • 2 ist ein Blockschaltbild einer parallelen DTV/NTSC-Tuner/ZF-Konfiguration zur Abstimmung auf DTV- und NTSC-Signale,
  • 3 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer dualen DTV/NTSC-Tuner/ZF-Vorrichtung mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung,
  • 4 ist ein detailliertes Blockschaltbild und zeigt eine praktische Ausführung und zusätzliche Merkmale der Ausführungsform von 3,
  • 5 ist ein Diagramm des Tuner-Frequenzgangs zum Vergleich des Frequenzgangs eines konventionellen Nur-NTSC-Tuners mit dem der Ausführungsformen der 3 und 4,
  • 6 ist ein Diagramm eines Tuner-Frequenzgangs zum Vergleich der Selektivität eines konventionellen Nur-NTSC- Empfängers mit dem der Ausführungsformen der 3 und 4 der vorliegenden Erfindung, und
  • 7 ist ein Tuner-Frequenzgang und zeigt bestimmte Aspekte der Ton-Zwischenfrequenz (SIF)-Verarbeitung für die Ausführungsform von 4.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Die vorliegende Erfindung erkennt, dass die Führung des NTSC-Signals über ein SAW BPF #1 (d. h. Verbindung des Eingangs des SAW BPF #2 mit dem Ausgang des SAW BPF #1 anstatt mit dem Tunerausgang) eine erstaunliche bessere Unterdrückung des Nachbarkanals sowie von Störsignalen bildet als das in 1 dargestellte System 10. Diese Änderung ist in 3 dargestellt. Diese Vorteile sind nennenswert, da eine NTSC-Nachbarkanalunterdrückung (1. Nachbarkanal, 2. Nachbarkanal usw.) ein Parameter ist, der nennenswert wichtiger wird während der HDTV-Übergangsperiode, in der VHF und UHF auf Frequenzzuordungen des Nachbarkanals unter einem Tabu ("taboos") (d. h. Einschränkungen) stehen beseitigt oder nennenswert verringert werden, um einen größeren spektralen Bereich für die neuen terrestrischen HDTV-Übertragungskanäle verfügbar zu machen, während die laufenden terrestrischen NTSC-Kanalzuordnungen unbeeinflußt bleiben.
  • Ein vereinfachtes Schaltbild des NTSC/DTV-Tuner/ZF-Signalprozessors der vorliegenden Erfindung ist in 3 dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet. Ein detaillierteres Schaltbild, das weitere Merkmale des Tuner/ZF-Signalprozessors 40 der vorliegenden Erfindung zeigt, ist in 4 dargestellt. Die 3 und 4 zeigen, dass der Eingang zu dem NTSC SAW-Filter von dem Ausgang eines DTV SAW-Filters abgenommen wird. Somit wird das empfangene NTSC-Signal "doppelt gefiltert".
  • In vorteilhafter Weise liefern die Konfigurationen der 3 und 4 eine nennenswerte Verbesserung in der NTSC-Nachbarkanalunterdrückung sowie der Unterdrückung der anderen, außerhalb des Bandes liegenden unerwünschten Signale, verglichen mit den Beispielen der 1 und 2.
  • In 3 ist der NTSC/DTV-Tuner/ZF-Signalprozessor 40 mit Umsetzfrequenzen versehen, die eine einheitliche ZF-Ausgangssignalfrequenz (z. B. 44 MHz) für den NTSC- und den DTV-Empfangsmodus ergeben. Der NTSC/DTV-Tuner/ZF-Signalprozessor 40 enthält einen einzigen Umsetztuner 42, der NTSC- und DTV-Signale empfangen kann. Der Tuner 42 liefert empfangene NTSC- und DTV-Signale zu einem ersten SAW-Filter 44. Der Ausgang des ersten SAW-Filters 44 wird einem zweiten SAW-Filter 46 und einer digitalen ZF-Verarbeitungsschaltung 48 zugeführt. Die digitale ZF-Verarbeitungsschaltung 48 empfängt das gefilterte Signal von dem ersten SAW-Filter 44 und liefert ein nahezu-Basisbandausgangssignal zu der digitalen "Strecke" oder der Decoderschaltung (siehe 4).
  • Wenn ein NTSC-Signal empfangen wird, wird das empfangene Signal dem ersten SAW-Filter 44 zugeführt. Das erste SAW-Filter 44 filtert das empfangene NTSC-Signal und liefert das gefilterte Signal zu dem zweiten SAW-Filter 46. Das ZF-Signal läuft dann über beide Filter zur Zuführung zu der NTSC-ZF-Verarbeitungsschaltung 50 und verringert dadurch die oben beschriebenen unerwünschten Wirkungen der Nachbarkanalstörung.
  • 4 ist eine praktische Ausführung von 3 und enthält mehrere Details. Mit der derzeitigen Technologie nach dem Stand der Technik können die für das -DTV-ZF-Signal benötigten Filterkennlinien nicht mit einem einzigen SAW-Filter erreicht werden, wie es durch das SAW BPF #1 44 in 3 dargestellt ist. D. h., die Selektivitätsanforderungen können nicht ohne übermäßigen Kostenaufwand erfüllt werden. Der übermäßige Kostenaufwand würde letztlich in einem System mit einer schlechteren Rauschzahl oder ernsthaften Linearitätsanforderungen für einen Vorverstärker resultieren. In der Praxis werden das benötigte Filter und Leistungseigenschaften dadurch erreicht, dass zwei identische SAW-Filter in Kaskade geschaltet werden, ein digitales SAW #1 und eine digitales SAW #2 mit Verstärkern Post-amp (Nachverstärker) 54 und Pre-amp (Vorverstärker) zwischen den Stufen, wie 4 zeigt. Wenn somit ein DTV-Signal durch den NTSC/DTV-Tuner 42 gewählt wird, wird es durch die Kaskadenschaltung aus dem digitalen SAW #1, dem Post-amp 54, dem Pre-amp 56 und dem digitalen SAW #2 58 verarbeitet und einer zweiten Converterschaltung 60 zugeführt.
  • Der Post-amp 54 bildet eine optimale Lastimpedanz für das digitale SAW #1 44 und kompensiert dessen Verluste. Auf ähnliche Weise bildet der Pre-amp 56 eine optimale Quellenimpedanz für das digitale SAW #2 58 und kompensiert dessen Verluste. Der Ausgang von der zweiten Converterschaltung 60 wird durch den A/D-Converter 76 von einem analogen Signal in ein digitales Signal umgesetzt. Der digitale Prozessor 78 demoduliert das digitale Signal und trennt das Bildsignal und das Tonsignal, und die Signale werden durch ein Paar von Digital/Analog-Convertern 80 in das analoge Format zurückumgesetzt.
  • Wenn durch den NTSC-DTV-Tuner 42 ein NTSC-Signal gewählt wird, bestehen getrennte Wege für das Bildsignal und das Tonsignal. Das Bildsignal wird durch das digitale SAW #1 44 und den Post-amp 54 verarbeitet, bevor es durch den Pre-amp 64 und das konventionelle NTSC-Bild-SAW #3 66 verarbeitet und dem NTSC-Processor 68 zugeführt wird. Wenn die Tonträgerfrequenz an der Bandkante des digitalen SAW #1 44 liegt und die geneigte Frequenzkennlinie durch das Tonsignal unerwünschte Wirkungen ausführt (siehe 7), läuft das Tonsignal nicht über das digitale SAW #1 und den Post-amp 54. Stattdessen wird das Tonsignal durch den Pre-amp 70 und das NTSC-Ton-SAW #4 72 für den NTSC-ZF-Prozessor 68 verarbeitet. Der Pre-amp 64 bildet eine optimale Quellenimpedanz für das NTSC-Bild-SAW #3 66 und kompensiert dessen Verluste.
  • Auf ähnliche Weise bildet der Pre-amp 70 die optimale Quellenimpedanz für das NTSC-Ton-SAW #4 und kompensiert dessen Verluste. Die Verarbeitung des Bildsignals durch das digitale SAW #1 44 und den Post-amp 54 liefert den Vorteil einer besseren Selektivität (Nachbarkanalunterdrückung und Störsignalunempfindlichkeit). Der NTSC-ZF-Prozessor demoduliert das Bildsignal und das Tonsignal und liefert zusammengesetzte Video- und Audio-Basisbandausgänge.
  • Der zweite digitale ZF-Converter 60 und der NTSC-ZF-Prozessor erzeugen HF-AGC-Steuersignale, die einem HF-AGC-Schalter 74 zugeführt werden. Der Ausgang des HF-AGC-Schalters 74 steuert die Verstärkung des NTSC/DTV-Tuners 42. Auf ähnliche Weise werden das Bildsignal und das Tonsignal des NTSC-ZF-Prozessors 68 und des D/A-Converters 80 einem Audio/Video-Selektions- und Wiedergabeprozessor 82 zugeführt, dessen Ausgang eine interne oder eine externe Wiedergabeeinheit 84 steuert. Wenn das System in einer neuen Lage aufgebaut wird, ermittelt ein automatisches Einrichtungsverfahren, welcher Signaltyp (NTSC oder DTV) derzeit auf jedem Kanal anwesend ist, und speichert die Ergebnisse in einem (nicht dargestellten) Speicher. Dann benutzt immer dann, wenn ein neuer Kanal gewählt wird, der (nicht dargestellte) System-Microprozessor die in dem Speicher gespeicherten Daten zur richtigen Einstellung des HF-AGC-Schalters 74 und des Audio/Video-Wahlschalters 82.
  • 5 vergleicht den Frequenzgang des Nur-NTSC-Tuners 12 (Figur 1) und des NTSC/DTV-Tuners 42 (4) der vorliegenden Erfindung. Die größere Handbreite (d. h. die geringere Selektivität) des NTSC/DTV-Tuners ist eine negative Folge davon, dass er in der Lage ist, die Anforderungen an die Flachheit des Durchlassbandes für DTV-Signale aufrechtzuerhalten.
  • 6 vergleicht den Frequenzgang des Nur-NTSC-Tuners 12 (1) mit dem Frequenzgang durch den NTSC/DTV-Tuner 42, des digitalen SAW #1 44 und des Post-amp 54 (4). Da der Frequenzgang der darauffolgenden Schaltungen für beide Systeme derselbe ist, zeigt dieses den beachtlichen Vorteil dadurch, dass das NTSC-ZF-Bildsignal über das digitale SAW #1 44 und den Post-amp 54 läuft, anstatt direkt zu dem Eingang des Pre-amp 64 in den NTSC-ZF 50 zu laufen. Durch diese Lösung wird die relativ geringe Selektivität des NTSC/DTV-Tuners 42 mehr als kompensiert oder überkompensiert. Diese Selektivität der vorliegenden Erfindung, wie sie 6 zeigt, zeigt eine ausgezeichnete Nachbarkanalunterdrückung und Störsignalunempfindlichkeit.
  • Es sei erwähnt, dass die Ausführungsform von 4 zwei SAW-Filter in dem DTV-Signalweg aufweist und das NTSC-Bildsignal nur über das erste dieser beiden SAW-Filter läuft. Das ist die bevorzugte Konfiguration, da sie die Selektivitätsanforderungen mit einer vernachlässigbaren Verschlechterung der Rauschzahl des Systems erfüllt. Der Verlauf des NTSC-Bildsignals über beide SAW-Filter in dem DTV-Signalweg ist aus der Sicht der Selektivität nicht notwen dig, und die zusätzliche Verschlechterung in der Systemrauschzahl kann nennenswert sein.
  • 7 ist eine Kurve und zeigt die Wirkungen des Durchlaufs des NTSC-Ton-ZF-Signals über das erste SAW-Filter 44 im Gegensatz zu der Umgehung des ersten SAW-Filters 44. Die durch den Verlauf des NTSC-Tonsignals über das erste SAW-Filter 44 erzielten Ergebnisse unterscheiden sich drastisch von den Ergebnissen durch die Umgehung des ersten SAW-Filters 44. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, wenn das Ton-ZF-Signal von dem einzigen Umsetztuner 42 direkt zu dem NTSC-Ton-SAW-Filter 42 geliefert wird, ist der Frequenzgang über den Tonkanal konstant. Das ist nicht der Fall, wenn das NTSC-Ton-ZF-Signal über das erste Filter 44 geführt wird. Es ist daher vorteilhaft für das NTSC-Ton-ZF-Signal, das erste SAW-Filter 44 zu umgehen.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung mit einem bestimmten Maß an Besonderheit beschrieben wurde, ist das so zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung an Beispielen erfolgte und dass Änderungen in Details der Anordnung vorgenommen werden können, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen. Z. B. können die analogen Fernsehsignale PAL- und SECAM-Fernsehsignale sein, und die digitalen Fernseh (DTV)-Signale können QAM- und digitale VSB-Fernsehsignale sein. Außerdem kann die DTV-Signalverarbeitung hinter dem digitalen SAW #2 eine andere Lösung anwenden (z. B. A/D-Umsetzung und eine digitale Demodulation unmittelbar hinter den digitalen SAW #2).

Claims (9)

  1. Signalverarbeitungsanordnung mit: einer Signalquelle (42) zur Lieferung eines digitalen oder analogen ZF-Signals, einem ersten SAW-Filter (52), das mit der Signalquelle (42) verbunden ist und einen Ausgang zur Filterung der ZF-Signale aufweist, mit dem Ausgang verbundenen digitalen Signalverarbeitungsmitteln (58, 60, 76, 78) zur Verarbeitung eines gefilterten digitalen ZF-Signals, gekennzeichnet durch mit dem Ausgang verbundene erste analoge Signalverarbeitungsmittel (64, 66, 68) zur Verarbeitung nur der Bildkomponente eines analogen ZF-Signals und mit der Signalquelle (42) verbundene zweite analoge Signalverarbeitungsmittel (70, 72, 68) zur Verarbeitung nur der Tonkomponente des analogen ZF-Signals, wobei somit das erste SAW-Filter (52) umgangen wird.
  2. Signalverarbeitungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die digitalen Signalverarbeitungsmittel (58, 60, 76, 78) ein zweites SAW-Filter (58) für eine doppelte Filterung des gefilterten ZF-Signals enthalten.
  3. Signalverarbeitungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die ersten analogen Signalverarbeitungsmittel (64, 66, 68) ein drittes SAW-Filter (66) zur doppelten Filterung der Bildkomponente des gefilterten analogen ZF-Signals enthalten.
  4. Signalverarbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die digitalen Signalverarbeitungsmittel (58, 60, 76, 78) ermitteln können, ob das gefilterte ZF-Signal einen analogen oder digitalen Inhalt aufweist, und eine Sperrung des gefilterten ZF-Signals gegenüber der Weiterleitung aufgrund der Ermittlung, dass das gefilterte ZF-Signal einen analogen Inhalt enthält, bewirken, und die ersten und die zweiten analogen Signalverarbeitungsmittel (64, 66, 68, 70, 72) ermitteln können, ob das gefilterte ZF-Signal einen analogen oder einen digitalen Inhalt enthält, und eine Sperrung des gefilterten ZF-Signals gegenüber einer Weiterleitung dadurch aufgrund der Ermittlung bewirken, dass das gefilterte ZF-Signal einen digitalen Inhalt enthält.
  5. Signalverarbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die digitalen Signalverarbeitungsmittel eine Kaskadenschaltung des ersten digitalen SAW-Filters (52), eines Nachverstärkers (54), eines Pufferverstärkers (56), eines zweiten SAW-Filters (58) und eines zweiten Converters (60) enthalten.
  6. Signalverarbeitungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die ersten analogen Signalverarbeitungsmittel (64, 66, 68) einen ersten Pufferverstärker (64) mit einem mit dem Ausgang des Nachverstärkers (54) verbundenen Eingang, und ein analoges SAW-Filter (66) und einen analogen ZF-Prozessor (68) für die Erzeugung eines zusammengesetzten Videosignals für ein Wiedergabemittel enthalten.
  7. Signalverarbeitungsanordnung nach Anspruch 6, wobei die zweiten analogen Signalverarbeitungsmittel (70, 72, 68) einen zweiten Pufferverstärker (70) enthalten zum Empfang eines analogen Tonsignals von der Signalquelle (42) und ein analoges Ton-SAW-Filter (72) zur Filterung des analogen Tonsignals und zur Lieferung des gefilterten analogen Tonsignals zu dem analogen ZF-Prozessor (68).
  8. Verfahren zur Filterung von ZF-Signalen mit einem analogen oder einem digitalen Inhalt mit folgenden Schritten: Empfang eines ZF-Signals von einem Tuner (42), Filterung des ZF-Signals in einem ersten SAW-Filter (52) und Lieferung des gefilterten ZF-Signals zu einer digitalen ZF-Schaltung (62) und einer analogen ZF-Schaltung (75), gekennzeichnet durch folgende Schritte: Lieferung des durch den Tuner (42) empfangenen ZF-Signals direkt zu einem Ton-SAW-Filter (72) zur Verarbeitung nur der Tonkomponente des analogen ZF-Signals im Fall eines analogen ZF-Signals und dadurch Umgehung des ersten SAW-Filters (52).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das erste SAW-Filter (52) nur für die Filterung der Bildkomponente des analogen ZF-Signals in dem Fall dient, dass ein analoges Signal empfangen wird.
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