JP2011511543A - 制御可能な減衰段を有するｉｆフィルタを備えるチューナおよび個別のチューナを備える受信機 - Google Patents

Abstract

チューナは、高周波信号を受信するためのＲＦ入力と、高周波信号をダウンコンバートするためのミキサを含むダウンコンバータと、ミキサの出力端に結合されたＩＦフィルタ（２１）と、ＩＦフィルタの出力端に結合されたＳＡＷフィルタと、後続する復調器のために増幅されたＩＦ信号を供給するためにＳＡＷフィルタの出力端に結合された利得制御ＩＦ増幅器とを備える。ＩＦフィルタは、特にチューナのノイズ性能を改善するために使用可能な、制御可能な減衰段（Ｄ）を含む。好ましい実施形態ではチューナは、アナログおよびデジタルテレビジョン信号の受信用に設計され、制御可能な減衰段は、アナログテレビジョン信号の受信の場合に、アナログテレビジョン信号の信号対雑音比を改善するために減衰をもたらす。減衰段はたとえば、減衰要素（Ｄ１〜Ｄ３）として１つまたは複数のバラクタダイオードを使用したスイッチング段を備える。

Description

本発明は、ＲＦ入力と、ＲＦ入力に結合されたミキサを含むダウンコンバータと、ミキサの出力端に結合されたＩＦフィルタと、ＩＦフィルタの出力端に結合されたＳＡＷフィルタと、利得制御ＩＦ増幅器とを備えるチューナに関する。本発明はまた、個別のチューナおよび復調器を備える受信機に関する。復調器は、特にアナログおよびデジタルテレビジョンチャンネルを復調するために設計される。

現在のテレビジョン受信機に用いられるチューナ回路は通常、２つのＶＨＦ帯および１つのＵＨＦ帯を受信するように適合された入力段と、それぞれのアナログおよび／またはデジタルテレビジョンチャンネルをダウンコンバートするためのミキサを有するダウンコンバータとを備える。通常、ＰＬＬ制御発振器を有する３帯域ミキサと、自動利得制御（ＡＧＣ）ＩＦ増幅器とを備えた集積化されたＩＣソリューションが用いられる。集積回路は、選択されたＲＦテレビジョンチャンネルを標準の中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバートする。ダウンコンバートされた信号は、集積回路に結合された外部フィルタ、たとえばＩＦバンドパスフィルタおよびＳＡＷフィルタによってフィルタリングされる。フィルタリングされた信号は、対応するテレビジョン標準規格に従ってＩＦ信号を復調するための後続する復調器に適当な信号を供給するために、ＡＧＣ増幅器によって増幅される。

この種の集積化チューナ回路としては、たとえばＩｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造されるＩＣ ＣＥ５０６０がある。このＩＣの基本ブロック図は図１に示され、これはＣＥ５０６０のデータシートに示されており、非特許文献１としてインターネットを通じて入手可能である。ＣＥ５０６０は、マルチバンドアナログ／デジタル地上波チューナおよび／またはケーブルチューナ用の高度の集積回路であり、テレビジョンチューナを組み立てるのにわずかな外部回路しか必要としない。

図１に示されるブロック図では、チューナはＲＦ入力１を備え、これは所望のテレビジョンチャンネルの最初の選択のための低雑音増幅器および同調可能なトラッキングフィルタ２に結合される。低雑音増幅器およびトラッキングフィルタ２の出力信号は、ＣＥ５０６０の第１の増幅器段３に結合され、これにはミキサ４が後続する。ミキサ４は、所望のテレビジョンチャンネルをダウンコンバートするためのＰＬＬ制御発振器部分５を含む周波数シンセサイザによって制御される。ダウンコンバートされた信号は次いで第２の増幅器段６に渡され、これには隣接チャンネルの除去およびインピーダンス変換をもたらすためのＩＦフィルタ７が後続する。ＩＦフィルタ７の出力信号は次いで、後続するアナログＳＡＷフィルタ９およびデジタルＳＡＷフィルタ１０のためにさらなる増幅をもたらすためのＳＡＷフィルタ駆動増幅器８へ進む。ＩＦフィルタ７は、たとえばコンデンサとインダクタを含むが増幅する半導体素子は含まない受動バンドパスフィルタである。

アナログＳＡＷフィルタ９の出力信号は、アナログテレビジョン信号の復調のためのアナログ復調器１２に結合される。デジタルＳＡＷフィルタ１０の出力は、利得制御ＩＦ増幅器１１に結合され、次いでデジタルテレビジョン信号の復調のためのデジタル復調器１３に結合される。増幅器１１は、制御信号１５を通じてデジタル復調器１３によって利得制御される。復調器１２、１３、およびチューナ回路ＩＣ１は、Ｉ２Ｃバス１６を通じて制御される。

一方では新しいデジタル復調器が市場に出ており、これはアナログＮＴＳＣ復調器も組み込んでおり、たとえばＭＩＣＲＯＮＡＳ社からの単一チップマルチスタンダード復調器ＤＲＸ ３９４ｙＪ、およびＡｕｖｉｔｅｋ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社からのＡＵ８５０１がある。これらの復調器は、ＤＴＶおよびアナログＮＴＳＣ受信用の単一チューナを用いた用途向けに設計され、デジタルおよびアナログＩＦ信号の両方に対して単一の差動ＩＦ入力を用いる。

文書番号Ｄ５５７４８−００１、２００６年２月

本発明のチューナは、高周波信号を受信するためのＲＦ入力と、高周波信号をダウンコンバートするためのミキサを含むダウンコンバータと、ミキサの出力端に結合されたＩＦフィルタと、ＩＦフィルタの出力端に結合されたＳＡＷフィルタと、後続する復調器のために増幅されたＩＦ信号を供給するようにＳＡＷフィルタの出力端に結合された利得制御ＩＦ増幅器とを備える。ＩＦフィルタは、特にチューナのノイズ性能を改善するために使用可能な、制御可能な減衰段を含む。

好ましい実施形態ではチューナは、アナログおよびデジタルテレビジョン信号の受信用に設計され、制御可能な減衰段は、アナログテレビジョン信号の受信の場合に、アナログテレビジョン信号の信号対雑音比を改善するために減衰をもたらす。減衰段は、たとえば１つまたは複数の減衰要素を使用したスイッチング段を備える。調査によれば一部の場合に、たとえばＮＴＳＣアナログテレビジョン信号を受信するときに、利得制御ＩＦ増幅器はかなりのノイズ寄与を生じることが示された。

テレビジョンチューナの利得制御ＩＦ増幅器は通常、デジタルテレビジョン信号の受信に必要な十分な感度を得るための高利得増幅器である。しかし現在のテレビジョン受信機の集積化チューナ回路で用いられるＩＦ増幅器は、低利得領域で動作するときに増加された雑音指数を示す。制御可能な減衰段を設けることにより、ノイズ性能、そしてまたチューナ回路の相互変調を改善することができる。有利には制御可能な減衰段は、ＩＦフィルタ内に実装することができる。

具体的にはＩＦフィルタは、差動の入力および出力を備え、減衰要素は、ＩＦフィルタのそれぞれの入力端子と出力端子の間に直列に配置される。さらに第３の減衰要素を含むことができ、これはＩＦフィルタの同調のためにコンデンサと直列に結合される。有利には減衰要素のためのバイアス電流は、デジタル制御集積化チューナ回路のハイ／ロースイッチング出力によって供給することができる。さらに、第１および第２の減衰要素のそれぞれに並列に結合された同調コンデンサを、減衰段の同調のために含むことができる。減衰要素のために、たとえばスイッチングダイオードまたはバラクタダイオード、トランジスタまたはＦＥＴを用いることができる。

本発明の他の態様では、チューナは受信機、特にテレビジョン受信機内に含むことができ、この受信機はチューナのＩＦ出力に単一の入力端で結合された復調器を備える。この種のテレビジョン受信機は、たとえばテレビジョンセット、セットトップボックス、ＰＣ ＴＶカード、またはデータ受信装置内に適用することができる。

次に本発明の好ましい実施形態について、概略図を参照して以下に例示としてより詳しく説明する。
従来技術による高度に集積化されたチューナ回路を使用したテレビジョン受信機の基本ブロック図である。 本発明によるＩＦフィルタを有するチューナを備えるテレビジョン受信機を示す図である。 図２に示されるＩＦフィルタの好ましい実施形態を示す図である。 集積化チューナ回路を用いた応用例における図３に示されるＩＦフィルタの図である。

図２は、本発明によるチューナ２０と、テレビジョン信号を復調するための復調器２３とを備えるテレビジョン受信機を示す。チューナ２０は、高周波信号を受け取るため、特にアナログおよびデジタルテレビジョン信号を受け取るためのＲＦ入力１を備える。ＲＦ入力１には集積化チューナ回路ＩＣ１、この実施形態ではアナログおよびデジタルテレビジョン信号用の高度に集積化されたデジタル制御チューナ回路たとえば前述のＩＣ ＣＥ５０６０が結合される。集積化チューナ回路ＩＣ１は、ＵＨＦおよびＶＨＦ信号のための入力を備え、これらは図１に関して述べたように、低雑音増幅器およびトラッキングフィルタ２によってＲＦ入力１に結合される。

集積化チューナ回路ＩＣ１には、入力端と出力端によって外部ＩＦフィルタ２１が結合され、これは外部ＳＡＷフィルタ２２の前に配置され、ＳＡＷフィルタ２２も入力端と出力端によってＩＣ１に結合される。ＳＡＷフィルタ２２は、この実施形態ではダウンコンバートされたアナログテレビジョン信号をフィルタリングするため、およびダウンコンバートされたデジタルテレビジョン信号をフィルタリングするためのチャンネルフィルタとして用いられる。ＳＡＷフィルタ２２の出力端は、ＩＣ１の内部の利得制御ＩＦ増幅器１１の入力端に結合され、ＩＦ増幅器１１は出力端にてＩＣ１のＩＦ差動出力１４を通じて後続する復調器２３に結合される。ＩＦ増幅器１１は、図１に関して述べたように復調器２３によって供給される制御信号１５によって制御される。集積化チューナ回路ＩＣ１はさらに、図１に関連して述べたように、ミキサ、ＰＬＬ制御発振器、および追加の増幅器段を備える。復調器２３は、たとえば前述のようなＡｕｖｉｔｅｃ社の集積回路ＡＵ８５０１である。ＩＦフィルタ２１はまた、段間フィルタとして知られている。

復調器２３の最適化された動作を得るために、ＩＦフィルタ２１は、アナログテレビジョン信号の受信の場合に増加された減衰をもたらすための制御可能な減衰段、たとえばスイッチング段を含む。ＩＦフィルタ２１は、減衰要素として１つまたは複数のスイッチングダイオードまたはバラクタダイオードまたはトランジスタまたはＦＥＴを含むことができる。チューナ２０と、復調器２３とを備えたテレビジョン受信機は特に、たとえばアナログおよびデジタル地上波放送テレビジョン信号の受信をもたらすセットトップボックスおよびテレビジョンセットに適用可能である。

制御可能な減衰段Ｄを備えるＩＦフィルタ２１の好ましい実施形態の回路図は、図３に示される。ＩＦフィルタ２１は、差動入力ポートＰ１、差動出力ポートＰ２、コイルＬ１〜Ｌ４、およびコンデンサＣ２〜Ｃ６を備える。コンデンサＣ２は、端子３０、３２を接続する信号ライン３４内に配置された結合コンデンサであり、コンデンサＣ３は、端子３１、３３を接続する信号ライン３５内に配置された結合コンデンサである。コンデンサＣ４〜Ｃ６、およびコイルＬ１〜Ｌ４は、ＩＦフィルタ２１の周波数決定要素である。ＩＦフィルタ２１はバンドパスフィルタ、たとえば１０ＭＨｚの帯域幅を有するチェビシェフフィルタであり、インピーダンス変換ならびに隣接チャンネルの除去をもたらす。

この実施形態では制御可能な減衰段Ｄは、バラクタダイオードであるダイオードＤ１〜Ｄ３を備え、これらは出力ポートＰ３および抵抗器Ｒ２〜Ｒ４を通じてスイッチングＤＣ電圧を印加することによりスイッチングダイオードとして用いられる。出力ポートＰ３はたとえば、集積化チューナ回路ＩＣ１のハイ／ロースイッチング出力である。ダイオードＤ１〜Ｄ３の容量を変化させることにより、減衰段Ｄの減衰値を制御することができる。別法として、また他の任意のスイッチングダイオード、たとえばＰＩＮダイオード、トランジスタまたはＦＥＴも、制御可能な減衰段Ｄのための減衰要素として用いることができる。

入力Ｐ１は、第１および第２の入力端子３０、３１を有する差動入力であり、出力Ｐ２は、第１および第２の出力端子３２、３３を有する差動出力である。第１のダイオードＤ１は、第１の入力端子３０と第１の出力端子３２の間に直列に配置され、第２のダイオードＤ２は、第２の入力端子３１と第２の出力端子３３の間に直列に配置される。減衰段Ｄの減衰特性を改善するために、ダイオードＤ１に対してはコンデンサ７が、ダイオードＤ２に対してはコンデンサＣ８が並列に配置される。コンデンサＣ５は、信号ライン３４を信号ライン３５と結合し、第３のダイオードＤ３は、信号ライン３４と信号ライン３５の間にコンデンサＣ５と直列にスイッチングダイオードとして配置される。

スイッチング出力Ｐ３は、２つのＤＣ出力電圧を供給し、第１の出力電圧はアナログテレビジョン受信、特にＮＴＳＣ受信のために用いられる最適化状態用であり、第２の出力電圧はデジタルテレビジョン受信のために用いられる通常状態用である。出力Ｐ３の出力電圧がローのときは減衰段Ｄは通常状態にあり、高い容量を生じるようにバラクタダイオードＤ１〜Ｄ３に順バイアスが供給され、このときは本質的に減衰回路網Ｄの減衰は無い。最適化状態では、逆バイアスがバラクタダイオードＤ１〜Ｄ３に供給され、このときはその容量は低く、たとえば１，２ｐＦである。コンデンサＣ７およびＣ８は最適化状態では直列容量を増加させ、減衰段Ｄの改善された性能を得るためにダイオードＤ１、Ｄ２の減衰効果を低減する。コンデンサＣ７、Ｃ８は、通常状態ではダイオードＤ１、Ｄ２によってバイパスされる。ダイオードＤ３が順バイアスとなる通常状態では、Ｄ３は高い容量を有し、コンデンサＣ５のフィルタリング機能を可能にするための短絡として働く。

減衰段Ｄは、ＩＦフィルタ２１の周波数決定回路要素と共に、シミュレーションソフトウェアを用いることによって設計および最適化された。減衰段Ｄは、より良い映像信号対雑音比、およびより良いクロマ／音声相互変調を得るためにアナログＮＴＳＣテレビジョン信号に対して最適化された利得および応答条件をもたらすように最適化された。アナログテレビジョン信号を減衰することにより、ＩＦ増幅器１１は高利得領域で動作し、このときは信号対雑音比はアナログテレビジョンに対して、より良好となる。たとえば８ＶＳＢテレビジョン標準規格に従うデジタルテレビジョン信号に対しては、減衰段の影響は無いかわずかとなって、チューナの低い入力感度たとえば−８３ｄＢｍを達成する。

集積化チューナ回路ＣＥ５０６０を有するＩＦフィルタ２１の応用例は、図４に示される。ＩＦフィルタ２１の差動入力Ｐ１は、ＩＣ１のＣＮＯＰ／ＣＮＯＰＢ差動ＩＦ出力に接続され、ＩＦフィルタ２１の出力Ｐ２は、ＩＣ１のＳＩＰ／ＳＩＰＢ差動入力に接続される。スイッチング段Ｄの制御可能な減衰は、ＩＣ１の汎用ＧＰＰ１スイッチングポートＰ３を通じてもたらされ、これは２つの出力電圧、ＨＩＧＨ＝＋５ＶおよびＬｏｗ＝０Ｖを供給し、スイッチングダイオードＤ１〜Ｄ３に対して、出力ポートＰ３がハイのときは逆バイアスをもたらし、出力ポートＰ３がローのときは順バイアスをもたらす。コンデンサＣ７、Ｃ８を用いてダイオードＤ１、Ｄ２の減衰は出力ポートＰ３に関して最適化され、出力ポートＰ３は、ダイオードＤ１、Ｄ２の容量値を調整するために２つの出力電圧のみを供給する。スイッチング出力Ｐ３の電圧は、抵抗器Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４を通じてスイッチングダイオードＤ１〜Ｄ３のそれぞれのカソードに印加される。ダイオードＤ３を用いてＩＦフィルタ２１のフィルタ性能はさらに、ＩＦフィルタ２１の通過帯域をシフトすることによってＮＴＳＣ受信に対して調整することができる。

図４に示されるＩＦフィルタ２１を用いて映像信号対雑音比は、ＮＴＳＣテレビジョン信号に対して約３，０ｄＢ改善して５０ｄＢの値とすることができ、これは良好な画像性能をもたらす。この場合は、７０ｄＢμＶのＲＦ入力レベルが印加された。制御可能な減衰段Ｄは、８ＶＳＢデジタルテレビジョン信号を受信するときには、チューナの性能を損なわない。したがって高品質ＮＴＳＣ性能を有する、ＮＴＳＣおよびデジタル８ＶＳＢ ＩＦ出力共通パスを用い、それによりアナログおよびデジタルテレビジョン信号用に単一の入力を有する復調器２３の使用を可能にするチューナを実現することが可能である。したがってチューナのＮＴＳＣ部分全体を省略することができ、それにより約１，３０米国ドルのコスト低減をもたらす。アナログ映像の欠点のためにＮＴＳＣ信号に対しては５０ｄＢ以上の信号対雑音比が好ましく、一方、デジタルテレビジョンの場合は完全な画像品質のためには既に１５ｄＢの信号対雑音比で十分である。

当業者により、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに本発明の他の実施形態を作成することも可能である。本発明による制御可能な減衰段を有するＩＦフィルタは、テレビジョンチャンネルの受信用に設計された他の任意のチューナにも適用することができ、好ましい実施形態に関連して述べた応用例に限定されない。携帯電話および無線データ伝送用のチューナの用途も可能である。したがって本発明を、本明細書に以下に添付する特許請求の範囲に記載する。

Claims (12)

1. 高周波信号を受信するためのＲＦ入力（１）と、
   前記高周波信号をダウンコンバートするために前記ＲＦ入力に結合されたミキサ（４）を含むダウンコンバータ（４、５）と、
   入力端が前記ミキサ（４）の出力端に結合されたＩＦフィルタ（２１）と、
   入力端が前記ＩＦフィルタ（２１）の出力端に結合されたＳＡＷフィルタ（２２）と、
   入力端が前記ＳＡＷフィルタ（９、１０）の出力端に結合された利得制御ＩＦ増幅器（１１）とを備え、
   前記ＩＦフィルタ（２１）は、制御可能な減衰段（Ｄ）を含むことを特徴とするチューナ（２０）。
2. 前記制御可能な減衰段（Ｄ）は、制御可能な減衰をもたらすための減衰要素としてスイッチング段（Ｄ１〜Ｄ３）を備えることを特徴とする請求項１に記載のチューナ。
3. 前記ＩＦフィルタ（２１）は、前記チューナのノイズ性能を改善するための減衰要素としてスイッチングダイオード、バラクタダイオード（Ｄ１〜Ｄ３）、トランジスタまたはＦＥＴを備えるバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１または２に記載のチューナ。
4. 前記ＩＦフィルタ（２１）は、第１の入力端子（３０）および第２の入力端子（３１）を有する差動入力（Ｐ１）と、第１の出力端子（３２）および第２の出力端子（３３）を有する差動出力（Ｐ２）とを含み、第１の減衰要素（Ｄ１）が前記第１の入力端子（３０）と前記第１の出力端子（３２）を接続する第１の信号ライン（３４）内に直列に結合され、第２の減衰要素（Ｄ２）が前記第２の入力端子（３１）と前記第２の出力端子（３３）を接続する第２の信号ライン（３５）内に直列に結合されることを特徴とする請求項２または３に記載のチューナ。
5. 第１のコンデンサ（Ｃ７）が前記第１の減衰要素（Ｄ１）に並列に配置され、第２のコンデンサ（Ｃ８）が前記第２の減衰要素（Ｄ２）に並列に配置されることを特徴とする請求項４に記載のチューナ。
6. 前記ＩＦフィルタ（２１）は、第３のコンデンサ（Ｃ５）と直列に結合され、前記ＩＦフィルタ（２１）の前記２つの信号ライン（３４、３５）を接続する直列回路（Ｄ３、Ｃ５）を形成する第３の減衰要素（Ｄ３）を含むことを特徴とする請求項４または５に記載のチューナ。
7. 前記チューナは、アナログおよびデジタルテレビジョン信号の受信のために設計され、前記制御可能な減衰段（Ｄ）は、アナログテレビジョン信号の受信の場合に、アナログテレビジョン信号の信号対雑音比を改善するために減衰をもたらすことを特徴とする前記請求項の一項に記載のチューナ。
8. 前記ダウンコンバータ（４、５）および前記利得制御ＩＦ増幅器（１１）は、集積化チューナ回路（ＩＣ１）内に共に集積化され、前記制御可能な減衰段（Ｄ）は、前記集積化チューナ回路（ＩＣ１）のハイ／ロースイッチング出力（Ｐ３）を通じて制御されることを特徴とする前記請求項の一項に記載のチューナ。
9. 前記集積化チューナ回路（ＩＣ１）は、マルチバンドアナログ／デジタル地上波チューナおよび／またはケーブルチューナ用に設計され、前記ＳＡＷフィルタ（２２）は、アナログおよびデジタルテレビジョン信号のフィルタリング用に設計されたチャンネルフィルタであることを特徴とする請求項８に記載のチューナ。
10. 前記チューナは、復調器（２３）への接続のために、アナログおよびデジタルテレビジョン信号用の共通パスＩＦ出力（１４）を備え、このＩＦ出力（１４）は前記利得制御ＩＦ増幅器（１１）の出力に結合されることを特徴とする請求項８または９に記載のチューナ。
11. 前記請求項の一項に記載のチューナ（２０）と、入力端が前記利得制御ＩＦ増幅器（１１）のＩＦ出力（１４）に結合された復調器（２３）とを備えることを特徴とする受信機。
12. 前記復調器（２１）は、アナログおよびデジタルテレビジョン信号を復調するための単一チップ復調器であることを特徴とする請求項１１に記載の受信機。