模擬電視的檢波裝置及其方法

專利名稱：模擬電視的檢波裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，特別涉及通信領域中的模擬電視信號檢波技術。
背景技術：
模擬電視信號需要進行調制，將模擬電視信號調制到較高的射頻上進行傳送，在 接收端，接收機會通過下變頻，將電視信號變化到中頻(或者低中頻)信號，再通過檢波電 路把圖像信號轉換到基帶信號上，電視接收機的視頻信號處理如圖1所示。在傳統的電視接收機中通常通過以下2種電路來進行檢波，使得將電視的中頻信 號轉化到基帶信號上。較為傳統的檢波方法如圖2所示，將中頻信號經過限幅放大器放大后再經過帶通 濾波器。由模擬乘法器對帶通濾波器輸出的信號與中頻信號進行乘法操作后輸出，模擬乘 法器輸出的信號經過低通濾波器后即為檢波后的基帶信號。目前在電視中比較常用的方法是通過電壓控制(壓控)振蕩器VCO來進行檢波， 如圖3所示。然而，本發明的發明人發現，上述兩種方法所針對的系統都是工作在模擬信號處 理下的系統，因此上述兩種方法運用在家用電視，PC(個人電腦)上的電視卡等場景不太會 有問題，但是如果要使其工作在手機上，則會出現功耗大，體積大，不利于集成等缺點。而 且，由于在多徑下相位誤差跟蹤會不準確，因此在檢波的性能上也有待完善。

發明內容
本發明的目的在于提供一種模擬電視的檢波裝置及其方法，使得模擬電視信號的 檢波可以在數字域中進行。為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種模擬電視的檢波裝置，包含 復數乘法器、數字振蕩器、第一低通濾波器、相位誤差檢測模塊；復數乘法器用于對數字的模擬電視IQ信號和數字振蕩器輸出的本振信號進行復 數乘，并且輸出I路和Q路信號；相位誤差檢測模塊用于檢測復數乘法器輸出的I路和Q路信號的相位偏差，并將 檢測的相位偏差輸出給第一低通濾波器；第一低通濾波器用于對檢測的相位偏差進行低通濾波，并將低通濾波后的相位偏 差輸出給數字振蕩器；數字振蕩器用于根據低通濾波后的相位偏差生成本振信號，并將生成的本振信號 輸出給復數乘法器；其中，復數乘法器輸出的I路信號或Q路信號為檢波后的基帶信號。本發明的實施方式還提供了一種模擬電視的檢波方法，包含以下步驟對數字的模擬電視IQ信號和生成的本振信號進行復數乘，得到I路和Q路信號；其中，本振信號通過以下方式生成
檢測I路和Q路信號的相位偏差，并對檢測的相位偏差進行低通濾波，根據低通濾 波后的相位偏差生成本振信號；I路信號或Q路信號為檢波后的基帶信號。本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在于由復數乘法器對數字的模擬電視IQ信號和數字振蕩器輸出的本振信號進行復數 乘，輸出I路和Q路信號，由相位誤差檢測模塊檢測復數乘法器輸出的I路和Q路信號的相 位偏差，并將檢測的相位偏差輸出給第一低通濾波器進行低通濾波，數字振蕩器根據低通 濾波后的相位偏差生成本振信號輸出。復數乘法器輸出的I路信號或Q路信號即為檢波后 的基帶信號。由于對模擬電視信號的檢波是在數字域中進行的，因此可以通過數字電路或 者通過數字信號處理器(Digital Signal ftOcessor，簡稱“DSP”)(或者通用個人電腦PC 上的CPU)來實現檢波過程，有利于減少功耗，增加系統的集成度，減少成本等，尤其適用于 手機電視等便攜型模擬電視移動終端上或者其上的芯片，模塊或者軟件等。而且，在數字域 中進行的檢波不但性能較好，能夠克服在多徑情況下其他檢波電路的相位跟蹤不準確的缺 點，并且具備較好的抗干擾性。進一步地，對復數乘法器輸出的I路或Q路信號進行下采樣，作為檢波器的輸出， 能夠有效減少其后面電路的運算量。進一步地，在檢測I路和Q路信號的相位偏差之前，先對I路和Q路信號進行低通 濾波，根據經低通濾波后的I路和Q路信號，檢測相位偏差。可以進一步提高相位偏差的檢 測準確性。進一步地，模擬電視的數字檢波裝置還包含頻偏估計模塊，用于根據第一低通濾 波器輸出的相位偏差進行頻偏估計。使得該裝置不但能實現模擬電視的數字檢波，而且還 能得到頻偏估計，用于自動頻率控制(Automatic Frequency Control，簡稱“AFC”)的調節。進一步地，模擬電視IQ信號為中頻或低中頻信號。由于數字處理前的AD(模數) 轉換器的工作頻率不能夠太高，所以檢波前的信號通常為低中頻信號。


圖1是現有技術中的電視接收機的視頻信號處理示意圖；圖2是現有技術中的傳統的檢波示意圖；圖3是現有技術中的通過VCO進行檢波的示意圖；圖4是根據本發明第一實施方式中的模擬電視的檢波裝置示意圖；圖5是根據本發明第一實施方式中的將Q路信號為檢波后的基帶信號示意圖；圖6是根據本發明第一實施方式中將復數乘法器和數字振蕩器集合在一個模塊 中的示意圖；圖7是根據本發明第二實施方式的模擬電視的檢波裝置示意圖；圖8是根據本發明第三實施方式的模擬電視的檢波裝置示意圖；圖9是根據本發明第三實施方式中的在第二低通濾波器前設計下采樣模塊的示 意圖；圖10是根據本發明第三實施方式中的在第二低通濾波器后設計下采樣模塊的示 意圖11是根據本發明第四實施方式的模擬電視的檢波裝置示意圖；圖12是將本發明第四實施方式的模擬電視的檢波裝置應用在模擬電路中的示意 圖。
具體實施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，本 領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化 和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施 方式作進一步地詳細描述。本發明第一實施方式涉及一種模擬電視的檢波裝置。如圖4所示，該模擬電視的 檢波裝置包含復數乘法器、數字振蕩器(NCO)、第一低通濾波器、相位誤差檢測模塊。其中，復數乘法器用于對數字的模擬電視IQ信號和數字振蕩器輸出的本振信號 進行復數乘，并且輸出I路和Q路信號。本領域技術人員可以理解，通過對收到的模擬信號 進行模數轉換，即可得到數字信號，IQ信號為一對相位正交的調制信號，本實施方式對此不 再進行具體闡述。另外，模擬電視IQ信號為中頻或低中頻信號。由于數字處理前的AD(模 數)轉換器的工作頻率不能夠太高，所以檢波前的信號通常為低中頻信號。相位誤差檢測模塊用于檢測復數乘法器輸出的I路和Q路信號的相位偏差，并 將檢測的相位偏差輸出給第一低通濾波器。計算相位偏差的方法可以有多種，如通過 Cordic (坐標旋轉數字計算機)電路來計算復數的相角，通過計算濾波后的Q路信號和I路 信號的除法結果來逼近其相位偏差等。第一低通濾波器用于對檢測的相位偏差進行低通濾波，并將低通濾波后的相 位偏差輸出給數字振蕩器。該第一低通濾波器可以為有限沖激響應(Finite Impulse Response，簡稱“HR”)濾波器，或者為IIR(無限沖激響應)濾波器，可以為簡單的 Alpha(阿爾法)濾波器(y(n) = (1_ α ) *y (η_1) + α *χ (η)，y (η)為當前采樣的濾波后的結 果，y(n-l)為上個采樣的濾波器濾波結果，α為Alpha濾波器因子，χ (η)為濾波器輸入的 信號(復數乘法器輸出的信號)，該濾波器為實數濾波器，分別對I路和Q路進行同樣的濾 波)或者是其他IIR濾波器如(y(n) = y(n-l)* η + α *x(n))等，其中y(n)為當前采樣的 濾波后的結果，y(n-l)為上個采樣的濾波器濾波結果，α和η為濾波器因子，χ(n)為濾波 器輸入的信號(復數乘法器輸出的信號)，該濾波器為實數濾波器，分別對I路和Q路進行 同樣的濾波。數字振蕩器用于根據低通濾波后的相位偏差生成本振信號，并將生成的本振 信號輸出給復數乘法器。也就是說，數字振蕩器生成穩定的Sir^2Ji*f*At*n+i3)和 Cos (2 At^n+β)信號，提供給復數乘法器，其中，f表示頻率，At表示采樣間隔時 間，n表示當前的采樣點，β表示相位偏差。該數字振蕩器的設計可以有多種方法，如通過 Cordic電路來設計，或者通過查表來設計，并且NCO有一個輸入接口，用于從第一低通濾波 器處接收相位偏差值(即β值)，調整檢波的相位偏差。在本實施方式中，復數乘法器輸出的I路信號為檢波后的基帶信號。但在實際應 用中，也可以將復數乘法器輸出的Q路信號為檢波后的基帶信號，如圖5所示。本領域技術人員可以理解，在檢波開始階段，由于I路信號和Q路信號的相位誤差并不穩定，經過一段 時間后檢波器將趨于穩定，并且鎖定其中頻(或者低中頻)的本振相位，并且輸出穩定的基 帶信號。由于對模擬電視信號的檢波是在數字域中進行的，因此可以通過數字電路或者通 過DSP (或者通用PC上的CPU)來實現檢波過程，有利于減少功耗，增加系統的集成度，減少 成本等，尤其適用于手機電視等便攜型模擬電視移動終端上或者其上的芯片，模塊或者軟 件等。而且，在數字域中進行的檢波不但性能較好，能夠克服在多徑情況下其他檢波電路的 相位跟蹤不準確的缺點，并且具備較好的抗干擾性。另外，值得一提的是，復數乘法器和數字振蕩器可集合在一個模塊中，通過直接使 用低通濾波后的相位偏差，對數字的模擬電視IQ信號進行相位旋轉，得到I路和Q路信號， 如直接使用Cordic對輸入的IQ數據進行相位旋轉，得到I路和Q路信號，如圖6所示。本發明第二實施方式涉及一種模擬電視的檢波裝置。第二實施方式在第一實施方 式的基礎上進行了改進，主要改進之處在于模擬電視的數字檢波裝置還包含下采樣模塊， 用于對復數乘法器輸出的I路信號或Q路信號進行下采樣。檢波后的基帶信號為經下采樣 后的I路信號或Q路信號，如圖7所示。在本實施方式中，對復數乘法器輸出的I路或Q路信號進行下采樣，作為檢波器的 輸出，能夠有效減少其后面電路的運算量。本發明第三實施方式涉及一種模擬電視的檢波裝置。第三實施方式在第一實施方 式的基礎上進行了改進，主要改進之處在于模擬電視的數字檢波裝置還包含第二低通濾 波器，用于對復數乘法器輸出的I路和Q路信號進行低通濾波，并將經低通濾波后的I路和 Q路信號輸出給相位誤差檢測模塊。相位誤差檢測模塊根據經低通濾波后的I路和Q路信 號，檢測相位偏差，如圖8所示。該第二低通濾波器可以為HR濾波器，或者為UR濾波器， 可以為簡單的Alpha濾波器(y(n) = (1_ α ) *y (η_1) + α *χ (η))或者是其他IIR濾波器如 (y(n) = y(n-l)* η + α *χ(η))等。在檢測I路和Q路信號的相位偏差之前，先對I路和Q路信號進行低通濾波，根據 經低通濾波后的I路和Q路信號，檢測相位偏差。可以進一步提高相位偏差的檢測準確性。值得一提的是，在第二低通濾波器前還可以設計一個下采樣模塊，用于對復數乘 法器輸出的I路信號和Q路信號進行下采樣。第二低通濾波器進行低通濾波的I路和Q路 信號為經下采樣模塊下采樣后的I路信號和Q路信號，以減少運算量，如圖9所示。此外，可以理解，也可以在低通濾波器之后可以加入下采樣處理以便減少后需處 理的運算量，如圖10所示，或者將低通濾波器和下采樣集成設計為下采樣低通濾波器以便 減少運算量。本發明第四實施方式涉及一種模擬電視的檢波裝置。第四實施方式在第三實施方 式的基礎上進行了改進，主要改進之處在于模擬電視的數字檢波裝置還包含頻偏估計模 塊，用于根據第一低通濾波器輸出的相位偏差進行頻偏估計，如圖11所示。模擬電視的數字檢波裝置還包含頻偏估計模塊，用于根據第一低通濾波器輸出的 相位偏差進行頻偏估計。使得該裝置不但能實現模擬電視的數字檢波，而且還能得到頻偏 估計，用于自動頻率控制(Automatic Frequency Control，簡稱“AFC”)的調節。另外，值得一提的是，在模擬電路中也可以通過類似的方式實現檢波，如圖12所不。需要說明的是，本發明各設備實施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上， 一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理 單元的組合實現，這些邏輯單元本身的物理實現方式并不是最重要的，這些邏輯單元所實 現的功能的組合是才解決本發明所提出的技術問題的關鍵。此外，為了突出本發明的創新 部分，本發明上述各設備實施方式并沒有將與解決本發明所提出的技術問題關系不太密切 的單元引入，這并不表明上述設備實施方式并不存在其它的單元。本發明第五實施方式涉及一種模擬電視的檢波方法。在本實施方式中，通過對數 字的模擬電視IQ信號和生成的本振信號進行復數乘，得到I路和Q路信號。其中，模擬電 視IQ信號為中頻或低中頻信號。本振信號通過以下方式生成檢測進行復數乘后得到的I路和Q路信號的相位偏差，并對檢測的相位偏差進行 低通濾波，根據低通濾波后的相位偏差生成本振信號。在本實施方式中，進行復數乘后得到的I路信號或Q路信號即為檢波后的基帶信號。不難發現，本實施方式是與第一實施方式相對應的方法實施方式，本實施方式可 與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然 有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用 在第一實施方式中。本發明第六實施方式涉及一種模擬電視的檢波方法。第六實施方式在第五實施方 式的基礎上進行了改進，主要改進之處在于在進行復數乘后，對得到的I路信號和Q路信 號進行下采樣。檢波后的基帶信號為經下采樣后的I路信號和Q路信號。不難發現，本實施方式是與第二實施方式相對應的方法實施方式，本實施方式可 與第二實施方式互相配合實施。第二實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然 有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用 在第二實施方式中。本發明第七實施方式涉及一種模擬電視的檢波方法。第七實施方式在第五實施方 式的基礎上進行了改進，主要改進之處在于檢測I路和Q路信號的相位偏差的步驟中，包 含以下子步驟對I路和Q路信號進行低通濾波。根據經低通濾波后的I路和Q路信號，檢測相
位偏差。在檢測I路和Q路信號的相位偏差之前，先對I路和Q路信號進行低通濾波，根據 經低通濾波后的I路和Q路信號，檢測相位偏差。可以進一步提高相位偏差的檢測準確性。另外，值得一提的是，在進行復數乘后，可以對得到的I路信號和Q路信號進行下 采樣。進行低通濾波的I路和Q路信號為經下采樣后的I路信號和Q路信號，以減少運算量。不難發現，本實施方式是與第三實施方式相對應的方法實施方式，本實施方式可 與第三實施方式互相配合實施。第三實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然 有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用 在第三實施方式中。
本發明第八實施方式涉及一種模擬電視的檢波方法。第八實施方式在第七實施方 式的基礎上進行了改進，主要改進之處在于在對檢測的相位偏差進行低通濾波后，根據低 通濾波后的相位偏差進行頻偏估計，以便用于自動頻率控制的調節。不難發現，本實施方式是與第四實施方式相對應的方法實施方式，本實施方式可 與第四實施方式互相配合實施。第四實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然 有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用 在第四實施方式中。本發明的各方法實施方式均可以以軟件、硬件、固件等方式(如各種模擬電視接 收芯片中，硬件模塊中，或者專用的模擬電視接收軟件)實現。不管本發明是以軟件、硬 件、還是固件方式實現，指令代碼都可以存儲在任何類型的計算機可訪問的存儲器中(例 如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態的或者非固態的，固定的或者可更 換的介質等等)。同樣，存儲器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic, 簡稱“PAL” )、隨機存取存儲器(Random Access Memory,簡稱“RAM”)、可編程只讀存儲器 (Programmable Read Only Memory，簡稱 “PROM”)、只讀存儲器(Read-Only Memory，簡稱 “ROM”)、電可擦除可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡稱 “EEPR0M”)、磁盤、光盤、數字通用光盤(Digital Versatile Disc，簡稱“DVD”)等等。雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和描述，但 本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發 明的精神和范圍。
權利要求
1.一種模擬電視的檢波裝置，其特征在于，包含復數乘法器、數字振蕩器、第一低通 濾波器、相位誤差檢測模塊；所述復數乘法器用于對數字的模擬電視IQ信號和所述數字振蕩器輸出的本振信號進 行復數乘，并且輸出I路和Q路信號；所述相位誤差檢測模塊用于檢測所述復數乘法器輸出的I路和Q路信號的相位偏差， 并將檢測的相位偏差輸出給所述第一低通濾波器；所述第一低通濾波器用于對所述檢測的相位偏差進行低通濾波，并將低通濾波后的相 位偏差輸出給所述數字振蕩器；所述數字振蕩器用于根據所述低通濾波后的相位偏差生成本振信號，并將生成的本振 信號輸出給所述復數乘法器；其中，所述復數乘法器輸出的I路信號或Q路信號為檢波后的基帶信號。
2.根據權利要求1所述的模擬電視的檢波裝置，其特征在于，所述模擬電視的數字檢 波裝置還包含下采樣模塊，用于對所述復數乘法器輸出的I路信號或Q路信號進行下采 樣；所述檢波后的基帶信號為經所述下采樣后的I路信號或Q路信號。
3.根據權利要求1所述的模擬電視的檢波裝置，其特征在于，所述模擬電視的數字檢 波裝置還包含第二低通濾波器，用于對所述復數乘法器輸出的I路和Q路信號進行低通濾 波，并將經低通濾波后的I路和Q路信號輸出給所述相位誤差檢測模塊；所述相位誤差檢測模塊根據所述經低通濾波后的I路和Q路信號，檢測所述相位偏差。
4.根據權利要求3所述的模擬電視的檢波裝置，其特征在于，所述模擬電視的數字檢 波裝置還包含下采樣模塊，用于對所述復數乘法器輸出的I路信號和Q路信號進行下采 樣；所述第二低通濾波器進行低通濾波的I路和Q路信號為經所述下采樣模塊下采樣后的 I路信號和Q路信號。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的模擬電視的檢波裝置，其特征在于，所述模擬電 視的數字檢波裝置還包含頻偏估計模塊，用于根據所述第一低通濾波器輸出的相位偏差進 行頻偏估計。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的模擬電視的檢波裝置，其特征在于，所述復數乘 法器和所述數字振蕩器集合在一個模塊中，通過直接使用所述低通濾波后的相位偏差，對 所述數字的模擬電視IQ信號進行相位旋轉，得到所述I路和Q路信號。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的模擬電視的檢波裝置，其特征在于，所述模擬電 視IQ信號為中頻或低中頻信號。
8.一種模擬電視的檢波方法，其特征在于，包含以下步驟對數字的模擬電視IQ信號和生成的本振信號進行復數乘，得到I路和Q路信號；其中，所述本振信號通過以下方式生成檢測所述I路和Q路信號的相位偏差，并對檢測的相位偏差進行低通濾波，根據低通濾 波后的相位偏差生成本振信號；所述I路信號或Q路信號為檢波后的基帶信號。
9.根據權利要求8所述的模擬電視的檢波方法，其特征在于，還包含以下步驟在進行所述復數乘后，對得到的所述I路信號和所述Q路信號進行下采樣； 所述檢波后的基帶信號為經所述下采樣后的I路信號和Q路信號。
10.根據權利要求8所述的模擬電視的檢波方法，其特征在于，所述檢測I路和Q路信 號的相位偏差的步驟中，包含以下子步驟對I路和Q路信號進行低通濾波；根據經低通濾波后的I路和Q路信號，檢測所述相位偏差。
11.根據權利要求10所述的模擬電視的檢波方法，其特征在于，還包含以下步驟 在進行所述復數乘后，對得到的所述I路信號和所述Q路信號進行下采樣； 所述進行低通濾波的I路和Q路信號為經下采樣后的I路信號和Q路信號。
12.根據權利要求8至11中任一項所述的模擬電視的檢波方法，其特征在于，在對檢測 的相位偏差進行低通濾波后，還包含以下步驟根據所述低通濾波后的相位偏差進行頻偏估計。
13.根據權利要求8至11中任一項所述的模擬電視的檢波方法，其特征在于，所述模擬 電視IQ信號為中頻或低中頻信號。
全文摘要
本發明涉及通信領域，公開了一種模擬電視的檢波裝置及其方法。本發明中，由復數乘法器對數字的模擬電視IQ信號和數字振蕩器輸出的本振信號進行復數乘，輸出I路和Q路信號，由相位誤差檢測模塊檢測復數乘法器輸出的I路和Q路信號的相位偏差，并將檢測的相位偏差輸出給第一低通濾波器進行低通濾波，數字振蕩器根據低通濾波后的相位偏差生成本振信號輸出。復數乘法器輸出的I路信號或Q路信號即為檢波后的基帶信號。由于對模擬電視信號的檢波是在數字域中進行的，因此可以通過數字電路或者通過DSP來實現檢波過程，有利于減少功耗，增加系統的集成度，減少成本等，而且性能較好。
文檔編號H04N5/44GK102082938SQ20091020187
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者沈旭強 申請人:展訊通信(上海)有限公司