[发明专利]数字中频解调器

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字中频解调器(Intermediate Frequency demodulator，IFdemodulator)，特别是涉及一种用以增强电视系统的同步能力的数字中频解调器。

背景技术

传统模拟电视广播系统，例如国家电视委统委员会(National TelevisionSystem Committee，NTSC)、相交替线(Phase Alternating Line，PAL)和塞康制(Séquential Couleur Avec Mémoir，SECAM)系统，将节目内容的基带视频和音频信号，根据个别电视系统所规范的调制技术调制至一特定的中频频率，再将该中频频率经过滤波、升频和功率放大等步骤形成具特定射频(RadioFrequency，RF)频率的调制信号。最后，再将此射频信号通过天线传输至空气中或传输至同轴电缆中。以NTSC系统为例，基带视频信号首先被传送至一个频宽为4.2MHz的低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)，然后以幅度调制(Amplitude Modulation，AM)的方式调制成一频率为45.75MHz的中频载波(carrier)之后再经过一波形整形滤波器(VSB shaping filter)进行滤波。另外，基带音频信号部分会先经过多声道电视伴音(Multi Channel TelevisionSound，MTS)编码后，送到一个频宽为200KHz的低通滤波器，再以频率调制(Frequency Modulation，FM)的方式调制成一个频率为41.25MHz的中频载波。之后，再将视频和音频的中频载波进行混波，并送往一中心频率为44MHz、频宽为6MHz的带通滤波器进行滤波。最后，再经过升频与功率放大的步骤形成一射频信号，并藉由天线或同轴电缆传输。

在接收端，经天线电波耦合所接收的射频信号、或经同轴电缆传输的射频信号，通常会被一个称为频率调整器(tuner)的装置所接收，并将所接收的广带射频信号选定一特定射频频率进行信号的解调，以期能将载送于该射频频率中大约6MHz的频宽范围内的视频和音频信号还原出来。大部分的频率调整器以超外差接收机(Superheterodyne Receiver)的架构实现。对于接收端，在中频解调部分必定会需要一个中频解调器，其传统上以纯模拟式集成电路(analog integrated circuit)搭配适当的电感电阻电容(LRC)组件的方式实现。然而，随着半导体制程的精进，系统单芯片(System-On-Chip，SOC)具有高功能整合与低成本的优势，加上数字信号处理技术的成熟，使得传统模拟式的中频解调方式改以整合型全数字式的解调方式取代，不仅具有制造成本低、良率稳定等优势外，亦能避免传统模拟组件随着工作温湿度、组件老化、制造误差等因素而改变电路工作特性的缺点。

对于上述的中频解调而言，具体地说，指接收一特定频率的中频带通信号并经载波信号同步复原后，对调制的信号进行解调、滤波、影音分离等步骤，而将载送于其中的基带视频与音频信号还原出来。其中，载波信号的同步尤其重要，当载波同步无法有效获得或复原的载波含有过大的抖动(jitter)时，将对视频与音频的还原质量有相当的负面影响。一般在模拟电视系统所常面对的干扰除模拟白噪声外，还有因多通道(Multi-path)造成的共通道干扰(Co-channel Interference)或信道非线性特性所造成的邻近通道干扰(Adjacent-channel Interference，ACI)与互调干扰(Inter-modulationInterference)。此外，模拟电视系统载波属于频道内送信法(in-band signaling)的方式载送，因此除上述的干扰源外，近载波的信号，实际上为视频的明暗信息，均会影响载波同步的稳定性。再者，在某些系统或国家，为了避开干扰频段亦或有特殊目的，会在发射端的射频频率做些调整，采用一非标准规范的频道射频频率。对于这些情形，将在接收端之中频频率产生高频率偏差的现象，若此中频解调信号的载波还原机制无法处理高频率偏差的现象，将无法正确地还原出视频与音频信号。

发明内容

基于以上的考虑，需要一种以全数字方式解调中频模拟电视信号的数字中频解调器，用以解决在载波还原时所面临的抗干扰和高频率偏差等问题。