專利名稱：一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)。
背景技術(shù)：
名詞解釋
Cff :單載波；
ZIF :零中頻；
DC offset :直流偏移；
ACS :鄰道選擇；
AC1:鄰道干擾；
LIF :低中頻；
LNA:低噪聲放大器；
Mixer :混頻器；
PLL :鎖相環(huán)?，F(xiàn)有的射頻接收機(jī)架構(gòu)主要有以下三種
(I)超外差架構(gòu)
超外差結(jié)構(gòu)是早期射頻接收機(jī)應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它的基本原理是將從天線接收到的高頻信號經(jīng)過放大和下變頻后轉(zhuǎn)換為一固定中頻的信號，然后對該固定中頻信號進(jìn)行進(jìn)一步下變頻或者直接進(jìn)行解調(diào)。實現(xiàn)超外差接收機(jī)遇到的一個主要問題是鏡像抑制問題，該問題是由下變頻引起的。在下變頻時，除了有用信號被變換到中頻外，鏡像信號也被變換到中頻，從而對有用信號造成干擾。抑制鏡像干擾的唯一辦法就是在下變頻前抑制鏡像信號，而鏡像信號的抑制一般由位于下變頻器前的鏡像抑制濾波器來完成。為了使接收機(jī)在很差的接收環(huán)境下依然保持較高的性能，鏡像抑制濾波器必須高度壓縮鏡像信號，因而鏡像抑制濾波器需要具有高品質(zhì)因子和高階數(shù)，很難集成在硅片上，一般采用外接的方式來實現(xiàn)。這就增加了電路規(guī)模和片外元件數(shù)目，提高了系統(tǒng)成本，從而使得超外差結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受限極大。(2)零中頻架構(gòu)
在ZIF接收機(jī)中，有用信號被直接下變頻到基帶，這樣，鏡像信號就是有用信號本身，減輕了對鏡像抑制的要求。然而ZIF接收機(jī)存在一系列的問題，如Ι/Q支路不匹配、DCoffset和Ι/f噪聲等。由下變頻及后級模塊引入的DC offset成分將直接疊加在有用信號上，從而對有用信號造成干擾。這些DC offset成分的能量可能比有用信號強(qiáng)很多，會淹沒有用信號，并使得后級的各級處理模塊出現(xiàn)飽和。故DC offset是阻礙零中頻接收機(jī)廣泛應(yīng)用的一個主要因素。圖1顯示的是在CW輸入的情況下，ZIF架構(gòu)接收機(jī)雙邊帶輸出頻譜的情況。其中，DC offset位于OHz處。一般情況下，未校準(zhǔn)的DC offset都比靈敏度測試時的有用信號更大(以窄帶系統(tǒng)GSM為例，射頻接收機(jī)一般要求靈敏度達(dá)到-108dBm)，因此若不校準(zhǔn)將嚴(yán)重限制窄帶系統(tǒng)接收機(jī)的接收信噪比和靈敏度。目前對DCoffset進(jìn)行校準(zhǔn)的技術(shù)大體可分為靜態(tài)和動態(tài)校準(zhǔn)兩大類
I)靜態(tài)校準(zhǔn)(包括模擬/數(shù)字電路的實現(xiàn)方式):檢測一段時間有用信號中的直流偏移成分大小并將其減去。該方法存在的問題是，接收機(jī)的DC offset在進(jìn)入接收狀態(tài)后存在較長的穩(wěn)定過程(源于電路固有的瞬態(tài)響應(yīng))。如圖2所示，假設(shè)接收信號為正弦波信號，則其接收輸出的DC offset (見圖中的黑粗線)要經(jīng)很長一段時間才能穩(wěn)定下來。因為只有待DC offset穩(wěn)定后的檢測結(jié)果才有意義，故對DC offset進(jìn)行檢測也需要一段較長的時間。而且對DC offset進(jìn)行檢測必須要在射頻系統(tǒng)剛進(jìn)入接收狀態(tài)，有效數(shù)據(jù)到來之前完成，否則將會影響有效數(shù)據(jù)到來后的接收信噪比。而對多數(shù)協(xié)議系統(tǒng)時序而言，系統(tǒng)每次進(jìn)入接收模式前只有很有限的時間(通常小于IOOus)可用于DC offset檢測和消除。因此，靜態(tài)DC offset檢測校準(zhǔn)的效果通常不理想。2)動態(tài)校準(zhǔn)利用一個轉(zhuǎn)角頻率很窄(通常小于IKHz)的高通濾波器把DC offset予以濾除。該高通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率是DC offset抑制、接收信號質(zhì)量和信號穩(wěn)定時間的折衷如果選擇轉(zhuǎn)角頻率較寬，對DC offset抑制更好，但對于窄帶信號而言將有較多的有用信號被衰減，從而影響了接收信號的質(zhì)量；而如果選擇轉(zhuǎn)角頻率較窄，接收信號的質(zhì)量將有所提高，但對DC offset的抑制有限，且窄轉(zhuǎn)角頻率的階躍響應(yīng)時間較長，接收機(jī)穩(wěn)定時間也較長，不能滿足GSM系統(tǒng)接收模式的時序要求。3)低中頻架構(gòu)
由于超外差接收機(jī)容易受到鏡像信號的干擾，而ZIF接收機(jī)又會受到DC offset的干擾，因此人們提出了 LIF接收機(jī)架構(gòu)。LIF接收機(jī)將鏡像抑制問題由射頻轉(zhuǎn)移到比較低的中頻，緩解了實現(xiàn)的壓力，使得該類接收機(jī)比較容易集成，而且LIF接收機(jī)下變頻后的信號不位于零頻，避免了 ZIF接收機(jī)所遇到的DC offset問題。仍以GSM系統(tǒng)為例，通常采用LIF架構(gòu)的GSM系統(tǒng)會在-ΙΟΟΚΗζ左右選擇中頻。LIF接收機(jī)架構(gòu)對DC offset的處理過程如圖3所示假定CW有用信號為Flo+F0，LIF的頻率為Fif，則本振信號的頻率為Flo-Fif(而ZIF架構(gòu)的本振頻率為Flo)。CW有用信號首先經(jīng)過低噪聲放大器LNA放大和混頻器Mixer混頻，接著，混頻后的信號經(jīng)過模擬濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換后的有用信號頻率變?yōu)?Flo+FO)- (Flo-Fif)=F0+Fif (而ZIF架構(gòu)下變頻后的有用信號頻率為R))，DC offset的頻率在OHz?？梢钥闯?，采用LIF架構(gòu)可以有效地使有用信號和DC offset頻率成分隔得更遠(yuǎn)(LIF架構(gòu)中二者的頻率間隔比ZIF架構(gòu)中的遠(yuǎn)Fif )，因此LIF架構(gòu)可以在不損傷有用信號的情況下使用具有高轉(zhuǎn)角頻率的高通濾波器對DC offset進(jìn)行濾除，如步驟(b)所示。完成高通濾波后，有用信號不受影響，但DC offset通?？梢员灰种?0dB以上。跟著，高通濾波后的有用信號經(jīng)過步驟(C)的數(shù)字變頻，被還原到H)頻率上，而DC offset則被搬移到-Fif上。此時DC offset已經(jīng)被足夠衰減，不再會對有用信號的靈敏度構(gòu)成明顯影響，而且由于其轉(zhuǎn)角頻率較高，接收機(jī)的穩(wěn)定時間較短，GSM系統(tǒng)接收模式時序也將較容易被滿足。因此，就DCoffset的性能而言，LIF架構(gòu)較ZIF架構(gòu)更有優(yōu)勢。然而對于ACS的性能而言，LIF架構(gòu)卻沒有優(yōu)勢。
仍以GSM系統(tǒng)為例。GSM的ACS要求為如圖4所示，在有用信號(斜線部分)為-82dBm的時候，距離載頻200KHz處的鄰道干擾(ACI)強(qiáng)度為-73dBm，距離載頻400KHz處的ACI強(qiáng)度為_41dBm，距離載頻600KHz處的ACI強(qiáng)度為_33dBm。ACI (特別是距離載頻400KHz和600KHz的鄰道)干擾很強(qiáng)，若不處理必將導(dǎo)致后級電路飽和，從而影響接收機(jī)的性能。因此，在接收通道的ADC前級還會加上模擬低通濾波器對ACI進(jìn)行抑制(濾波器幅頻響應(yīng)曲線如圖4中粗黑線所示)。當(dāng)采用ZIF架構(gòu)接收機(jī)時，有用信號(變頻前處在載頻處)被直接下變頻到零頻處，對于正頻和負(fù)頻的ACI，模擬低通濾波器只需要抑制同樣的幅度(見圖5和圖6中黑粗線的模擬濾波器幅頻響應(yīng))，即可保證接收機(jī)ACS的性能。而當(dāng)采用LIF架構(gòu)接收機(jī)時 ，假設(shè)中頻頻率為Fif，則在數(shù)字變頻之前，接收到的信號中心在Fif處。對于正頻部分的信號，為了保證有用信號不受損傷，LIF架構(gòu)下的模擬濾波器的帶寬必須比ZIF架構(gòu)下的通帶帶寬更寬(最少寬Fif);而由于模擬低通濾波器在正頻和負(fù)頻處展示出同樣的幅頻特性(見圖7和圖8)，LIF架構(gòu)下負(fù)頻部分的ACI抑制將變差(見圖8中黑粗線的模擬濾波器幅頻響應(yīng))。選擇越大的中頻Fif，負(fù)頻部分的ACI抑制越差。因此，LIF架構(gòu)必須采用電路更復(fù)雜，實現(xiàn)難度和功耗更大的帶通濾波器來保證ACS性倉泛。綜上所述，目前尚未有一種接收機(jī)架構(gòu)，能夠同時優(yōu)化DC offset和ACS兩項指標(biāo)的性能。而從現(xiàn)有的接收機(jī)架構(gòu)的特性來分析，也不存在能夠用較小的代價同時優(yōu)化DCoffset和ACS兩項指標(biāo)性能的架構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，能同時優(yōu)化直流偏移和鄰道選擇這兩項性能指標(biāo)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，包括
接收天線，用于接收無線信號；
低噪聲放大器，用于對接收的無線信號進(jìn)行放大；
模擬下變頻器，用于對放大后的信號進(jìn)行下變頻，從而生成中頻模擬信號；
轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器，用于對生成的中頻模擬信號進(jìn)行鄰道選擇和抗混疊濾波； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)鄰道選擇和抗混疊濾波后的模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信
號;
靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊，用于對數(shù)字中頻信號的直流偏移進(jìn)行初步校準(zhǔn)；
通道選擇和處理模塊，用于根據(jù)初步校準(zhǔn)后的信號選擇零中頻通道或低中頻通道，進(jìn)而根據(jù)選擇的通道對初步校準(zhǔn)后的信號進(jìn)行處理；
所述接收天線的輸出端依次通過低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊進(jìn)而與所述通道選擇和處理模塊的輸入端連接。進(jìn)一步，所述通道選擇和處理模塊包括動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊和用于選擇零中頻通道或低中頻通道的切換開關(guān)，所述切換開關(guān)的輸入端與所述靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊的輸出端連接，所述切換開關(guān)的輸出端包括第一切換點(diǎn)和第二切換點(diǎn)，所述第一切換點(diǎn)與所述動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊的輸入端連接，所述動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊的輸出端依次連接有數(shù)字下變頻子模塊和數(shù)字濾波器；所述第二切換點(diǎn)與所述數(shù)字濾波器的輸入端連接。
進(jìn)一步，所述模擬下變頻器包括與低噪聲放大器輸出端連接的混頻器和用于為混頻器提供正交本振信號的鎖相環(huán)；所述混頻器用于將正交本振信號和放大后的信號進(jìn)行混頻，從而將放大后的信號下變頻到中頻信號后發(fā)送至轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的輸入端。進(jìn)一步，還包括用于根據(jù)選擇的切換門限進(jìn)行控制的接收信號強(qiáng)度指示模塊，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的輸入端與所述數(shù)字濾波器的輸出端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第一輸出端與所述轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的輸入端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第二輸出端與所述切換開關(guān)的輸入端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第三輸出端與所述鎖相環(huán)的輸入端連接。進(jìn)一步，包括一射頻芯片，所述的低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊、通道選擇和處理模塊、接收信號強(qiáng)度指示模塊均設(shè)在所述的射頻芯片上。進(jìn)一步，包括一基帶芯片和射頻芯片，所述的接收信號強(qiáng)度指示模塊設(shè)置在基帶 芯片上，所述的低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊、通道選擇和處理模塊均設(shè)置在所述的射頻芯片上。進(jìn)一步，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的切換門限是根據(jù)不同的通信系統(tǒng)來設(shè)定。進(jìn)一步，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊在GSM系統(tǒng)中的切換門限為-87dBm。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明包括用于根據(jù)初步校準(zhǔn)后的信號選擇零中頻通道或低中頻通道的通道選擇和處理模塊，能同時優(yōu)化直流偏移和鄰道選擇這兩項性能指標(biāo)；進(jìn)一步，還包括用于根據(jù)選擇的切換門限進(jìn)行控制的接收信號強(qiáng)度指示模塊，能根據(jù)接收信號的強(qiáng)度自適應(yīng)選擇零中頻通道或低中頻通道，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低和易于實現(xiàn)；進(jìn)一步，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的切換門限根據(jù)不同的通信系統(tǒng)來設(shè)定，即所述射頻接收機(jī)的輸入信號門限可根據(jù)不同的通信系統(tǒng)來設(shè)定，具有良好的可擴(kuò)展性和可移植性。
圖1為零中頻架構(gòu)接收機(jī)的輸出頻譜；
圖2為直流偏移在進(jìn)入接收狀態(tài)后的穩(wěn)定過程；
圖3為低中頻架構(gòu)接收機(jī)對直流偏移的處理過程；
圖4為GSM通信系統(tǒng)的鄰道干擾和模擬濾波器幅頻響應(yīng)；
圖5為零中頻架構(gòu)濾波器對正頻鄰道干擾的抑制示意 圖6為零中頻架構(gòu)濾波器對負(fù)頻鄰道干擾的抑制示意圖 圖7為低中頻架構(gòu)濾波器對正頻鄰道干擾的抑制示意 圖8為低中頻架構(gòu)濾波器對負(fù)頻鄰道干擾的抑制示意 圖9為本發(fā)明一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)的模塊方框 圖10為本發(fā)明在信號較大時進(jìn)行直流偏移校準(zhǔn)的示意 圖11為本發(fā)明在信號較小時進(jìn)行直流偏移校準(zhǔn)的示意 圖12為本發(fā)明通道選擇和處理模塊與接收信號強(qiáng)度指示模塊的組成結(jié)構(gòu)框 圖13為本發(fā)明模擬下變頻器的組成結(jié)構(gòu)框圖。附圖標(biāo)記SW.切換開關(guān)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步說明。參照圖9，本發(fā)明一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，包括
接收天線，用于接收無線信號；
低噪聲放大器，用于對接收的無線信號進(jìn)行放大；
模擬下變頻器，用于對放大后的信號進(jìn)行下變頻，從而生成中頻模擬信號；
轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器，用于對生成的中頻模擬信號進(jìn)行鄰道選擇和抗混疊濾波； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)鄰道選擇和抗混疊濾波后的模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信·號;
靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊，用于對數(shù)字中頻信號的直流偏移進(jìn)行初步校準(zhǔn)；
通道選擇和處理模塊，用于根據(jù)初步校準(zhǔn)后的信號選擇零中頻通道或低中頻通道，進(jìn)而根據(jù)選擇的通道對初步校準(zhǔn)后的信號進(jìn)行處理；
所述接收天線的輸出端依次通過低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊進(jìn)而與所述通道選擇和處理模塊的輸入端連接。參照圖12，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述通道選擇和處理模塊包括動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊和用于選擇零中頻通道或低中頻通道的切換開關(guān)SW，所述切換開關(guān)SW的輸入端與所述靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊的輸出端連接，所述切換開關(guān)SW的輸出端包括第一切換點(diǎn)和第二切換點(diǎn)，所述第一切換點(diǎn)與所述動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊的輸入端連接，所述動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊的輸出端依次連接有數(shù)字下變頻子模塊和數(shù)字濾波器；所述第二切換點(diǎn)與所述數(shù)字濾波器的輸入端連接。其中，動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊的功能由高通濾波器來實現(xiàn)，而切換開關(guān)SW切在第一切換點(diǎn)時選擇的是低中頻通道，切換開關(guān)SW切在第二切換點(diǎn)時選擇的是零中頻通道。參照圖13，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述模擬下變頻器包括與低噪聲放大器輸出端連接的混頻器和用于為混頻器提供正交本振信號的鎖相環(huán)；所述混頻器用于將正交本振信號和放大后的信號進(jìn)行混頻，從而將放大后的信號下變頻到中頻信號后發(fā)送至轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的輸入端。參照圖12，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，還包括用于根據(jù)選擇的切換門限進(jìn)行控制的接收信號強(qiáng)度指示模塊，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的輸入端與所述數(shù)字濾波器的輸出端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第一輸出端與所述轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的輸入端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第二輸出端與所述切換開關(guān)SW的輸入端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第三輸出端與所述鎖相環(huán)的輸入端連接。其中，切換門限是根據(jù)通信系統(tǒng)的輸入信號強(qiáng)度或幅度來選擇的，而所述接收信號強(qiáng)度指示模塊進(jìn)行的控制包括控制切換開關(guān)SW的切向、鎖相環(huán)的本振頻率和轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，包括一射頻芯片，所述的低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊、通道選擇和處理模塊、接收信號強(qiáng)度指示模塊均設(shè)在所述的射頻芯片上。下面結(jié)合圖9-13和射頻芯片對本發(fā)明自適應(yīng)變中頻的射頻接收機(jī)只采用一塊射頻芯片的實施例作具體說明
本發(fā)明自適應(yīng)變中頻的射頻接收機(jī)架構(gòu)如圖9、圖12和圖13所示。空中的無線信號經(jīng)過接收天線接收到低噪聲放大器，低噪聲放大器把信號放大后送到模擬下變頻器的混頻器處。鎖相環(huán)PLL將為模擬下變頻器的混頻器提供正交本振信號，也即通過分頻器把放大的信號分為正交的I路信號和Q路信號。下變頻后，Ι/Q兩路信號都將經(jīng)過轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)的低通濾波器進(jìn)行鄰道選擇和抗混疊濾波。轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)的低通濾波器的輸出將連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，將首先經(jīng)過靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊，在射頻芯片剛上電時對直流偏移DC offset進(jìn)行初步校準(zhǔn)。射頻接收機(jī)將記錄該初步校準(zhǔn)的值，并在每次進(jìn)入接收狀態(tài)時自動減去該值。然后將通過切換開關(guān)SW來選擇信號是經(jīng)過零中頻通道還是經(jīng)過低中頻通道若經(jīng)過低中頻通道，則信號將首先經(jīng)過高通濾波器(即動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊)進(jìn)行動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)，然后經(jīng)過數(shù)字下變頻器進(jìn)行數(shù)字下變頻，把輸入信號的載波變?yōu)榱阒蓄l信號后送入數(shù)字濾波器；若選擇零中頻通道，信號將直接送入數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器將對接收到的信號進(jìn)行濾波，并將濾波后的信號按照接口設(shè)定的格式輸出。
當(dāng)射頻芯片剛上電時，GSM通信系統(tǒng)有很長一段時間，讓系統(tǒng)進(jìn)行初始化、穩(wěn)定以及讓射頻芯片完成各種校準(zhǔn)算法。靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊將利用這段時間進(jìn)行靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)(此校準(zhǔn)是在特定的頻率下進(jìn)行的)。由于DC offset會隨頻率變化而變化，故靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)還能保證在初始化所在的特定頻率下將DC offset抑制得很好，而對于其他頻率，靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊只能把DC offset抑制到一個相對較小的值(相對于不做靜態(tài)DC offset校準(zhǔn)而言)，以保證DC offset在不再進(jìn)行動態(tài)DC offset校準(zhǔn)的情況下(也即是采用ZIF架構(gòu)時)，對于相對較大的信號輸入(如測試ACS性能時的-82dBm)仍然具有足夠的輸出信噪比。本發(fā)明的直流偏移校準(zhǔn)方法(包括靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)和動態(tài)直流偏移校準(zhǔn))如圖10和圖11所示。如圖11所示，當(dāng)輸入信號載頻為H)，輸入信號強(qiáng)度或幅度較小時，接收機(jī)系統(tǒng)關(guān)心的是靈敏度的指標(biāo)。目前GSM射頻芯片普遍能做到使靈敏度在-105至-108dBm之間。對于小信號，殘余的DC offset將明顯影響接收的信噪比，此時本發(fā)明接收機(jī)的動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊會在靜態(tài)DC offset校準(zhǔn)后進(jìn)行動態(tài)DC offset校準(zhǔn)，即本發(fā)明接收機(jī)會進(jìn)行如下操作
1)將切換開關(guān)SW切在低中頻通道(即切換開關(guān)的第一切換點(diǎn))；
2)控制鎖相環(huán)PLL提供R)-Fif的本振(Fif為中頻頻率)；
3)轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率設(shè)置在低中頻模式下(此時轉(zhuǎn)角頻率更寬)。上述操作能利用低中頻架構(gòu)接收機(jī)的高通濾波器有效抑制DC offset，從而提高小信號下的接收信噪比和靈敏度。如圖10所示，當(dāng)輸入信號幅度超過_82dBm時，接收機(jī)系統(tǒng)的信噪比已經(jīng)足夠高，此時DC offset對信噪比的影響可以忽略，故接收系統(tǒng)更關(guān)心的是ACS性能。此時，本發(fā)明射頻接收機(jī)只進(jìn)行靜態(tài)DC offset校準(zhǔn)而不再進(jìn)行動態(tài)DC offset校準(zhǔn)，即本發(fā)明射頻接收機(jī)進(jìn)行如下操作
1)將切換開關(guān)SW切在零中頻通道(即切換開關(guān)的第二切換點(diǎn))；
2)控制鎖相環(huán)PLL提供輸入信號載頻H)的本振；
3)轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率設(shè)置在零中頻模式下(此時轉(zhuǎn)角頻率更窄)。上述操作能利用零中頻架構(gòu)接收機(jī)的低通濾波器轉(zhuǎn)角頻率更窄的特點(diǎn)，有效抑制ACI，提高接收機(jī)的ACS性能；同時，剛上電時靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊已把DC offset校準(zhǔn)到一個較小的范圍，在ACS的測量中即便不使用高通濾波器也能保證DC offset不明顯對輸出信噪比產(chǎn)生不良影響。根據(jù)國際、國內(nèi)規(guī)范要求，對于GSM通信系統(tǒng)，ACS測量的輸入有用信號為_82dBm。而由于無線傳輸存在多徑衰落的效應(yīng)，基站發(fā)出_82dBm的信號到達(dá)射頻芯片天線被接收時，信號會有范圍的波動。因此，理論上只要保證輸入信號幅度大于時采用零中頻架構(gòu)，就能保證ACS性能。而-87dBm的這個切換門限，最少比測量接收靈敏度時的信號強(qiáng)度大18dB，故此時DC offset對于此大信號信噪比的影響是可以忽略的。該實施例的接收機(jī)射頻芯片上集成了接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)模塊，用于在數(shù)字濾波器輸出端檢測接收到信號的強(qiáng)度。以_87dBm為切換門限，接收信號強(qiáng)度指示模塊根據(jù)檢測到輸入信號(即數(shù)字濾波器的輸出信號)的大小來選擇
1)切換開關(guān)SW;
2)鎖相環(huán)PLL的本振頻率；
3)轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率的轉(zhuǎn)角頻率。接收信號強(qiáng)度指示模塊選擇的切換門限即為接收機(jī)架構(gòu)(即通道選擇)切換的輸入信號門限，其可以通過寫寄存器的方式進(jìn)行配置。因此可以配置不同的切換門限來適應(yīng)不同的通信系統(tǒng)(例如對GSM通信系統(tǒng)而言，切換門限就是_87dBm)。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，包括一基帶芯片和射頻芯片，所述的接收信號強(qiáng)度指示模塊設(shè)置在基帶芯片上，所述的低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊、通道選擇和處理模塊均設(shè)置在所述的射頻芯片上。下面結(jié)合圖9-13、射頻芯片和基帶芯片對本發(fā)明自適應(yīng)變中頻的射頻接收機(jī)采用射頻芯片和基帶芯片共同實現(xiàn)的實施例作進(jìn)一步說明
該實施例與只采用一塊射頻芯片的實施例的結(jié)構(gòu)大致相同，不同之處在于該實施例通過基帶芯片的接收信號強(qiáng)度指示模塊或接收信號質(zhì)量模塊來選擇射頻接收芯片采用哪一種架構(gòu)。此時射頻接收機(jī)的架構(gòu)選擇(即通道選擇)將直接受基帶芯片控制，而不受射頻接收機(jī)芯片內(nèi)部信號控制。由于基帶芯片的功能強(qiáng)大，可以完成信號解調(diào)等一系列復(fù)雜運(yùn)算，因此除了通過接收信號強(qiáng)度指示模塊，基帶芯片還可以通過接收信號質(zhì)量的好壞來判斷當(dāng)前所采用的射頻接收機(jī)架構(gòu)是否最優(yōu)化。若此時的接收信號質(zhì)量不是最優(yōu)，基帶芯片將產(chǎn)生一個反饋信號至射頻接收芯片來選擇
1)切換開關(guān)SW;
2)鎖相環(huán)PLL的本振頻率；
3)轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率的轉(zhuǎn)角頻率。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的切換門限是根據(jù)不同的通信系統(tǒng)來設(shè)定。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊在GSM系統(tǒng)中的切換門限為 _87dBm。以上是對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在 本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于包括接收天線，用于接收無線信號；低噪聲放大器，用于對接收的無線信號進(jìn)行放大；模擬下變頻器，用于對放大后的信號進(jìn)行下變頻，從而生成中頻模擬信號；轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器，用于對生成的中頻模擬信號進(jìn)行鄰道選擇和抗混疊濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)鄰道選擇和抗混疊濾波后的模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號;靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊，用于對數(shù)字中頻信號的直流偏移進(jìn)行初步校準(zhǔn)；通道選擇和處理模塊，用于根據(jù)初步校準(zhǔn)后的信號選擇零中頻通道或低中頻通道，進(jìn)而根據(jù)選擇的通道對初步校準(zhǔn)后的信號進(jìn)行處理；所述接收天線的輸出端依次通過低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊進(jìn)而與所述通道選擇和處理模塊的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于所述通道選擇和處理模塊包括動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊和用于選擇零中頻通道或低中頻通道的切換開關(guān)(SW)，所述切換開關(guān)(Sff)的輸入端與所述靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊的輸出端連接，所述切換開關(guān)(SW)的輸出端包括第一切換點(diǎn)和第二切換點(diǎn)，所述第一切換點(diǎn)與所述動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊的輸入端連接，所述動態(tài)直流偏移校準(zhǔn)子模塊的輸出端依次連接有數(shù)字下變頻子模塊和數(shù)字濾波器；所述第二切換點(diǎn)與所述數(shù)字濾波器的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于所述模擬下變頻器包括與低噪聲放大器輸出端連接的混頻器和用于為混頻器提供正交本振信號的鎖相環(huán)；所述混頻器用于將正交本振信號和放大后的信號進(jìn)行混頻，從而將放大后的信號下變頻到中頻信號后發(fā)送至轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于還包括用于根據(jù)選擇的切換門限進(jìn)行控制的接收信號強(qiáng)度指示模塊，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的輸入端與所述數(shù)字濾波器的輸出端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第一輸出端與所述轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器的輸入端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第二輸出端與所述切換開關(guān)(SW)的輸入端連接，所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的第三輸出端與所述鎖相環(huán)的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于包括一射頻芯片，所述的低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊、通道選擇和處理模塊、接收信號強(qiáng)度指示模塊均設(shè)在所述的射頻芯片上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于包括一基帶芯片和射頻芯片，所述的接收信號強(qiáng)度指示模塊設(shè)置在基帶芯片上，所述的低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊、通道選擇和處理模塊均設(shè)置在所述的射頻芯片上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于所述接收信號強(qiáng)度指示模塊的切換門限是根據(jù)不同的通信系統(tǒng)來設(shè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，其特征在于所述接收信號 強(qiáng)度指示模塊在GSM系統(tǒng)中的切換門限為-87dBm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)變中頻射頻接收機(jī)，包括接收天線、低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊和通道選擇和處理模塊，接收天線的輸出端依次通過低噪聲放大器、模擬下變頻器、轉(zhuǎn)角頻率可調(diào)低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、靜態(tài)直流偏移校準(zhǔn)模塊進(jìn)而與通道選擇和處理模塊的輸入端連接。本發(fā)明的通道選擇和處理模塊能根據(jù)初步校準(zhǔn)后的信號選擇零中頻通道或低中頻通道，能同時優(yōu)化直流偏移和鄰道選擇；進(jìn)一步，本發(fā)明還包括接收信號強(qiáng)度指示模塊，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低和易于實現(xiàn)；進(jìn)一步，本發(fā)明具有良好的可擴(kuò)展性和可移植性，可廣泛應(yīng)用于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號H04B1/06GK103001654SQ20121059379
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者陳弟虎, 郭建平, 黃沫 申請人:中山大學(xué)