CN101227221A - 提高零中频射频信号接收系统性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可提高零中频射频信号接收系统性能的方法。射频信号接收系统用以接收具有一第一频率的一射频信号，包括一调谐器以及一基带接收机；调谐器中具有一本地振荡器，用以将该射频信号转换并输出一同相调变信号以及一正交调变信号的基带信号。通过本发明，不用像传统的方法那样把射频信号直接变换到基带，而是故意把它变换到零频附近的某一频率，再通过一频率偏移校正电路，把这个人为的频偏纠正过来，再进行随后的信号处理，通过这样的方法来提高射频信号接收器的接收性能。

Description

提高零中频射频信号接收系统性能的方法

技术领域

本发明关于一种射频信号接收系统，特别关于一种可以克服信号直流损伤以及提高零中频射频信号接收系统性能的方法。

背景技术

因为零中频直接变换接收机具有结构简单，成本低的优点，目前的数字卫星接收机调谐器(高频端部分)都采用零中频直接变换(Zero IF DirectConversion)接收机结构来取代二次变频的超外差结构。但是零中频直接变换接收机会引入直流偏移，基带I/Q输出幅度、相位不平衡以及偶次谐波的问题。而基带I/Q输出幅度与相位的不平衡会引入影像干扰(imageinterference)，降低接收信号的质量。

而为解决直流偏移的问题，在调谐器中会增加直流消除电路(高通滤波器)将直流部分消除，但是这样也会将零频附近的基带信号消除，对有用的信号能量造成损伤，降低信号的信噪比。图1为一现有的射频信号接收系统的方块示意图。调谐器11包括一本地振荡器16、第一低通滤波器13、第二低通滤波器14以及直流消除电路15。调谐器11在接收到射频信号后，会利用本地振荡器16将射频信号将其中心频率降至频率0的位置，接着在通过第一低通滤波器13与第二低通滤波器14将噪声过滤后，在传送到直流消除电路15以消除直流偏移并产生同相调变信号Rx_I以及正交调变信号Rx_Q。解调器12则根据同相调变信号Rx_I以及正交调变信号Rx_Q产生数据串流(transport stream)。

为更清楚说明现有的解调器11所造成的直流损伤(DC offset)，请参考图2。图2为图1的射频信号接收系统的信号示意图。信号S1为射频信号的示意图，其中射频信号分为两个部分，主要的数据储存在中心频率为950MHz的频带，其余数据则储存在中心频率为1200MHz的频带。当射频信号经过本地振荡器16降频后，其信号示意图如信号S2所示。接着，由第一低通滤波器13将信号S2的高频部分过滤掉之后，得到信号S3。再传送至直流消除电路15以消除直流偏移，其产生信号Rx_I。如信号S4所示，在频率0附近的部分频谱会有数据被过滤掉，造成直流损伤。

发明内容

本发明的目的为提供一种可以克服零中频信号直流损伤以及提高射频信号接收系统性能的方法。

本发明提供一种射频信号接收系统，用以接收具有一第一频率的一射频信号，包括一调谐器以及一基带接收机。调谐器中具有一本地振荡器，用以将射频信号转换为具有一第二频率的一第二信号，并输出一同相调变信号以及一正交调变信号；基带接收机，接收并将同相调变信号以及正交调变信号转换为一数字信号，再通过一频率偏移校正电路，用以将数字信号的频率调整为第一频率。

本发明还提供一种射频信号接收系统，用以接收具有一第一频率的一射频信号，包括一本地振荡器、一第一低通滤波器、一第二低通滤波器、一直流消除电路以及一解调器。本地振荡器，用以将射频信号转换为具有一第二频率的一第二信号；第一低通滤波器与第二低通滤波器用以接收并对第二信号进行低通滤波；直流消除电路，接收并消除第一低通滤波器与第二低通滤波器的输出信号的直流成分，用以输出一同相调变信号以及一正交调变信号；解调器，接收同相调变信号与正交调变信号并转换为一第三信号，并将第三信号的中心频率变频至频率零。

综上所述，本发明的提高零中频射频信号接收系统性能的方法不用像传统的方法那样把射频信号直接变换到基带，而是故意把它变换到零频附近的某一频率，再通过一频率偏移校正电路，把这个人为的频偏纠正过来，再进行随后的信号处理，通过这样的方法来提高射频信号接收器的接收性能。

附图说明

图1为一现有的射频信号接收系统的方块示意图；

图2为图1的射频信号接收系统的信号示意图；

图3为根据本发明的射频信号接收系统的一实施例的方块示意图；

图4为图3的射频信号接收系统的信号示意图。

主要元件符号说明：

11：调谐器                   12：解调器

13：第一低通滤波器           14：第二低通滤波器

15：直流消除电路             16：本地振荡器

31：调谐器                   32：解调器

301：第一低通滤波器          302：第二低通滤波器

303：本地振荡器              304：直流消除电路

305：模拟数字转换单元        306：频率偏移校正电路

307：振荡器                  308：滤波器组

309：时钟恢复/载波恢复单元   310：解码单元

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施例进行详细说明。

图3为根据本发明的射频信号接收系统的一实施例的方块示意图。解调器31用以接收具有一第一频率的一射频信号，并输出一同相调变信号以及一正交调变信号，其中射频信号的频率范围可为50MHz到2.1GHz之间。解调器32接收并将同相调变信号以及正交调变信号转换为一数据串流信号。解调器31包括一本地振荡器303、一第一低通滤波器301、一第二低通滤波器302以及一直流消除电路304。本地振荡器303用以将射频信号转换为具有一第二频率X的一第二信号。第一低通滤波器301与第二低通滤波器302用以接收并对第二信号进行低通滤波。直流消除电路304，接收并消除第一低通滤波器301与第二低通滤波器302的输出信号的直流成分，用以输出同相调变信号Rx_I以及正交调变信号Rx_Q。在本实施例中，第一低通滤波器301与第二低通滤波器302具有一带宽Bw，数据串流信号的的信号符号率为Rs，而第二频率X可由下列公式求得：

$\mathrm{Bw}=\frac{\mathrm{Rs}}{2}*2+X$

在本实施例中，还可将调谐器31的频率漂移Δ考虑进去，因此第二频率X可进一步由下列公式求得：

$\mathrm{Bw}=\frac{\mathrm{Rs}}{2}*2+X+\mathrm{\Δ}$

解调器32中包括一模拟数字转换单元305、一频率偏移校正电路(derotator)306，一振荡器307、一滤波器组308、一时钟恢复/载波恢复单元309以及一解码单元310。模拟数字转换单元305用以接收同相调变信号Rx_I与正交调变信号Rx_Q，并输出一数字信号。频率偏移校正电路306根据振荡器307的频率，将数字信号的频率调整为第一频率。滤波器组308，耦接频率偏移校正电路306，用以过滤噪声。时钟恢复/载波恢复单元309，耦接滤波器组308，其中时钟恢复/载波恢复单元309包括一时钟恢复单元以及一载波恢复单元(图上未绘出)。时钟恢复单元根据时钟误差，通过反馈环路以及插值滤波器来取得最佳的采样点数值，使得射频信号接收系统工作在信噪比的最佳点。载波恢复单元通过反馈环路来消除星座图的残留频差。解码单元310，接收并解码时钟恢复/载波恢复单元309的输出信号，以输出一数据串流信号。解码单元310的一较佳实施例为一维特比解码器(Viterbidecoder)。

为更清楚说明本发明可避免直流损伤，请参考图4。图4为图3的射频信号接收系统的信号示意图。信号S1为射频信号的示意图，其中射频信号分为两个部分，主要的数据储存在中心频率为950MHz的频带，其余数据则储存在中心频率为1200MHz的频带。当射频信号经过本地振荡器303降频至一第二频率X后，其信号示意图如信号S2所示。接着，由第一低通滤波器301将信号S2的高频部分过滤掉之后，此时的数据储存在中心频率为X MHz的频带，如信号S3所示。接着再将信号传送至直流消除电路15以消除直流偏移。当解调器32接收到调谐器传送的同相调变信号Rx_I与正交调变信号Rx_Q时，利用频率偏移校正电路306与振荡器307将数字信号的频率调整为第一频率，如信号S4所示。如此一来，便可消除现有的射频信号接收系统所造成的直流损伤的问题。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请专利权利要求范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种射频信号接收系统，用以接收具有一第一频率的一射频信号，其特征在于，所述射频信号接收系统包括：

一本地振荡器，用以将所述射频信号转换为具有一第二频率的一第二信号；

一第一低通滤波器，接收并对所述第二信号进行低通滤波；

一第二低通滤波器，接收并对所述第二信号进行低通滤波；

一直流消除电路，接收并消除所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器的输出信号的直流成分，用以输出一同相调变信号以及一正交调变信号；

一解调器，接收所述同相调变信号与所述正交调变信号并转换为一第三信号，并将所述第三信号的中心频率变频至频率零。

2.根据权利要求1所述的射频信号接收系统，其特征在于，所述解调器包括：

一模拟数字转换单元，接收所述同相调变信号与所述正交调变信号，并输出一数字信号；

一频率偏移校正电路，用以将所述数字信号的频率调整为所述第一频率；

一滤波器组，耦接所述频率偏移校正电路；

一时钟恢复/载波恢复单元，耦接所述滤波器组；以及

一解码单元，接收并解码所述时钟恢复/载波恢复单元的输出信号，以输出一数据流。

3.根据权利要求1所述的射频信号接收系统，其特征在于，其中所述第二频率可由下列公式求得：

$\mathrm{Bw}=\frac{\mathrm{Rs}}{2}*2+X,$ 其中Bw为所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器的一带宽，Rs为所述数据流的一信号符号率，X为所述第二频率。

4.根据权利要求1所述的射频信号接收系统，其特征在于，所述第一频率的范围为50MHz到2.1GHz。

5.一种射频信号接收系统，用以接收具有一第一频率的一射频信号，其特征在于，所述射频信号接收系统包括：

一调谐器，具有一本地振荡器，用以将所述射频信号转换为具有一第二频率的一第二信号，并输出一同相调变信号以及一正交调变信号；以及

一基带接收机，接收并将所述同相调变信号以及所述正交调变信号转换为一数字信号，再通过一频率偏移校正电路，用以将所述数字信号的频率调整为所述第一频率。

6.根据权利要求5所述的射频信号接收系统，其特征在于，所述调谐器还包括：

一第一低通滤波器，接收并对所述第二信号进行低通滤波；

一第二低通滤波器，接收并对所述第二信号进行低通滤波；以及

一直流消除电路，接收并消除所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器的输出信号的直流成分，用以输出所述同相调变信号以及所述正交调变信号。

7.根据权利要求5所述的射频信号接收系统，其特征在于，所述基带接收机还包括：

一模拟数字转换单元，接收所述同相调变信号与所述正交调变信号，并输出一数字信号；

一滤波器组，耦接所述频率偏移校正电路，用以过滤噪声；

一时钟恢复/载波恢复单元，耦接所述滤波器组；以及

一解码单元，接收并解码所述时钟恢复/载波恢复单元的输出信号，以输出一数据流。

8.根据权利要求5所述的射频信号接收系统，其特征在于，所述第二频率可由下列公式求得：

$\mathrm{Bw}=\frac{\mathrm{Rs}}{2}*2+X,$ 其中Bw为所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器的一带宽，Rs为所述数据流的一信号符号率，X为所述第二频率。

9.根据权利要求5所述的射频信号接收系统，其特征在于，所述第二频率可由下列公式求得：

$\mathrm{Bw}=\frac{\mathrm{Rs}}{2}*2+X+\mathrm{\Δ},$ 其中Bw为所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器的一带宽，Rs为所述数据流的一信号符号率，X为所述第二频率，Δ为所述调谐器的修正频偏。

10.根据权利要求5所述的射频信号接收系统，其特征在于，所述第一频率的范围为50MHz到2.1GHz。

Images