CN101897123B - 用于接收器的跟踪滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明描述接收器中的一种用于衰减带外信号和邻近信道信号的跟踪滤波器。在一个示范性设计中，一种设备包括跟踪滤波器、LNA和降频转换器。所述跟踪滤波器包括求和器、滤波器和升频转换器。所述求和器从输入信号中减去反馈信号且提供第一信号。所述LNA放大所述第一信号且提供第二信号。所述降频转换器对所述第二信号进行降频转换且提供输出信号。所述滤波器对所述输出信号进行滤波(例如，求微分)且提供第三信号。所述滤波器阻挡所要信号且放行带外信号分量。所述升频转换器对所述第三信号进行升频转换且提供第四信号，且从所述第四信号得出所述反馈信号。所述跟踪滤波器具有等效带通滤波器响应和基于所述所要信号的频率而确定的可变中心频率。

Description

用于接收器的跟踪滤波器

技术领域

本发明大体上涉及电子器件，且更具体地说，涉及用于接收器的滤波器。

背景技术

无线通信装置(例如，蜂窝式电话)可利用收发器来实现与无线通信系统的双向通信。收发器可包括用于数据发射的发射器和用于数据接收的接收器。对于数据发射，所述发射器可调制具有数据的射频(RF)载波信号以获得经调制的信号。发射器可进一步放大经调制的信号以获得输出RF信号，且接着经由无线信道将此信号发射到无线系统中的基站。对于数据接收，接收器可接收来自基站的RF信号，且可调节并处理接收到的RF信号，以获得由基站发送的数据。

无线装置可能够与不同无线系统通信，且/或可支持多个频带上的操作。这些能力可允许无线装置接收来自较多系统的通信服务，且享有较大覆盖。无线装置可在接收器中具有针对所有所支持的频带和系统的多个接收路径。每一接收路径可包括例如带通滤波器、低噪声放大器(LNA)等的一组电路块。每一接收路径的电路块可经设计以特别用于所述接收器路径所支持的频带和/或系统。无线装置可具有许多接收路径和许多电路块，以便支持多个频带和/或多个系统。这些许多接收路径可增加无线装置的复杂性、大小、成本和/或功率消耗，所有这些情形都可能是不可取的。

发明内容

根据本申请案的一个实施例，其涉及一种用于通信的设备，所述设备包含：求和器，其用以接收输入信号和反馈信号，且提供第一信号；降频转换器，其用以对基于所述第一信号而得出的第二信号进行降频转换，且提供输出信号；滤波器，其用以对所述输出信号进行滤波，且提供第三信号；以及升频转换器，其用以对所述第三信号进行升频转换，且提供从中得出所述反馈信号的第四信号。

根据本申请案的另一实施例，其涉及一种集成电路，所述集成电路包含：求和器，其用以接收输入信号和反馈信号，且提供第一信号；降频转换器，其用以对基于所述第一信号而得出的第二信号进行降频转换，且提供输出信号；滤波器，其用以对所述输出信号进行滤波，且提供第三信号；以及升频转换器，其用以对所述第三信号进行升频转换，且提供从中得出所述反馈信号的第四信号。

根据本申请案的另一实施例，其涉及一种用于通信的设备，所述设备包含：跟踪滤波器，其用以对输入信号进行滤波，且提供第一信号；放大器，其用以放大所述第一信号，且提供第二信号；以及降频转换器，其用以对所述第二信号进行降频转换，且提供输出信号，所述跟踪滤波器基于所述输出信号对所述输入信号进行滤波。

根据本申请案的另一实施例，其涉及一种处理输入信号的方法，所述方法包含：从所述输入信号中减去反馈信号以获得第一信号；对基于所述第一信号而得出的第二信号进行降频转换，以获得输出信号；对所述输出信号进行滤波以获得第三信号；对所述第三信号进行升频转换以获得第四信号；以及基于所述第四信号得出所述反馈信号。

根据本申请案的另一实施例，其涉及一种用于通信的设备，其包含：用于从输入信号中减去反馈信号以获得第一信号的装置；用于对基于所述第一信号而得出的第二信号进行降频转换以获得输出信号的装置；用于对所述输出信号进行滤波以获得第三信号的装置；用于对所述第三信号进行升频转换以获得第四信号的装置；以及用于基于所述第四信号得出所述反馈信号的装置。

附图说明

图1展示与多个系统通信的无线装置。

图2展示无线装置的示范性设计的框图。

图3展示无线装置的另一示范性设计的框图。

图4展示RF后端的框图。

图5展示具有跟踪滤波器的接收路径的框图。

图6展示具有跟踪滤波器的另一接收路径的框图。

图7展示具有另一跟踪滤波器的接收路径的框图。

图8展示具有又一跟踪滤波器的接收路径的框图。

图9展示微分器的框图。

图10展示跟踪滤波器对接收到的信号的处理。

具体实施方式

词“示范性”在本文中用以表示“充当实例、例项或说明”。本文中描述为“示范性”的任何示范性实施例不一定被解释为比其它示范性实施例优选或有利。

本文中所描述的跟踪滤波器可用于可支持任何数目的通信系统和任何数目的频带的各种无线和有线通信装置。举例来说，跟踪滤波器可用于码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交FDMA(OFDMA)系统、单载波FDMA(SC-FDMA)系统、无线局域网(WLAN)、广播系统、卫星定位系统等的无线通信装置。CDMA系统可实施例如通用陆上无线电接入(UTRA)、cdma2000等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和其它CDMA型式。cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA系统可实施例如全球移动通信系统(GSM)等无线电技术。OFDMA系统可实施例如演进的UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、等无线电技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。UTRA、E-UTRA、UMTS和GSM描述于来自名为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文献中。cdma2000和UMB描述于来自名为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的组织的文献中。这些各种无线电技术和标准是此项技术中已知的。

图1展示能够与多个无线通信系统120和122通信的无线通信装置110。无线系统120可为可实施W-CDMA或cdma2000的CDMA系统。无线系统122可为GSM系统。为了简单起见，图1展示包括一个基站130和一个移动交换中心(MSC)140的无线系统120，以及包括一个基站132和一个无线电网络控制器(RNC)的系统122。一般来说，每一系统可包括任何数目的基站以及任一组网络实体。在系统120中，基站130支持在其覆盖下的无线装置的无线电通信，且MSC 140提供对耦合到MSC的基站的协调和控制。在系统122中，基站132支持在其覆盖下的无线装置的无线电通信，且RNC 142提供对耦合到RNC的基站的协调和控制。基站也可被称作节点B、演进的节点B(eNB)、接入点等。MSC 140和RNC 142也可由某一其它术语来指代。

无线装置110可为蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、具有无线功能的计算机、无线调制解调器、手持式装置、膝上型计算机、无绳电话等。无线装置110也可被称作用户装备(UE)、移动台、终端、接入终端、订户单元、台等。无线装置110可配备有任何数目的天线。在一个示范性设计中，无线装置110包括一个外部天线和一个内部天线。多个天线可用以提供对抗例如衰落、多路径、干扰等不利路径效应的分集。

无线装置110还可能够接收来自广播台的信号。为了简单起见，图1中仅展示一个广播台134。无线装置110可支持MediaFLO^TM、针对手持式装置的数字视频广播(DVB-H)、针对陆上电视广播的综合服务数字广播(ISDB-T)和/或其它陆上广播系统。

无线装置110还可能够接收来自卫星150的信号。卫星150可属于例如美国全球定位系统(GPS)、欧洲伽利略系统、俄国GLONASS系统等卫星定位系统(SPS)。每一GPS卫星发射编码有信息的GPS信号，所述信息允许地球上的GPS接收器测量GPS信号的到达时间(TOA)。足够数目的GPS卫星的测量结果可用以获得对GPS接收器的准确的三维位置估计。

一般来说，无线装置110可能够经由任何无线电技术(例如，W-CDMA、cdma2000、GSM、GPS等)与任何数目的无线系统通信。为了清楚起见，以下描述中的许多内容假定无线装置110能够与GSM和CDMA(例如，W-CDMA和/或cdma2000)系统通信且接收GPS信号。无线装置110还可支持任何数目的频带。

图2展示作为图1中的无线装置110的一个示范性设计的无线装置110a的框图。无线装置110a包括模拟部分210和数字部分260。模拟部分210包括RF前端220和RF后端250，两者共同支持针对GSM和CDMA的多个频带以及针对GPS的一个频带。GSM使用时分双工(TDD)，且同一频道用于以不同时间间隔进行发射和接收。CDMA使用频分双工(FDD)，且不同频道用以同时发射和接收。

在RF前端220内，天线(Ant)切换模块222执行切换，以允许RF前端220处理GSM或CDMA。模块222在RF前端220正处理GSM时进一步执行发射与接收之间的切换。模块222具有耦合到主要天线202的天线端口，以及耦合到双工器240、功率放大器(PA)228和表面声波(SAW)滤波器230a到230d的多个输入端口。模块222在任一给定时刻将天线端口耦合到输入端口中的一者。

对于GSM，模块222在发射周期期间将来自PA 228的发射GSM信号耦合到天线202，且在接收周期期间将从天线202接收到的RF信号耦合到SAW滤波器230a到230d中的一者。每一SAW滤波器230针对相应的频带而对其输入RF信号进行滤波。SAW滤波器230a到230d将经滤波的RF信号分别提供给LNA 232a到232d。每一LNA 232放大其经滤波的RF信号，且将经放大的RF信号提供给RF后端250。对于发射路径，来自RF后端250的输出GSM信号由滤波器226滤波且由PA 228放大，以获得由模块222耦合到天线202的发射GSM信号。

对于CDMA，模块222将天线202耦合到双工器240。双工器240将来自PA 248的发射CDMA信号路由到模块222，且进一步将从模块222接收到的RF信号路由到LNA242。对于接收路径，从双工器240接收到的RF信号由LNA 242放大且由滤波器244滤波，以获得被提供给RF后端250的输入CDMA信号。对于发射路径，来自RF后端250的输出CDMA信号由滤波器246滤波且由PA 248放大，以获得经由双工器240路由且由模块222耦合到天线202的发射CDMA信号。为了简单起见，图2针对CDMA的一个频带展示双工器240、LNA 242、滤波器244和246以及PA 248的一个组。这些电路块的多个组可用以支持CDMA的多个频带。

天线切换模块224具有耦合到分集/次要天线204的天线端口，以及耦合到SAW滤波器230e到230h的多个输入端口。模块224在任一给定时刻将从天线204接收到的RF信号耦合到SAW滤波器230e到230h中的一者。每一SAW滤波器230针对相应的频带而对其输入RF信号进行滤波。SAW滤波器230e到230h将经滤波的RF信号分别提供给LNA 232e到232h。每一LNA 232放大其经滤波的RF信号，且将经放大的RF信号提供给RF后端250。

一般来说，接收器可包括用于任何数目的频带和任何频带的任何数目的SAW滤波器。在图2中所展示的示范性设计中，SAW滤波器230a到230d分别支持GSM850、GSM900、GSM1800和GSM1900频带。GSM850和GSM1900带通常在美国使用，且GSM900和GSM1800带通常在欧洲使用。SAW滤波器230e到230f分别支持通常用于CDMA的蜂窝式带、PCS带和IMT-2000带。SAW滤波器230g支持GPS带。SAW滤波器230a到230h还可支持其它频带，例如GSM450、GSM2600等。

RF后端250可包括各种电路块，例如降频转换器、可变增益放大器(VGA)、放大器、缓冲器、低通滤波器等。RF后端250可对来自LNA 232a到232h以及滤波器244的RF信号进行降频转换。RF后端250可进一步放大经降频转换的信号并对其进行滤波，且将基带信号提供给数字部分260。RF后端250还可放大基带GSM和CDMA信号、对所述信号进行滤波并对所述信号进行升频转换，且将输出GSM和CDMA信号分别提供给滤波器226和246。

在数字部分260内，调制器/解调器(调制解调器)处理器270可执行针对GSM和CDMA的调制解调器处理。调制解调器处理器270可使基带信号数字化以获得样本，且可进一步处理(例如，解调和解码)所述样本以获得经解码的数据。针对GSM和W-CDMA的调制解调器处理描述于3GPP文献中，且针对cdma2000的调制解调器处理描述于3GPP2文献中。3GPP和3GPP2文献是可公开获得的。控制器/处理器280可控制调制解调器处理器270和RF后端250的操作。存储器282可存储用于调制解调器处理器270和控制器/处理器280的数据和程序代码。

可在一个或一个以上RFIC、混合信号IC等上实施RF前端220和RF后端250的全部或部分。举例来说，可在单个RFIC上实施LNA 232a到232h以及RF后端250。可用外部离散组件来实施模块222和224、双工器240以及SAW滤波器230a到230h。可在一个或一个以上专用集成电路(ASIC)上实施调制解调器处理器270、控制器/处理器280以及存储器282。

如图2中所展示，无线装置110a可包括许多SAW滤波器以支持多个系统、多个频带和/或多个天线。SAW滤波器可用以衰减通常被称作人为干扰或阻挡信号(blocker)的大振幅带外信号。人为干扰的振幅可比所要信号的振幅大得多。因此，LNA和后续混频器可具有较高的线性要求，以便减轻人为干扰与所要信号的互调制。此互调制可导致互调制失真产物，所述互调制失真产物可属于所要信号带宽，且充当可使性能降级的噪声。通过用SAW滤波器衰减人为干扰，可放宽对LNA和混频器的线性要求。然而，SAW滤波器增加无线装置110a的面积和成本。

在一方面中，跟踪滤波器可用以在LNA之前衰减带外信号和邻近信道信号，且可能够放宽对LNA和后续电路块的线性要求。跟踪滤波器还可被称作可调谐滤波器、可调谐带通滤波器等。跟踪滤波器可支持多个频带和/或具有同一组电路组件的多个系统，这可大大简化接收器的设计。还可用有源电路组件来实施跟踪滤波器，且可在RF集成电路(RFIC)上高效地实施跟踪滤波器，以减少面积和成本两者。

图3展示作为图1中的无线装置110的另一示范性设计的无线装置110b的框图。无线装置110b包括模拟部分310和数字部分360。模拟部分310包括RF前端320和RF后端350，两者共同支持针对多个系统(例如，GSM、CDMA和GPS)的多个频带。

RF前端320包括天线切换模块322，其执行切换以允许RF前端320处理GSM或CDMA。对于CDMA，模块322将主要天线302耦合到双工器340。对于接收路径，从双工器340接收到的RF信号由LNA 342放大且由滤波器344滤波，以获得提供给RF后端350的输入CDMA信号。对于发射路径，来自RF后端350的输出CDMA信号由滤波器346滤波且由PA 348放大，以获得经由双工器340路由且由模块322耦合到天线302的发射CDMA信号。一般来说，RF前端320可针对CDMA的任何数目的频带包括任何数目个组的双工器340、LNA 342、滤波器344和346以及PA 348。

对于GSM，模块322在发射周期期间将来自PA 328的发射GSM信号耦合到天线302，且在接收周期期间将来自天线302的第一所接收RF信号耦合到跟踪滤波器330a。跟踪滤波器330a基于跟踪或追踪所要信号的中心频率的频率响应对第一所接收RF信号进行滤波，且提供第一经滤波RF信号。LNA 332a放大第一经滤波RF信号，且将第一经放大RF信号提供给RF后端350。类似地，跟踪滤波器330b接收来自分集/次要天线304的第二所接收RF信号，基于跟踪所要信号的中心频率的频率响应对第二所接收RF信号进行滤波，且提供第二经滤波RF信号。LNA 332b放大第二经滤波RF信号，且将第二经放大RF信号提供给RF后端350。

可独立地操作跟踪滤波器330a和330b。跟踪滤波器330a和/或330b可在任一给定时刻活动。跟踪滤波器330a和330b可在相同或不同频带上且从相同或不同系统接收RF信号。跟踪滤波器330a和330b还可具有相同或不同设计。举例来说，跟踪滤波器330a和330b可具有相同或不同带宽、相同或不同滤波器阶数以及频率响应等。下文描述跟踪滤波器330a和330b的若干示范性设计。

RF后端350可包括各种电路块，例如混频器、VGA、放大器、缓冲器、低通滤波器等。RF后端350可对来自LNA 332a、332b和滤波器344的RF信号进行降频转换，放大经降频转换的信号并对其进行滤波，且将基带信号提供给数字部分360。

在数字部分360内，调制解调器处理器370可使基带信号数字化以获得样本，且可进一步处理所述样本以获得经解码的数据。控制器/处理器380可控制调制解调器处理器370和RF后端350的操作。存储器382可存储用于调制解调器处理器370和控制器/处理器380的数据和程序代码。

可在一个或一个以上RFIC、混合信号IC等上实施RF前端320和RF后端350的全部或部分。举例来说，可在单个RFIC上实施跟踪滤波器330a和330b、LNA 332a和332b以及RF后端350。可在一个或一个以上ASIC上实施调制解调器处理器370、控制器/处理器380和存储器382。

如图2和图3中所展示，可通过使用跟踪滤波器330代替SAW滤波器230来简化无线装置110内的接收器。对于图2和图3中所展示的示范性设计，跟踪滤波器330的使用可允许去除八个SAW滤波器、六个LNA、一个天线切换模块以及可能多个IC引脚和焊盘。跟踪滤波器330的使用因此可大大减小接收器的面积和成本。

一般来说，可用超外差式架构或直接转换架构来实施接收器。在超外差式架构中，在多个级中将信号从RF降频转换到基带，例如在一个级中从RF降频转换到中频(IF)，且接着在另一级中从IF降频转换到基带。在也被称作零IF(ZIF)架构的直接转换架构中，在一个级中将信号从RF直接降频转换到基带。超外差式架构和直接转换架构可使用不同电路块和/或具有不同要求。跟踪滤波器可用于超外差式架构和直接转换架构两者。为了清楚起见，下文描述跟踪滤波器用于直接转换架构。

图4展示RF后端350的实施直接转换架构的一部分的示范性设计的框图。在RF后端350内，降频转换器352a接收来自LNA 332a的第一经放大RF信号，且用来自LO产生器354a的第一本机振荡器(LO)信号对第一经放大RF信号进行降频转换，且提供第一经降频转换信号。低通滤波器356a对第一经降频转换信号进行滤波，且提供第一经滤波信号。放大器(Amp)358a放大第一经滤波信号，且提供第一基带信号P_OUT。类似地，混频器352b接收来自LNA 332b的第二经放大RF信号，且用来自LO产生器354b的第二LO信号对第二经放大RF信号进行降频转换，且提供第二经降频转换信号。低通滤波器356b对第二经降频转换信号进行滤波，且提供第二经滤的信号。放大器358b放大第二经滤波信号，且提供第二基带信号D_OUT。

图4展示特定RF后端设计。一般来说，对接收器中的信号的调节可由放大器、滤波器、混频器等的一个或一个以上级来执行。可以不同于图4中所展示的配置的方式来布置这些电路块。此外，图4中未展示的其它电路块(例如，VGA)也可用以调节接收器中的信号。还可省略图4中的一些电路块。

图5展示具有跟踪滤波器330x的接收路径500的示范性设计的框图。接收路径500可用于主要或分集天线。跟踪滤波器330x可用于图3和图4中的跟踪滤波器330a和330b中的每一者。在图5中所展示的示范性设计中，跟踪滤波器330x内的求和器522接收跟踪滤波器的输入信号V_IN以及反馈信号V_FB，从所述输入信号中减去所述反馈信号，且提供第一信号V₁。输入信号V_IN可对应于图3中来自主要天线302的第一所接收RF信号或来自分集天线304的第二所接收RF信号。LNA 332放大第一信号V₁且提供第二信号V₂。降频转换器352用LO信号V_LO对第二信号V₂进行降频转换，且提供可处于基带或IF频率的输出信号V_OUT。

在跟踪滤波器330x内，微分器524接收输出信号V_OUT并对其求微分，且提供第三信号V₃。升频转换器528用LO信号V_{LO_TF}对第三信号V₃进行升频转换，且提供第四信号V₄。LO信号V_LO和V_{LO_TF}可具有相同频率。单元530接收来自升频转换器528的第四信号，且提供第四信号的实部作为给求和器522的反馈信号V_FB。

跟踪滤波器330x如下操作。输入信号V_IN由LNA 332放大且由降频转换器352降频转换以获得输出信号V_OUT。微分器524充当阻挡所要信号和放行较高频率分量的高通滤波器。较高频率分量由升频转换器528升频转换，且由求和器522从输入信号减去。跟踪滤波器330x的带外抑制的量因此可由微分器524的频率响应来决定。

对于第一阶微分器524，如图5中所展示，来自跟踪滤波器330x的输出信号在降频转换之后可表达为：

$V_{\mathrm{OUT}}(f-f_{\mathrm{LO}})=V_{\mathrm{IN}}\left(f\right)\·\frac{G}{1+j2\mathrm{\πfGk}},$ 等式(1)

其中：G为LNA 332的增益，

k为微分器524的增益，

f_LO为用于降频转换的LO信号的频率，

V_IN(f)为随RF下的频率f而变的输入信号，且

V_OUT(f-f_LO)为降频转换之后随频率f-f_LO而变的输出信号。

等式(1)指示可通过对输入信号进行降频转换以及应用低通滤波器来获得输出信号。低通滤波器的转移函数H(f)可表达为：

$H\left(f\right)=\frac{V_{\mathrm{OUT}}(f-f_{\mathrm{LO}})}{V_{\mathrm{IN}}\left(f\right)}=\frac{1/k}{1/\mathrm{Gk}+j2\mathrm{\πf}}.$ 等式(2)

等式(2)指示低通滤波器响应具有带宽BW_LPF＝1/Gk以及直流(DC)增益1/k。此外，在降频转换之后应用低通滤波器，且可基于所要信号带宽来设置低通滤波器带宽。举例来说，对于GSM，可将低通滤波器带宽设置为数百KHz，或对于CDMA，设置为若干MHz。低通滤波器的转移函数由升频转换器528有效地升频转换到RF，且导致遵守等效带通滤波器的输入信号V_IN。等效带通滤波器的带宽和响应由低通滤波器的带宽和响应决定。等效带通滤波器的质量因子Q可表达为：

$Q=\frac{f_{\mathrm{LO}}}{{\mathrm{BW}}_{\mathrm{LPF}}}.$ 等式(3)

可基于可为数百KHz或若干MHz的所要信号带宽来设置低通滤波器带宽BW_LPF。LO频率f_LO由所要信号的中心频率决定，且可为数百MHz或若干GHz。因此，可为等效带通滤波器实现非常高的Q。此外，可使用有源电路组件(例如，晶体管)来实现高Q，而无需高Q无功组件(例如，电感器)。

在图5中所展示的示范性设计中，在LNA 332之前从输入信号V_IN减去反馈信号V_FB。来自求和器522的第一信号V₁可具有较低的带外信号电平，其可放宽对LNA 332和降频转换器352的线性要求。还可在降频转换器352之前的其它位置施加反馈信号。

图6展示具有跟踪滤波器330x的接收路径600的示范性设计的框图。接收路径600可用于主要或分集天线。在图6中所展示的示范性设计中，宽带带通滤波器612接收所接收信号V_RX并对其进行滤波，且提供经滤波的信号。所接收信号V_RX可对应于图3中来自主要天线302的第一所接收RF信号或来自分集天线304的第二所接收RF信号。滤波器612可提供宽带频率选择性，且滤波器612的带宽可为数十或数百MHz。滤波器612还可提供阻抗匹配。可用放大器614和616来实施图5中的LNA 332。放大器614以增益G₁来放大来自滤波器612的经滤波信号，且为跟踪滤波器330x提供输入信号V_IN。求和器522从输入信号V_IN减去反馈信号V_FB，且提供第一信号V₁。放大器616以增益G₂来放大第一信号V₁，且将第二信号V₂提供给降频转换器352。

图5中的LNA 332可具有增益G，其可分别在放大器614的增益G₁与放大器616的增益G₂之间分割。放大器614可提供较小的增益，且可经设计以处理可能较大的带外信号分量。放大器616可提供其余增益，且可以放宽的线性要求来设计。求和器522可更容易地在放大器614之后实施。举例来说，可通过使来自单元530的输出电流I_FB反相且在求和节点处对经反相的I_FB与来自放大器614的输出电流I_IN进行求和来从I_IN中减去I_FB。

图7展示具有跟踪滤波器330y的接收路径700的示范性设计的框图。接收路径700可用于主要或分集天线。跟踪滤波器330y可用于图3和图4中的跟踪滤波器330a和330b中的每一者。在接收路径700中，宽带带通滤波器712接收所接收信号V_RX并对其进行滤波，且为跟踪滤波器330y提供输入信号V_IN。

在图7中所展示的示范性设计中，跟踪滤波器330y包括求和器722、升频转换器728和实单元(real unit)730，所述三者以分别与图5中的跟踪滤波器330x中的求和器522、升频转换器528和实单元530类似的方式耦合。跟踪滤波器330y进一步包括高通滤波器724和宽带低通滤波器726。高通滤波器724接收来自降频转换器352的输出信号V_OUT并对其进行滤波，且提供第三信号V₃。高通滤波器724可阻挡所要信号且放行带外信号分量。高通滤波器724可具有任何合适带宽和滤波器阶数，例如，第一阶、第二阶、第三阶或更高阶数。可用较高阶导数来实现较高阶数，如下文所描述。低通滤波器726接收第三信号V₃并对其进行滤波，且将经滤波的第三信号V₃提供给升频转换器728。低通滤波器726可具有较宽的带宽，且可抑制f_LO+f_RF分量以及LO信号的谐波。这些LO分量与反馈信号相比可相对较大。因此，抑制这些LO分量可改进输入信号中的带外信号分量的衰减。

图5、图6和图7展示一些示范性跟踪滤波器设计以及并入有跟踪滤波器的一些示范性接收器路径设计。跟踪滤波器和/或接收路径可包括可改进性能的其它电路块。举例来说，可在图5中的微分器524之前之后、图7中的高通滤波器724之后、升频转换器528或728之前等插入DC偏移去除块。DC偏移去除块可估计并去除DC偏移，DC偏移的去除可改进性能。

图8展示具有跟踪滤波器330z的接收路径800的示范性设计的框图。接收路径800可用于主要或分集天线。跟踪滤波器330z还可用于图3和图4中的跟踪滤波器330a和330b中的每一者。在跟踪滤波器330z内，求和器822从跟踪滤波器的输入信号V_IN减去反馈信号V_FB，且提供第一信号V₁。LNA 332放大第一信号V₁，且将第二信号V₂提供给降频转换器352。在降频转换器352内，混频器852a用余弦信号cos(ω_LO t)来对第二信号V₂进行降频转换，且提供同相输出信号I_OUT。混频器852b用正弦信号sin(ω_LO t)对第二信号V₂进行降频转换，且提供正交输出信号Q_OUT。

在跟踪滤波器330z内，微分器824a和824b分别对I_OUT和Q_OUT信号求微分，且提供I₃和Q₃信号。在升频转换器828内，混频器830a用余弦信号cos(ω_LO t)对I₃信号进行升频转换，且混频器830b用正弦信号sin(ω_LO t)对Q₃信号进行升频转换。求和器832对混频器830a的输出与混频器830b的输出进行求和，且将反馈信号V_FB提供给求和器822。升频转换器828使由I₃和Q₃所组成的复合第三信号与由cos(ω_LO t)和sin(ω_LO t)组成的复合LO信号相乘，且提供所得乘积的实部。

LO产生器354产生处于所要LO频率ω_LO＝2πf_LO的余弦信号和正弦信号。缓冲器854a和854b缓冲来自LO产生器354的余弦信号和正弦信号，且分别将经缓冲的余弦信号和正弦信号提供给混频器852a和852b。缓冲器856a和856b缓冲来自LO产生器354的余弦信号和正弦信号，且分别将经缓冲的余弦信号和正弦信号提供给混频器830a和830b。因此，用于降频转换的复合LO信号具有与用于升频转换的复合LO信号的频率相同的频率。

可用此项技术中已知的各种设计(例如，用吉尔伯特(Gilbert)乘法器)来实施混频器830a、830b、852a和852b。为了减少1/f噪声，可用无源混频器(例如，切换场效晶体管(FET))来实施混频器830a和830b。

跟踪滤波器可经设计以确保稳定操作。这可通过对最高操作频率确保足够的闭环相位容限来实现。可在需要时将延迟单元插入在跟踪滤波器内的适当位置处以确保稳定操作。举例来说，可将延迟单元插入在缓冲器856a和856b之前或之后，以调整经提供给混频器830a和830b的余弦信号和正弦信号的延迟或相位。

图9展示微分器900的示范性设计的框图，微分器900可用于图5中的微分器524、图7中的高通滤波器724以及图8中的微分器824a和824b中的每一者。在微分器900内，将来自降频转换器的输出信号V_OUT提供给微分器912a到912n。微分器912a为第一阶微分器，微分器912b为第二阶微分器，依此类推，且微分器912n为第n阶微分器，其中n可为一或大于一的任何整数值。微分器912a到912n的输出分别由乘法器914a到914n以比例因子k₁到k_n进行按比例缩放。求和器916对乘法器914a到914n的输出进行求和，且提供第三信号V₃。一般来说，微分器900可实施任何数目的任何阶数的微分器。

图10展示使用跟踪滤波器来处理信号的过程1000的示范性设计。可从输入信号减去反馈信号以获得第一信号(框1012)。可(例如，用LNA)放大第一信号以获得第二信号(框1014)。可对第二信号进行降频转换以获得输出信号(框1016)。可对输出信号进行滤波(例如，求微分)以获得第三信号(框1018)。可对第三信号进行升频转换以获得第四信号(框1020)。可基于第一LO信号对第二信号进行降频转换，且可基于具有与第一LO信号的频率相同的频率的第二LO信号对第三信号进行升频转换。可基于第四信号得出反馈信号(框1022)。

对于框1018，可通过对输出信号求微分、对输出信号进行高通滤波等来实现滤波。框1018中的滤波可阻挡正被接收的所要信号且放行带外信号分量。还可对第三信号进行低通滤波，以去除因用于降频转换和升频转换的LO信号而导致的伪分量。

输入信号可来自天线，例如，如图5和图7中所展示。还可通过放大从天线接收到的信号和/或对其进行带通滤波来获得输入信号，例如，如图6和图8中所展示。跟踪滤波器可用以对用于GSM和/或其它系统中的多个频带的输入信号进行滤波。跟踪滤波器还可对来自主要天线或分集天线的信号进行滤波。

一般来说，设备可包括跟踪滤波器、LNA和降频转换器。跟踪滤波器可包括求和器、滤波器和升频转换器。求和器可从输入信号中减去反馈信号且提供第一信号。LNA可放大第一信号且提供第二信号。降频转换器可对第二信号进行降频转换且提供输出信号。滤波器可对输出信号进行滤波(例如，求微分)且提供第三信号。滤波器可阻挡正接收的所要信号且放行带外信号分量。升频转换器可对第三信号进行升频转换且提供从中得出反馈信号的第四信号。降频转换可基于第一LO信号，且升频转换可基于具有与第一LO信号的频率相同的频率的第二LO信号。跟踪滤波器可具有等效带通滤波器响应和可基于所要信号的频率而确定的可变中心频率。

本文中所描述的跟踪滤波器可用于可能具有不同性能要求的各种系统。对于GSM，接收器应能够处置具有0dBm的功率电平的带外阻挡信号，同时接收在约-112dBm下的所要信号。跟踪滤波器可能够在LNA之前充分衰减阻挡信号，这可因而放宽对LNA和后续电路的线性要求，且允许这些电路块以较小功率操作。

对于CDMA主要天线，接收器应能够充分衰减由无线装置内的发射器产生的发射RF信号。返回参看图3，来自PA 348的发射CDMA信号经由双工器340和模块322路由到主要天线302，且在主要天线处可高达+23dBm。模块322还将从主要天线302接收到的RF信号路由到跟踪滤波器330a。发射CDMA信号可经由模块322从TX输入泄漏到RX输入。跟踪滤波器330a可能够充分衰减发射CDMA信号泄漏，这可因而放宽对LNA 332a和后续电路的线性要求。

对于CDMA次要天线和GPS，接收器应能够充分衰减由发射器产生的发射RF信号。主要天线与次要天线之间的隔离度可为10dB到15dB，且接收器应能够处置次要天线处-5dBm到0dBm的发射RF信号分量。跟踪滤波器330b可能够充分衰减发射RF信号分量，这可因而放宽对LNA 332b和后续电路的线性要求。

可在IC、RFIC、混合信号IC、ASIC、印刷电路板(PCB)、电子装置等上实施本文中所描述的跟踪滤波器。还可用例如互补金属氧化物半导体(CMOS)、N沟道MOS(N-MOS)、P沟道MOS(P-MOS)、双极型结晶体管(BJT)、双极型CMOS(BiCMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)等各种IC工艺技术来制造跟踪滤波器。

实施本文中所描述的跟踪滤波器的设备可为独立装置或可为较大装置的一部分。装置可为(i)独立IC、(ii)可包括用于存储数据和/或指令的存储器IC的一组一个或一个以上IC、(iii)例如RF接收器(RFR)或RF发射器/接收器(RTR)等RFIC、(iv)例如移动台调制解调器(MSM)等ASIC、(v)可嵌入其它装置内的模块、(vi)接收器、蜂窝式电话、无线装置、手持机或移动单元、(vii)等。

提供本发明的先前描述以使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对本发明的各种修改对所属领域的技术人员来说将是显而易见的，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中所定义的一般原理可适用于其它变型。因此，本发明无意限于本文中所描述的实例和设计，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (23)

1.一种用于通信的设备，其包含：

求和器，其用以接收输入信号和反馈信号，且提供第一信号；

降频转换器，其用以对基于经放大第一信号而得出的第二信号进行降频转换，且在所述设备的接收路径的输出处提供输出信号；

滤波器，其用以对所述输出信号进行滤波，且提供第三信号；以及

升频转换器，其用以对所述第三信号进行升频转换，且提供从中得出所述反馈信号的第四信号，其中所述求和器、所述滤波器和所述升频转换器形成跟踪滤波器。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：

低噪声放大器(LNA)，其用以放大所述第一信号，且提供所述第二信号。

3.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：

第一放大器，其用以放大接收到的信号，且提供所述输入信号；以及

第二放大器，其用以放大所述第一信号，且提供所述第二信号。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述求和器包含用于从针对所述输入信号的第二电流中减去针对所述反馈信号的第一电流的求和节点。

5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：

带通滤波器，其用以对接收到的信号进行滤波，且提供所述输入信号。

6.根据权利要求1所述的设备，所述输入信号包含处于特定频率的所要信号，且所述降频转换器将所述所要信号从所述特定频率降频转换到基带。

7.根据权利要求1所述的设备，所述降频转换器基于第一本机振荡器(LO)信号对所述第二信号进行降频转换，且所述升频转换器基于具有与所述第一LO信号的频率相同的频率的第二LO信号对所述第三信号进行升频转换。

8.根据权利要求1所述的设备，所述滤波器阻挡正被接收的所要信号，且放行带外信号分量。

9.根据权利要求1所述的设备，所述滤波器包含微分器。

10.根据权利要求1所述的设备，所述滤波器包含不同阶数的多个微分器。

11.根据权利要求1所述的设备，所述滤波器包含高通滤波器。

12.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：

低通滤波器，其用以对所述第三信号进行滤波，且提供经滤波的第三信号，所述低通滤波器去除因用于所述降频转换器和所述升频转换器的本机振荡器(LO)信号而导致的分量，且所述升频转换器对所述经滤波的第三信号进行升频转换。

13.根据权利要求1所述的设备，所述求和器、所述滤波器和所述升频转换器形成跟踪滤波器，以对针对全球移动通信系统(GSM)中的多个频带而接收到的信号进行滤波。

14.根据权利要求1所述的设备，所述求和器、所述滤波器和所述升频转换器形成跟踪滤波器，以对从分集天线接收到的信号进行滤波。

15.一种集成电路，其包含：

求和器，其用以接收输入信号和反馈信号，且提供第一信号；

降频转换器，其用以对基于经放大第一信号而得出的第二信号进行降频转换，且在所述集成电路的接收路径的输出处提供输出信号；

滤波器，其用以对所述输出信号进行滤波，且提供第三信号；以及

升频转换器，其用以对所述第三信号进行升频转换，且提供从中得出所述反馈信号的第四信号，其中所述求和器、所述滤波器和所述升频转换器形成跟踪滤波器。

16.根据权利要求15所述的集成电路，其进一步包含：

低噪声放大器(LNA)，其用以放大所述第一信号，且提供所述第二信号。

17.根据权利要求15所述的集成电路，所述滤波器包含微分器。

18.一种在接收路径处对具有非所要频率的输入信号进行滤波的方法，其包含：

从所述输入信号中减去反馈信号以获得第一信号；

对基于经放大第一信号的第二信号进行降频转换，以在所述接收路径的输出处获得输出信号；

对所述输出信号进行滤波以获得第三信号；

对所述第三信号进行升频转换以获得第四信号；以及

基于所述第四信号得出所述反馈信号，其中所述反馈信号用于去除所述非所要频率。

19.根据权利要求18所述的方法，所述对所述输出信号进行滤波包含

对所述输出信号求微分以获得所述第三信号。

20.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含：

放大所述第一信号以获得所述第二信号。

21.一种用于通信的设备，其包含：

用于从输入信号中减去反馈信号以获得第一信号的装置；

用于对基于经放大第一信号而得出的第二信号进行降频转换以在所述设备的接收路径的输出处获得输出信号的装置；

用于对所述输出信号进行滤波以获得第三信号的装置；

用于对所述第三信号进行升频转换以获得第四信号的装置；以及

用于基于所述第四信号得出所述反馈信号的装置，其中所述用于减去的装置、用于滤波的装置、用于升频转换的装置和用于得出的装置形成跟踪滤波器。

22.根据权利要求21所述的设备，所述用于对所述输出信号进行滤波的装置包含用于对所述输出信号求微分以获得所述第三信号的装置。

23.根据权利要求21所述的设备，其进一步包含：

用于放大所述第一信号以获得所述第二信号的装置。

Images