CN102231635A - 直接变频接收机 - Google Patents
直接变频接收机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102231635A CN102231635A CN201110172074XA CN201110172074A CN102231635A CN 102231635 A CN102231635 A CN 102231635A CN 201110172074X A CN201110172074X A CN 201110172074XA CN 201110172074 A CN201110172074 A CN 201110172074A CN 102231635 A CN102231635 A CN 102231635A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- analog
- receiver
- digital
- signal
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 10
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 101100317039 Aedes aegypti VGA1 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 241000282693 Cercopithecidae Species 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y02B60/50—
Landscapes
- Superheterodyne Receivers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种直接变频接收机，该接收机低噪声放大器、混频器、预失真单元、固定增益放大器、模数转换器及失真补偿单元，该预失真单元设置于靠近该固定增益放大器的输入端，其截止频率小于该混频器所输出的信号的带宽，以对该信号进行预先失真；该失真补偿单元连接于该模数转换器的输出端，根据该模数转换器数字端处理信号的采样率得到该预失真单元在该模数转换器数字端的等效传递函数，从而得出该失真补偿单元的传递函数，以对预先失真的信号进行补偿，本发明不仅达到了减小接收机芯片面积、降低功耗的目的；而且可以提高接收机处理各种带宽信号的灵活性，使之具备处理多种带宽的信号的能力。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信接收机，特别是涉及无线通信的直接变频接收机，属于通信技术领域。
背景技术
近年来，无线局域网、3G技术、蓝牙等无线通信技术的快速发展，促进了在GHz频段范围内的集成无线接收机的进一步研究。基于这些无线通信的标准的射频收发机(Transceiver)前端架构主要分为超外差式和零中频。
传统的超外差结构已有很长的历史，将信号频段(RF)，变频至相对较低的中频(IF)。中频IF被滤波、放大、变频至基带，最后量化解调。中频信号处理要求具备中频滤波功能，而实现这些功能的器件属于片外无源器件，功率很大，而且这种结构会产生镜像信号，在超外差结构的接收机中，除去镜像信号也是一个很大的难点。
正因如此，由于直接变频接收机在下变频过程中不需经过中频，且镜像频率即是射频信号本身，不存在镜像频率干扰，直接变频接收机逐渐成为目前使用最广泛的接收机结构。图1为现有技术一种直接变频接收机的结构框图，其包括、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、高阶低通滤波器、可变增益放大器以及模数转换器，其工作原理如下：接收到的射频信号经带通滤波器滤波及低噪声放大器放大后，与互为正交的两路本振信号混频，分别产生同相和正交两路基带信号，由于本振信号频率与射频信号频率相同，因此混频后直接产生基带信号，而信号选择和增益调整在基带上进行，由芯片上的高阶低通滤波器和可变增益放大器完成，其中高阶低通滤波器的通带带宽大于信号带宽，这样的好处是可以将带外的干扰滤除到系统要求以下，对后面的模数转换器(ADC)的动态要求大大降低。相比超外差结构的接收机，其具有如下优点：1)电路更简单，总体成本最低；2)模数转换器(ADC)工作在较低的输入频率，可获得最佳的系统性能；3)无需RF镜频抑制滤波器。
然而，这种系统结构也存在如下几个缺点：1)因为要滤除邻道干扰，要求高阶低通滤波器的阶数较高，一般要求4阶以上，这样则会导致芯片面积比较大，且功耗也较大；2)大带宽的滤波器面对不同带宽输入信号处理时，截止频率的可编程性实现比较复杂，同时芯片面积非常大。。
综上所述，可知先前技术的直接变频接收机存在由于要求滤波器阶数较高导致芯片面积大、功耗大且截止频率的可编程性实现比较复杂的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
发明内容
为克服上述现有技术的直接变频接收机存在由于要求滤波器阶数较高导致芯片面积大、功耗大且截止频率的可编程性实现比较复杂的问题，本发明的主要目的在于提供一种直接变频接收机，其不仅可以减小接收机芯片面积，降低接收机的功耗；而且可以提高接收机处理各种带宽信号的灵活性，使之具备处理多种带宽的信号的能力；同时可以满足对宽带信号的模数转换动态要求。
为达上述及其它目的，本发明提供的直接变频接收机包括：低噪声放大器、混频器、固定增益放大器及模数转换器，除此之外，该接收机还包括预失真单元及失真补偿单元，该预失真单元设置于靠近该固定增益放大器的输入端，该预失真单元的截止频率小于该混频器所输出的信号的带宽，以对该混频器所输出的信号进行预先失真；该失真补偿单元连接于该模数转换器的输出端，根据该模数转换器数字端处理信号的采样率得到该预失真单元在该模数转换器数字端的等效传递函数，从而得出该失真补偿单元的传递函数，以对预先失真的信号进行补偿。
进一步地，该预失真单元为可编程的单极点预失真低通滤波器。
进一步地，该单极点预失真低通滤波器的截止频率设置为该混频器所输出的信号的带宽的1/5以上。
进一步地，该单极点预失真低通滤波器为模拟窄带滤波器。
进一步地，该模数转换器为可省略抗混叠滤波器的连续时间Sigma-Delta模数转换器。
可选择地，该失真补偿单元为补偿滤波器。
可选择地，该失真补偿单元为数字高通滤波器。
进一步地，该接收机还包括一可变增益放大器，该可变增益放大器连接在该固定增益放大器与该模数转换器之间。
进一步地，该接收机还包括一直流偏移消除单元，该直流偏移消除单元连接在该固定增益放大器之输出端，以消除该接收机下变频过程产生的直流偏移。
进一步地，该直流偏移单元至少包括一数模转换器与一减法器，该直流偏移单元一输入端接至该模数转换器的数字端以获得该模数转换器数字端的直流估计值，通过该数模转换器将该直流估计值转换成一模拟去直流信号后送至该减法器的一输入端，该减法器的另一输入端接收该固定增益放大器输出的输出信号，其输出端输出去直流后的信号至该可变增益放大器。
与现有技术相比，本发明提供的直接变频接收机通过在模拟端采用可编程预失真滤波器与在数字端采用补偿滤波器配合使用，使得本发明提供的直接变频接收机能灵活地实现宽带系统如WIMAX/LTE两种制式信号十几种信号带宽的处理，并大大减小了模拟接收前端的芯片面积，且数字端的补偿滤波器能完全补偿回模拟端可编程预失真滤波器对宽带信号的衰减，符合接收信号的BER＜1e-6的要求；同时连续时间采样的多比特Sigma-Delta模数转换器可以实现高带宽信号的采样，采样率高达512MSPS甚至更高，和流水线型模数转换器(ADC)相比，一方面大大降低了本身的功耗，另一方面则大大降低了对前置的可编程预失真滤波器的要求。
附图说明
图1为现有技术直接变频接收机的结构框图；
图2为本发明直接变频接收机较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本发明之直接变频接收机较佳实施例的结构框图。如图2所示，本具体实施方式提供的直接变频接收机包括带通滤波器201、低噪声放大器202、混频器203、预失真单元204、固定增益放大器205(VGA1)、模数转换器206(ADC)以及失真补偿单元207。
本具体实施方式直接变频接收机从天线接收来的射频信号经带通滤波器201滤波及低噪声放大器202放大后，经混频器203后与互为正交的两路本振信号混频，分别产生同相和正交两路信号(I/Q)。混频器203后接一预失真单元204，其包括一可编程预失真滤波器，用于对混频器输出的信号预先失真，具体做法是：在靠近其后接的固定增益放大器205的输入端设置一预失真低通滤波器，更具体地，在靠近固定增益放大器205的输入端设置一单极点预失真低通滤波器，该单极点预失真低通滤波器起到滤除干扰的作用，其截止频率远远小于信号的带宽，对信号进行预先失真，考虑到宽带信号，该单极点预失真低通滤波器的截止频率设置为信号带宽的1/5以上，而对于不同的信号带宽，通过改变单极点预失真低通滤波器的电容阵列即可达到对截止频率的编程，这里单极点预失真低通滤波器可以为模拟窄带滤波器，假设根据其电路结构得到其传递函数为H(s)。失真后的信号经固定增益放大器205放大后被送入模数转换器206进行模数转换，较佳的，模数转换器206可以为可省略抗混叠滤波器的连续时间Sigma-Delta模数转换器，这种模数转换器需要提供比较高的时钟，其好处是对前置的预失真滤波器要求很低。模数转换器206后接失真补偿单元207，用于对其接收的失真信号进行补偿，其包含一补偿滤波器，由于预失真单元204的模拟窄带滤波器的传递函数为H(s)，由数字端处理信号的采样率可以得到该模拟窄带滤波器在数字端的等效传递函数H(z)，从而得出补偿滤波器的传递函数为1/H(z)，由于针对不同基带符号率的信号对其截止频率进行了归一化，所以补偿滤波器的系数可以归一化为一组，从而大大降低了设计的复杂度，减少了芯片的面积和功耗，该补偿滤波器可以采用数字高通滤波器，这样可以进一步滤除直流偏移及低频动态偏移，其转角频率最好小于1KHz。
较佳的，在本具体实施方式较佳实施例中，直接变频接收机在其固定增益放大器205(VGA1)后，还可接一可变增益放大器208(VGA2)，这样的好处是为系统提供一定的动态范围。
在本具体实施方式较佳实施例中，为更好地滤除直流偏移，直接变频接收机还包括一直流偏移消除单元209，直流偏移消除单元209连接于固定增益放大器205的输出端，至少包含一数模转换器210(DAC)与一减法器211，其一输入端接至模数转换器206的数字端以获得模数转换器206数字端的直流估计值DC_est，通过数模转换器210将直流估计值DC_est转换成一模拟去直流信号后送至减法器211的一输入端，减法器211的另一输入端接收固定增益放大器205输出的输出信号，输出端输出去直流后的信号至可变增益放大器208。
综上所述，本具体实施方式提供的直接变频接收机采用如上新结构，大大减小了模拟接收前端的芯片面积，数字端的补偿滤波器能完全补偿回模拟端可编程预失真滤波器对宽带信号的衰减，符合接收信号的BER＜1e-6的要求，并且通过模拟端可编程预失真滤波器与数字端补偿滤波器的配合使用，能灵活地实现宽带系统如WIMAX/LTE两种制式信号十几种信号带宽的处理；同时连续时间采样的多比特Sigma-Delta模数转换器可以实现高带宽信号的采样，采样率高达512MSPS甚至更高，和流水线型模数转换器(ADC)相比，一方面大大降低了本身的功耗，另一方面则大大降低了对前置的可编程预失真滤波器的要求，使得总体接收机的架构可行。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (10)
1.一种直接变频接收机，包括：低噪声放大器、混频器、固定增益放大器及模数转换器，其特征在于：该接收机还包括预失真单元及失真补偿单元，该预失真单元设置于靠近该固定增益放大器的输入端，接收该混频器输出的信号，该预失真单元的截止频率小于该混频器所输出的信号的带宽，以对该混频器所输出的信号进行预先失真；该失真补偿单元连接于该模数转换器的输出端，根据该模数转换器数字端处理信号的采样率得到该预失真单元在该模数转换器数字端的等效传递函数，从而得出该失真补偿单元的传递函数，以对预先失真的信号进行补偿。
2.如权利要求1所述的直接变频接收机，其特征在于：该预失真单元为可编程的单极点预失真低通滤波器。
3.如权利要求2所述的直接变频接收机，其特征在于：该单极点预失真低通滤波器的截止频率设置为该混频器所输出的信号的带宽的1/5以上。
4.如权利要求3所述的直接变频接收机，其特征在于：该单极点预失真低通滤波器为模拟窄带滤波器。
5.如权利要求1所述的直接变频接收机，其特征在于：该模数转换器为可省略抗混叠滤波器的连续时间Sigma-Delta模数转换器。
6.如权利要求1所述的直接变频接收机，其特征在于：该失真补偿单元为补偿滤波器。
7.如权利要求1所述的直接变频接收机，其特征在于：该失真补偿单元为数字高通滤波器。
8.如权利要求1所述的直接变频接收机，其特征在于：该接收机还包括一可变增益放大器，该可变增益放大器连接在该固定增益放大器与该模数转换器之间。
9.如权利要求8所述的直接变频接收机，其特征在于：该接收机还包括一直流偏移消除单元，该直流偏移消除单元连接在该固定增益放大器之输出端，以消除该接收机下变频过程产生的直流偏移。
10.如权利要求9所述的直接变频接收机，其特征在于：该直流偏移单元至少包括一数模转换器与一减法器，该直流偏移单元一输入端接至该模数转换器的数字端以获得该模数转换器数字端的直流估计值，通过该数模转换器将该直流估计值转换成一模拟去直流信号后送至该减法器的一输入端，该减法器的另一输入端接收该固定增益放大器输出的输出信号，其输出端输出去直流后的信号至该可变增益放大器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110172074.XA CN102231635B (zh) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | 直接变频接收机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110172074.XA CN102231635B (zh) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | 直接变频接收机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102231635A true CN102231635A (zh) | 2011-11-02 |
| CN102231635B CN102231635B (zh) | 2014-10-22 |
Family
ID=44844178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110172074.XA Expired - Fee Related CN102231635B (zh) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | 直接变频接收机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102231635B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104993842A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-21 | 余凤莲 | 一种自适应业务收发信机 |
| CN104994584A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-21 | 余凤莲 | 一种自适应匹配业务支持系统 |
| CN106301418A (zh) * | 2015-05-25 | 2017-01-04 | 宁波芯路通讯科技有限公司 | 射频接收机及其射频信号处理方法及装置 |
| CN109379312A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-22 | 钟祥博谦信息科技有限公司 | 一种用于频率信号的相位补偿系统及方法 |
| CN110214421A (zh) * | 2017-01-24 | 2019-09-06 | 华为技术有限公司 | 单端接收器端接 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1870614A (zh) * | 2005-05-27 | 2006-11-29 | 华为技术有限公司 | 对基带数字信号进行预失真处理的通用装置 |
| CN101490996A (zh) * | 2006-07-14 | 2009-07-22 | 高通股份有限公司 | 用于发射多个cdma信道的装置 |
| CN102025384A (zh) * | 2009-09-21 | 2011-04-20 | 联发科技股份有限公司 | 接收装置及其接收方法 |
-
2011
- 2011-06-23 CN CN201110172074.XA patent/CN102231635B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1870614A (zh) * | 2005-05-27 | 2006-11-29 | 华为技术有限公司 | 对基带数字信号进行预失真处理的通用装置 |
| CN101490996A (zh) * | 2006-07-14 | 2009-07-22 | 高通股份有限公司 | 用于发射多个cdma信道的装置 |
| CN102025384A (zh) * | 2009-09-21 | 2011-04-20 | 联发科技股份有限公司 | 接收装置及其接收方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106301418A (zh) * | 2015-05-25 | 2017-01-04 | 宁波芯路通讯科技有限公司 | 射频接收机及其射频信号处理方法及装置 |
| CN104993842A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-21 | 余凤莲 | 一种自适应业务收发信机 |
| CN104994584A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-21 | 余凤莲 | 一种自适应匹配业务支持系统 |
| CN104993842B (zh) * | 2015-06-19 | 2018-03-13 | 罗普特（厦门）科技集团有限公司 | 一种自适应业务收发信机 |
| CN110214421A (zh) * | 2017-01-24 | 2019-09-06 | 华为技术有限公司 | 单端接收器端接 |
| CN110214421B (zh) * | 2017-01-24 | 2020-11-06 | 华为技术有限公司 | 单端接收器端接 |
| CN109379312A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-22 | 钟祥博谦信息科技有限公司 | 一种用于频率信号的相位补偿系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102231635B (zh) | 2014-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102244523B (zh) | 零中频接收机及其直流偏移的消除方法 | |
| US8509353B2 (en) | Digital receiver | |
| CN105610453B (zh) | 一种高增益窄带射频接收机 | |
| CN102201798B (zh) | 一种适于纳米尺度工艺的高线性度射频前端 | |
| US9294135B2 (en) | Digital radio frequency (RF) receiver | |
| CN102231635B (zh) | 直接变频接收机 | |
| CN102780953A (zh) | 用于从磁感应信号取回信息信号的接收器和方法 | |
| US8874057B2 (en) | Low-power receiver | |
| CN102832959A (zh) | 高中频超外差+零中频结构的射频前端 | |
| CN102594468A (zh) | 短波频谱感知方法及系统 | |
| CN104798309A (zh) | 多频带接收器及其信号处理方法 | |
| CN106533472B (zh) | 超宽频段通用接收机 | |
| CN102571134A (zh) | 一种高频率选择性的射频前端集成电路结构 | |
| EP3278459B1 (en) | Receiving a plurality of radio frequency bands | |
| US9843435B2 (en) | Method and arrangements in multi-band receivers | |
| WO2017049902A1 (zh) | 一种双频段射频信号的接收方法及其装置、基站 | |
| WO2015043409A1 (zh) | 一种用于无线系统的多波段收发信机 | |
| CN210157213U (zh) | 一种卫星调制解调器 | |
| CN202121571U (zh) | 数字直放站零中频接收机 | |
| US11133814B1 (en) | Continuous-time residue generation analog-to-digital converter arrangements with programmable analog delay | |
| CN104467882A (zh) | 一种动态接收装置 | |
| CN103414490A (zh) | 一种载波频率和信号带宽可重构的无线通信设备 | |
| CN111903100B (zh) | 一种抗混叠滤波器、相关设备及抗混叠滤波器的控制方法 | |
| CN203775240U (zh) | Dpd mcpa的反馈装置及mcpa设备 | |
| CN207910738U (zh) | 低噪声放大器、射频集成电路、信号接收模块及射频收发芯片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI ADVANCED RESEARCH INSTITUTE, CHINESE ACAD Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI ZHONGKE INSTITUTE FOR ADVANCED STUDY Effective date: 20131204 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201203 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI TO: 201210 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20131204 Address after: 201210 Shanghai Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area Hartcourt Road No. 99 building room 602 Applicant after: Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences Address before: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Road No. 99 building 303 Information Science Applicant before: Shanghai Zhongke Institute for Advanced Study |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141022 Termination date: 20200623 |