CN102301592A - 使用数字滤波器和带阻滤波的频率捷变滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明是基于混合式RF-数字信号处理器的滤波器，用于能够进行频谱重整的多频带无线电构架系统和软件定义的无线电。本发明在阻带与通带中的信号之间的滤波器输入存在大的动态范围的情况下执行RF下的低损失频率捷变多陷波上变频器混合器。本发明是具有通过定向耦合器连接在一起的两条路径的与频率有关的信号衰减装置。第一路径包括诸如延时部件或双工器的部件。第二路径包括连接于下变频器的带阻滤波器、数字滤波器和上变频器。在功率放大器的输出处，本发明能够用来衰减具有严格发射限制的频带内的马刺或噪声。在低噪放大器的输入处，本发明能够用来衰减接收器通带外的阻断器和发射器噪声。

Description

使用数字滤波器和带阻滤波的频率捷变滤波器
技术领域
本发明涉及一种频率捷变(frequency agile)双工滤波器，其使用在无线通信系统、多频带无线电构架、能够进行频谱重整(spectrumre-farming)的系统、以及软件定义的无线电中的RF滤波器和信号消除中。
背景技术
当前在基站中使用的RF滤波器包括可机械调谐的RF滤波器。这些滤波器是具有低损失、高动态范围和优异的选择性的耦合腔滤波器，但是需要机械调谐限制了滤波器在载波频率范围方面的重新配置能力。所需要的是去除了对机械调谐的需要的滤波器和信号消除系统。
RF离散时间滤波器的前馈配置也是可用的。在图1中示出了用于改进双工器隔离的已知的三路RF离散时间前馈滤波器系统。在该图中，h1和h2是含有矢量调制器的系统块。标为τ1和τ2的符号是固定延迟线，其将该系统分类为离散时间。
已知的RF离散时间滤波器由含有可调谐移相器和可变衰减器、或矢量调制器的RF路径构成。然而，RF路径的数量被限制到两个或三个路径，因为每个附加的路径都需要附加的分路器、组合器、可调谐部件、增益块和延时元件。为此，利用具有两个或三个路径的已知滤波器系统仅仅能够执行低阶滤波。需要的是执行高阶滤波但无需因滤波器阶数的每次增加而需要诸如可调谐移相器和可变衰减器、或矢量调制器等附加元件的双路径滤波器和信号消除系统。
在过去，也已经利用可调谐电容器如MEMS、BST和变容二极管实现了可调谐滤波器。热量被散发到这种已知滤波器的可调谐部件中，而可调谐电容器的品质因子是有限的。可调谐元件的有限的品质因子意味着它们不能被用来过滤高功率信号，并且大的插入损失由于高阶配置而产生。需要能够过滤高功率信号而对于高阶配置具有小的插入损失的滤波器。
已知的滤波器库含有多个固定滤波器和用来选择期望的滤波器配置的切换矩阵。对于滤波器特性的大系综，需要大量的滤波器和大的切换矩阵。前者导致大的空间约束并具有有限的重新配置能力，而后者导致插入损失增加。需要具有小的占位面积(footprint)、连续范围的重新配置和低的插入损失的滤波器。
在滤波器系统的一条路径上具有数字信号处理器(DSP)的前馈配置的消除系统已经被用来消除泄漏到发送通带中的接收器中的发射信号。到前馈系统的输入是同样被发送到主发射器的数字基带信号。该消除系统示出在图2中，利用该系统，仅发射的RF信号的线性部分能够被消除。存在对不仅仅消除发射的RF信号的线性部分的消除系统的需要。
无线通信系统可以包括多频带无线电架构、能够进行频谱重整的系统和软件定义的无线电系统。无线通信系统中的常见系统部件——如基于IP的移动系统——包括位于无线通信系统上的至少一个移动节点(或用户设备)和至少一个访问点AP或基站(eNodeB或eNB)。这些系统上的各种部件可以被命名为不同的名称，这取决于任何特定网络配置或通信系统上所使用的命名法。
例如，术语“移动节点”包括称为移动终端、“智能手机”、或诸如具有无线连接能力的膝上型个人计算机的流动设备的移动通信单元。“移动节点”或“用户设备”还包括具有被电缆(例如，电话线(“双绞线”)、以太网电缆、光缆等)连通到无线网路，以及直接无线连接到蜂窝式网络的PC，其可以被具有多种特征和功能性——如因特网访问、e-mail、消息服务等——的移动终端(“手机”)的各种构造和模型所经历。
“移动节点”有时可以称作用户设备、移动单元、移动终端、移动装置、或者类似的名称，这取决于特定的系统提供商所采用的命名法。“接收器”和“发射器”被设置在每个“接入点”(AP)、“基站”或“用户设备”。因此，本发明中诸如发射器或接收器的术语并不意味着被限制性地定义，而是可以包括位于网络上的每个移动通信单元或传输设备上的部件。
发明内容
本发明提出了一种频率捷变多带阻滤波器，其使用在无线通信系统、多频带无线电架构、能够进行频谱重整的系统、以及软件定义的无线电上。所述系统具有能够用来处理高发射功率或用来在存在阻断器(blocker)时处理弱接收信号的大的动态范围。在本发明中使用陷波或带阻滤波器以在通带和期望的阻带信号之间存在大的动态范围时，减轻离散时间滤波器的动态范围要求。
本发明可被用作可调谐滤波器，但是也可在本发明的RF路径中的部件不同于传输线时用作可调谐信号消除系统。利用来自所耦合端口的定向耦合器将到含有离散时间滤波器的路径的输入信号从主路径分离(tap off)。该路径的输出信号被利用定向耦合器组合回到主路径的输出中。第三定向耦合器被用来分离所组合的信号，以便监测。定向耦合器确保了到主路径的低损失。在本发明中，RF部件是低损失传输线、低噪放大器或固定双工器，并且离散时间滤波器是数字滤波器。
附图说明
现在将参照附图通过仅为示例的方式对本申请的实施例进行描述，其中：
图1是现有技术系统的框图；
图2是现有技术系统的框图；
图3是本发明的框图；
图4是本发明的框图；
图5是本发明的框图；
图6是本发明的框图；
图7是本发明的框图；
图8是本发明的框图；
图9是本发明的框图；以及
图10是本发明的框图。
具体实施方式
本发明是用于多频带无线电构架、能够进行光谱重整的系统以及软件定义的无线电的基于混合式RF和数字信号处理器的滤波器。本发明能够在阻带与通带中的信号之间的滤波器输入处存在大的动态范围的情况下执行RF下的低损失频率捷变多带阻滤波。在发射器的输出处，本发明能够用来衰减具有严格发射限制的频带内的马刺(spur)或噪声。在到发射器的输入处，本发明能够用来衰减来自发射器的阻断器或噪声。
本发明是将消除信号与RF或模拟部件的输出合成和组合起来的可重新配置系统。利用从第一耦合器分离的信号合成消除信号。该系统能够在大范围的载波频率上工作，这意味着其是频率捷变的。在具体的载波频率，该系统能够产生在系统的带宽内的与频率有关的消除信号。频率捷变和与频率有关的(frequencydependent)消除是使得系统可重新配置的两个要素。
本发明能够用来扩充固定双工器，其通过减轻固定双工器的滤波要求来减少将扩充的双工器投放市场的制造和生产时间。与已知的机械调谐滤波器不同，一种扩充的双工器将满足多种用户的要求。
RF离散时间滤波器的现有技术前馈配置是可用的。在图1中示出了已知的三路径RF离散时间前馈滤波器系统，用于改进双工器隔离。在该图中，h1和h2是含有矢量调制器的系统块。标为τ1和τ2的符号是固定延迟线，其将该系统分类为离散时间。
在图1中，示出了具有两个路径的离散时间前馈系统100，其中发射器的功率放大器PA 105经由连接107提供输入信号给定向耦合器110。该系统是以固定频率部件制造的离散系统，并因此不表现出频率捷变。
在第一路径上，定向耦合器110经由连接125耦合到分路器129。分路器提供两个信号路径，其包括经由连接134与延迟元件一τ1 136的连接。延迟元件一τ1 136经由连接139耦合于RF部件h1 142，其中信号的相位和幅度被调节。在来自分路器的第二信号路径上，具有经由连接131到延迟元件二τ2 135的连接。延迟元件二τ2 135经由连接137耦合于RF部件h2 141，其中信号的相位和幅度被调节。RF部件h1 142和RF部件h2 141的输出分别通过连接145和143被耦合到组合器150。组合器150的输出经由连接152被耦合到定向耦合器121。
定向耦合器110在第二路径上耦合到双工器115。双工器115耦合于天线117，并且该双工器还经由连接119耦合于定向耦合器121。第一和第二路径在定向耦合器121处会聚，定向耦合器121提供输出信号给经由连接154耦合于该滤波器网络的接收器155内的低噪放大器LNA。
在图1中，已知的RF离散时间滤波器由含有可调谐移相器和可变衰减器、或矢量调制器的RF路径构成。然而，RF路径的数量限制于两个或三个路径，因为每个附加的路径都需要附加的分路器、组合器、可调谐部件、增益块和延时元件。为此，仅低阶滤波可利用具有两个或三个路径的已知滤波器系统来执行。所需要的是执行高阶滤波但不需要因滤波器阶数的每次增加而必需的诸如可调谐移相器和可变衰减器、或矢量调制器等附加元件的双路径滤波器和信号消除系统。
在图2中，示出了具有两个路径的前馈系统，其中数字滤波器在一个路径上，该数字滤波器改进了双工器隔离。在图2中，数字输入信号被示出在205并被分开到第一路径和第二路径上。在第一路径上，数字信号经由连接210被发送到FIR滤波器215，其中FIR滤波器215的输出经由连接220被发送到辅助发射器225。辅助发射器225的输出经由连接230被发送到定向耦合器265。
在第二路径上，数字信号经由连接235被提供给发射器240。发射器的功率放大器240的输出经由连接245被提供给双工器255。双工器255耦合于天线250，并且该双工器还经由连接260耦合于定向耦合器265。第一和第二路径在定向耦合器265处会聚，定向耦合器265提供输出信号给经由连接270耦合于该滤波器网络的接收器275内的低噪放大器LNA。
在图2中，具有数字信号处理器(DSP)的前馈配置消除系统示出在滤波器系统的一条路径上，该系统被用来消除泄漏到发送通带中的接收器中的发射信号。到前馈系统的输入是同样被发送到主发射器的数字基带信号。该消除系统示出在图2中，利用该系统，仅发射的RF信号的线性部分能够被消除。存在对不仅仅消除发射的RF信号的线性部分的消除系统的需要。
RF(或模拟)部件或系统在具有一个含有离散时间滤波器的信号路径的前馈配置中被连接到本发明。该配置示出在图3中。含有离散时间滤波器的信号路径使用其输入信号来合成消除信号，该消除信号与RF(或模拟)部件的输出信号组合。RF或模拟带阻滤波器(BSF)或陷波滤波器也布置在含有离散时间滤波器的信号路径中，从而降低对离散时间滤波器的动态范围的要求。组合的信号被监测，并被用来适应性地可重新配置离散时间滤波器和同一信号路径内的其他可调谐部件。
在图3中，示出了使用本发明的系统300，其包括接收耦合于定向耦合器310的输入信号RFin 305(例如，在450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器310经由连接315耦合于RF/模拟1频率下变频器320。RF/模拟1频率下变频器320经由连接325耦合于离散时间滤波器330，其中已下变频的输入信号被输入到离散时间滤波器330中。离散时间滤波器330经由连接335耦合于RF/模拟2频率上变频器340，并且RF/模拟2频率上变频器340经由连接345耦合于带阻滤波器BSF 350。带阻滤波器BSF 350经由连接355耦合于定向耦合器365。
定向耦合器310在第二路径上经由连接357被耦合到RF或模拟部件359。RF或模拟部件359经由连接363耦合于定向耦合器365。第一路径和第二路径在定向耦合器365处会聚，定向耦合器365经由连接370向第三定向耦合器373提供组合的信号。
第三定向耦合器被用来分离组合的信号，以便进行监测。在第三路径上，定向耦合器373经由连接375耦合于RF/模拟3频率下变频器380。RF/模拟3频率下变频器380经由连接385耦合于离散时间滤波器控制器387。离散时间滤波器控制器387控制离散时间滤波器330的与频率有关的消除，离散时间滤波器控制器387经由连接390连接于离散时间滤波器330。定向耦合器373耦合于用于连接到网络的剩余部分的输出信号RFout 680。
本发明使用前馈配置中的两个信号路径，其中在所述路径之一中具有离散时间滤波器。前馈配置允许系统的通带信号通过RF或模拟部件并从耦合器处经历最小的损失。在一个实施例中，RF部件是低损失传输线，然后，如果通带信号是发射信号，则主路径将处理高功率，如果通带信号是接收信号，则主路径将最小地破坏弱信号。
到含有离散时间滤波器的路径的输入信号利用来自耦合端口的定向耦合器被从主路径分离。该路径的输出信号利用定向耦合器被组合回到主路径的输出中。第三定向耦合器被用来分离组合的信号，以便进行监测。定向耦合器确保主路径的低损失。具有第三定向耦合器的这些实施例示出在图3、4和10中。
在图4中，示出了使用本发明的系统400，其包括接收耦合于定向耦合器410的输入信号RFin 405(例如，在450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器410经由连接455耦合于RF/模拟1频率下变频器460。RF/模拟1频率下变频器460经由连接463耦合于数字滤波器464，其中已下变频的输入信号被输入到数字滤波器464中。数字滤波器464是经由连接467耦合于RF/模拟2频率上变频器470的数字滤波器，并且RF/模拟2频率上变频器470经由连接480被耦合于带阻滤波器BSF 485。带阻滤波器BSF 485经由连接490耦合于定向耦合器430。
定向耦合器410在第二路径上经由连接415被耦合到延时元件τd420。延时元件τd420经由连接425耦合于定向耦合器430。第一路径和第二路径在定向耦合器430处会聚，定向耦合器430经由连接435提供组合的信号给第三定向耦合器440。
第三定向耦合器440用来分离组合的信号，以便进行监测。在第三路径上，定向耦合器440经由连接442耦合于RF/模拟3频率下变频器445。RF/模拟3频率下变频器445经由连接447耦合于数字滤波器控制器449。数字滤波器控制器449控制数字滤波器464的与频有关的消除，数字滤波器控制器449经由连接450连接于数字滤波器464。定向耦合器440耦合于用于连接到网络的剩余部分的输出信号RFout 495。
在图10中，示出了具有部件级别识别的本发明的更详细的图。在图10中，示出了使用本发明的系统1000，其包括接收耦合于定向耦合器1010的输入信号RFin 1105(例如，450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器1010经由连接1012耦合于RF/模拟1频率下变频器。连接1012耦合于放大器1013，放大器1013经由连接1014耦合于分路器1015。
分路器1015分别经由连接1016和1017连接于下变频器混合器1026和1028。下变频器混合器1026经由连接1032耦合于模拟低通滤波器1034，下变频器混合器1028经由连接1030耦合于模拟低通滤波器1036。模拟低通滤波器1034经由连接1042耦合于模数转换器1044，并且模拟低通滤波器1036经由连接1038耦合于模数转换器1040。
RF/模拟1频率下变频器耦合于数字滤波器1050，其中已下变频的输入信号被输入到数字滤波器1050中。具体地，模数转换器1044经由连接1046耦合于数字滤波器1050，并且模数转换器1040经由连接1048耦合于数字滤波器1050。
数字滤波器1050是耦合于RF/模拟2频率上变频器的数字滤波器。具体地，数字滤波器1050分别经由连接1051和1052耦合于数模转换器1056和数模转换器1059。数模转换器1056经由连接1058耦合于模拟低通滤波器1062，并且数模转换器1059经由连接1060耦合于模拟低通滤波器1064。
模拟低通滤波器1062经由连接1066耦合于上变频器混合器1068。模拟低通滤波器1064经由连接1065耦合于上变频器混合器1070。上变频器混合器1068和上变频器混合器1070分别经由连接1075和1078耦合于组合器1080。组合器1080经由连接1079耦合于放大器1081，并且放大器1081经由连接1082耦合于带阻滤波器。
带阻滤波器被示出在具有可独立调谐的传递函数零点和极点的离散时间配置中。连接1082耦合于分路器部件1085，分路器部件1085将信号分离到两个路径中。在源自分路器1085的第一路径上，信号1107被传送到组合器1108，组合器1108沿线路1109提供信号给矢量调制器VM1 1111，矢量调制器VM1 1111提供输出信号给分路器1101。分路器1101提供两个信号，其中一个信号沿线路1102到矢量调制器VM2 1103。
VM2 1103沿线路1104提供输出给延时元件τ2 1105，延时元件τ2 1105沿线路1106提供来自与组合器1108的其他输入信号的组合的输出信号。在源自分路器1101的另一条路径上，第二信号在线路1100上被提供给组合器1089。在源自分路器1085的第二路径上，第二输出信号1086被提供给延时元件τ1 1087，延时元件τ1 1087沿线路1088提供输出信号给组合器1089。带阻滤波器T-BSF经由连接1090耦合于定向耦合器1035。
变频器混合器耦合于本机频率振荡器fLO，fLO提供具有本机振荡器的频率的基信号给变频器。本机振荡器控制本发明的频率捷变。下变频器混合器1028和上变频器混合器1070分别经由连接1020和1073耦合于fLO。90°移相器1022经由连接1021耦合于fLO，并且90°移相器1072经由连接1071耦合于fLO。90°移相器1022经由连接1024耦合于下变频器混合器1026，并且90°移相器1072经由连接1074耦合于上变频器混合器1068。
定向耦合器1010在第二路径上经由连接1015耦合于延时元件τd 1020。延时元件τd 1020经由连接1025耦合于定向耦合器1035。第一路径和第二路径在定向耦合器1035处会聚，定向耦合器1035提供输出信号给第三定向耦合器1130。
第三定向耦合器1130用来分离组合的信号，以便进行监测。在第三路径上，定向耦合器1130经由连接1135耦合于RF/模拟3频率下变频器。连接1135耦合于放大器1140，放大器1140经由连接1142耦合于分路器1145。分路器1145分别经由连接1150和1155连接于下变频器混合器1160和1165。下变频器混合器1160经由连接1178耦合于模拟低通滤波器1183，并且下变频器混合器1165经由连接1179耦合于模拟低通滤波器1180。模拟低通滤波器1183经由连接1187耦合于模数转换器1189，并且模拟低通滤波器1180经由连接1185耦合于模数转换器1191。
RF/模拟3频率下变频器中的变频器混合器1165和1160耦合于本机频率振荡器fLO，fLO提供具有本机振荡器的频率的基信号给下变频器。下变频器混合器1165经由连接1171耦合于fLO。90°移相器1175经由连接1172耦合于fLO。90°移相器1175经由连接1173耦合于下变频器混合器1160。
RF/模拟3频率下变频器从模数转换器1189经由连接1190以及从模数转换器1191经由连接1195耦合于算法处理器，其中数字滤波器1050被提供有输入和控制信号。RF/模拟3频率下变频器耦合于数字滤波器控制器以提供那些控制信号。数字滤波器控制器控制数字滤波器1050的与频率有关的消除。定向耦合器1130耦合于用于连接到网络的剩余部分的输出信号RFout。
离散时间滤波器进行必需的滤波，以合成适于消除存在于主信号路径中的不期望的信号成分的消除信号。该滤波器仅仅需要工作在阻带信号上而不工作在通带信号上，因此将由离散时间滤波器所滤波的信号的动态范围可以小于本发明的输入或输出信号的动态范围。
离散时间滤波器之前是下变频级和抗混叠滤波，之后是重建滤波和上变频级。在之前使用增益级，以改善信号路径的噪声系数。在上变频级之后使用增益级来确保消除信号与主路径中要消除的信号一般大。
陷波或带阻滤波器减轻对离散时间滤波器的动态范围的要求。如果被布置在离散时间滤波器之后，则其能够用来减少系统的通带中的噪声。该配置在接收器中是有益的。如果陷波滤波器布置在离散时间滤波器之前，则其能够用来衰减系统的通带中的大的信号。该配置在发射器中是有益的。在上述两个位置中，陷波滤波器都减少包括离散时间滤波器的信号路径中的其他部件的动态范围要求。
负的群延时电路为DSP滤波器承担了一部分滤波负担。DSP滤波器的优化表明，消除被期望的频带在数字滤波器的频率响应中具有负的群延时。通过使用负的群延时电路，数字滤波器能够如同其没有负的群延时电路一样地执行，但是具有较少的滤波器抽头。相反，如果滤波器抽头的数量没被减少，则负的群延时强化的滤波器将具有更大的自由度以优化成本函数。
定向耦合器和下变频级被设置在消除信号与主路径信号组合之后。该子系统用来监测输出。该监测的信号被处理，然后被用来控制数字滤波器和系统中的任何可调谐部件的适应性。
系统具有能够用来处理高发射功率或用来处理弱接收信号的大的动态范围。陷波或带阻滤波器用来在通带和期望的阻带信号之间存在大的动态范围时减轻离散时间滤波器的动态范围要求。在本发明的一个或多个实施例中，RF部件是低损失传输线，并且离散时间滤波器是数字滤波器。该实施例示出在图4中，并且更详细地示出在图5中。在这些实施例中，本发明可以用作可调谐多带阻滤波器，或者多陷波滤波器。在本实施例中，本发明属于可调谐滤波器领域，但是当RF部件不同于传输线时，本发明属于可调谐信号消除系统的领域。
在低噪放大器的输入之前，本发明可以用来衰减接收器通带外的阻断器和发射器噪声。这些实施例示出在图5至9中。本发明可被用于对具有多于两个端口的部件的隔离改进。本发明能够用来消除在接收器和发射器通带中通过固定双工器泄漏到接收器中的发射器噪声。本发明能够用于沿接收器中的信号链的部件的线性松弛。本发明能够用来在任何部件的输出处消除系统的通带外的大的信号。这种消除将减少信号的动态范围，因此减轻处理部件的线性要求。
在图5中，示出了本发明的详图，其中更具体地描绘了主要部件。在图5中，示出了使用本发明的系统500，其包括接收耦合于定向耦合器510的输入信号RFin 505(例如，在450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器510经由连接530耦合于RF/模拟1频率下变频器535。连接530耦合于放大器537，放大器537经由连接538耦合于分路器540。
分路器540分别经由连接541和560连接于下变频器混合器543和563。下变频器混合器543经由连接545耦合于模拟低通滤波器550，并且下变频器混合器563经由连接565耦合于模拟低通滤波器570。模拟低通滤波器550经由连接551耦合于模数转换器553，并且模拟低通滤波器570经由连接571耦合于模数转换器573。
RF/模拟1频率下变频器535耦合于数字滤波器558，其中已下变频的输入信号被输入到数字滤波器558中。具体地，模数转换器553经由连接555耦合于数字滤波器558，并且模数转换器573经由连接575耦合于数字滤波器558。
数字滤波器558是耦合于RF/模拟2频率上变频器506的数字滤波器。具体地，数字滤波器558分别经由连接591和592耦合于数模转换器593和数模转换器595。数模转换器593经由连接597耦合于模拟低通滤波器511，并且数模转换器595经由连接599耦合于模拟低通滤波器512。
模拟低通滤波器511经由连接513耦合于上变频器混合器536。模拟低通滤波器512经由连接514耦合于上变频器混合器535。上变频器混合器536和上变频器混合器535分别经由连接521和522耦合于组合器523。组合器523经由连接524被耦合到放大器526，而放大器526经由连接528被耦合到带阻滤波器529。一般地，RF/模拟2频率上变频器506经由连接528耦合于带阻滤波器T-BSF 529。带阻滤波器T-BSF 529经由连接531耦合于定向耦合器527。
定向耦合器510在第二路径上经由连接515耦合于延时元件τd 520。延时元件τd 520经由连接525耦合于定向耦合器527。第一和第二路径在定向耦合器527处会聚，定向耦合器527提供输出信号RFout给网络的剩余部分。
变频器混合器耦合于本机频率振荡器ωp 587，本机频率振荡器ωp 587提供具有本机振荡器的频率的基信号给下变频器。本机振荡器控制本发明500的频率捷变。下变频器混合器563和上变频器混合器535分别经由连接588和589耦合于ωp。90°移相器583经由连接588耦合于ωp，并且90°移相器532经由连接589耦合于ωp。90°移相器583经由连接585耦合于下变频器混合器543，并且90°移相器532经由连接533耦合于上变频器混合器536。
在图6中，示出了使用本发明的系统600，其包括接收耦合于定向耦合器610的输入信号RFin 605(例如，在450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器610经由连接615耦合于RF/模拟1频率下变频器620。RF/模拟1频率下变频器620经由连接625耦合于数字滤波器630，其中已下变频的输入信号被输入到数字滤波器630中。数字滤波器630是经由连接635耦合于RF/模拟2频率上变频器640的离散时间滤波器，并且RF/模拟2频率上变频器640经由连接645耦合于负的群延时(NGF)元件646。
NGF元件646可以是单极RF离散时间系统，其包括经由连接645提供给第一NGF定向耦合器的第一输入信号，第一NGF定向耦合器沿着穿过延时元件的第一信号路径提供信号给第二NGF定向耦合器。第二NGF定向耦合器沿着连接647提供输出NGF信号给带阻滤波器T-BSF 650。
第二NGF定向耦合器还提供沿着从第二NGF定向耦合器经过放大器、可变移相器、可变增益放大器和固定延时的第二路径所分离的反馈信号。NGF元件646中的该第二信号路径然后耦合回到NGF元件646上的第一NGF定向耦合器中，以与沿着NGF元件646中的第一信号路径传递的信号组合。
带阻滤波器T-BSF 650经由连接655耦合于第二定向耦合器675。第一定向耦合器610在第二路径上经由连接660耦合到延时元件τd 665。延时元件τd 665经由连接670耦合于第二定向耦合器675，第一信号路径和第二信号路径在第二定向耦合器675处被重新组合。第一路径和第二路径在第二定向耦合器675处会聚，第二定向耦合器675提供输出信号RFout 680给网络上的低噪放大器LNA。
在图7中，示出了使用本发明的系统700，其包括接收经由线路707耦合于定向耦合器710的输入信号RFin 705(例如，在450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器710经由连接711耦合于RF/模拟1频率下变频器722。RF/模拟1频率下变频器722经由连接724耦合于数字滤波器726，其中已下变频的输入信号被输入到数字滤波器726中。数字滤波器726是经由连接728耦合于RF/模拟2频率上变频器735的离散时间滤波器，并且RF/模拟2频率上变频器735经由连接737耦合于带阻滤波器T-BSF 739。带阻滤波器T-BSF 739经由连接741耦合于定向耦合器720。
定向耦合器710在第二路径上经由连接712耦合于低噪放大器线性LNA 715。低噪放大器线性LNA 715经由连接717耦合于定向耦合器720。第一路径和第二路径在定向耦合器720处会聚，定向耦合器720提供输出信号RFout 745给耦合于该滤波器网络的下变频器。在本实施例中，在下变频器混合器之前进行干涉消除。
在图8中，示出了使用本发明的系统800，其包括接收耦合于定向耦合器810的输入信号RFin 805(例如，在450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器810经由连接815耦合于带阻滤波器T-BSF 820。带阻滤波器T-BSF 820经由连接825耦合于RF/模拟1频率下变频器830。RF/模拟1频率下变频器830经由连接835耦合于数字滤波器840，其中已下变频的输入信号被输入到数字滤波器840中。数字滤波器840是经由连接845耦合于RF/模拟2频率上变频器850的离散时间滤波器，并且RF/模拟2频率上变频器850经由连接855耦合于定向耦合器875。
定向耦合器810在第二路径上经由连接860耦合于延时元件τd 865。延时元件τd 865经由连接870耦合于定向耦合器875。第一路径和第二路径在定向耦合器875处会聚，定向耦合器875提供输出信号RFout 880给耦合于该滤波器网络的双工器电路。在本实施例中，噪声消除在发射器之后进行，以在输出信号上执行多阻带滤波从而避免妨碍发射掩膜，并消除接收器通带中的发射器噪声。
在图9中，示出了使用本发明的系统900，其包括接收耦合于定向耦合器910的输入信号RFin 905(例如，在450MHz至3500MHz之间)。在第一路径上，定向耦合器910经由连接915耦合于带阻滤波器T-BSF 920。带阻滤波器T-BSF 920经由连接925耦合于RF/模拟1频率下变频器930。RF/模拟1频率下变频器930经由连接935耦合于数字滤波器940，其中已下变频的输入信号被输入到数字滤波器940中。数字滤波器940是经由连接945耦合于RF/模拟2频率上变频器950的离散时间滤波器，并且RF/模拟2频率上变频器950经由连接955耦合于定向耦合器980。
定向耦合器910在第二路径上经由连接960耦合于双工器970的。双工器970耦合于天线971，并且该双工器还经由连接975耦合于定向耦合器980。第一路径和第二路径在定向耦合器980处会聚，定向耦合器980提供输出信号RFout 985给耦合于该滤波器网络的低噪放大器LNA。在本实施例中，执行发射器噪声消除以改进固定的双工器电路的隔离。
本发明提出了一种基于混合式RF-数字信号处理的RF滤波器和信号消除系统，其使用在无线通信系统、多频带无线电构架、能够进行频谱重整的系统、以及软件定义的无线电上。本发明能够被用来加强固定的双工器，其通过减轻固定的双工器的滤波要求来减少将强化双工器投放市场的制造和生产时间。与已知的机械调谐式滤波器不同，一种加强的双工器将满足多种用户的要求。
本申请的上述实施例意在仅作为示例。本领域普通技术人员可以实现对特定实施例的改动、修改和变型而不偏离本申请的范围。在上面的描述中，阐释了众多细节以提供对本发明的理解。然而，本领域普通技术人员应当理解，本发明可以在没有这些细节的情况下实施。尽管已经关于有限数量的实施例公开了本发明，但本领域普通技术人员将注意到从中进行的大量的修改和变型。意在使所附的权利要求覆盖落在本发明的真实精神和范围内的这些修改和变型。

Claims (23)

1.一种与频率有关的信号衰减装置，包括：
耦合于第一定向耦合器的输入信号接收器，所述第一定向耦合器将所述输入信号分离到第一信号路径中和第二信号路径中，
耦合于所述第一信号路径的带阻滤波器，所述带阻滤波器提供其输出信号给RF/模拟1频率下变频器，所述RF/模拟1频率下变频器具有模数转换器和耦合于第一滤波器的一个或多个下变频器混合器，并且所述一个或多个下变频器由本机频率振荡器信号控制，
第二滤波器，其通过所述RF/模拟1频率下变频器中的所述第一滤波器和模数转换器耦合于所述RF/模拟1频率下变频器中的所述一个或多个下变频器混合器，
耦合于所述第二滤波器的RF/模拟2频率上变频器，其具有通过第三滤波器和数模转换器耦合于所述第二滤波器的一个或多个上变频器混合器，所述一个或多个上变频器中的每个由本机频率振荡器信号控制，所述RF/模拟2频率上变频器提供其输出信号给第二定向耦合器，所述第二定向耦合器还接收沿第二路径来自于所述第一定向耦合器的第二信号，来自所述第一定向耦合器的所述信号在所述第二定向耦合器处被接收之前经过一部件，
由所述第二定向耦合器提供的信号输出，其包括已经经过第一路径和第二路径的重新组合的信号，来自所述第一信号路径的所述信号在所述第二定向耦合器处衰减来自所述第二信号路径的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述滤波器是可重新配置的离散时间滤波器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述带阻滤波器是陷波滤波器。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述陷波滤波器是可调谐的。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述滤波器是可编程数字滤波器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述频率下变频器是频率捷变的。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述频率上变频器是频率捷变的。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括被设置在所述第一路径上的电路，所述电路在衰减被期望的频率上表现出负的群延时。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述带阻滤波器是可调谐的。
10.一种与频率有关的信号衰减装置，包括：
耦合于第一定向耦合器的输入信号接收器，所述第一定向耦合器将所述输入信号分离到第一信号路径中和第二信号路径中，
耦合于所述第一信号路径的带阻滤波器，所述带阻滤波器提供其输出信号给RF/模拟1频率下变频器，所述RF/模拟1频率下变频器具有模数转换器和耦合于第一滤波器的一个或多个下变频器混合器，并且所述一个或多个下变频器由本机频率振荡器信号控制，
第二滤波器，其通过所述RF/模拟1频率下变频器中的所述第一滤波器和模数转换器耦合于所述RF/模拟1频率下变频器中的所述一个或多个下变频器混合器，
耦合于所述第二滤波器的RF/模拟2频率上变频器，其具有通过第三滤波器和数模转换器耦合于所述第二滤波器的一个或多上变频器混合器，所述一个或多个上变频器中的每个由本机频率振荡器信号控制，所述RF/模拟2频率上变频器提供其输出信号给第二定向耦合器，所述第二定向耦合器还接收沿第二路径来自所述第一定向耦合器的第二路径的第二信号，来自所述第一定向耦合器的所述信号在所述第二定向耦合器处被接收之前经过一部件，由所述第二定向耦合器提供的信号输出包括已经经过第一路径和第二路径的重新组合的信号，以及
耦合于所述第二定向耦合器的第三定向耦合器，其提供信号给RF/模拟3频率下变频器，所述频率下变频器提供信号给控制器，所述控制器提供反馈控制信号给所述滤波器。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述滤波器是可重新配置的离散时间滤波器。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述带阻滤波器是陷波滤波器。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述陷波滤波器是可调谐的。
14.根据权利要求10所述的装置，其中，所述滤波器是可编程的数字滤波器。
15.根据权利要求10所述的装置，其中，所述频率下变频器是频率捷变的。
16.根据权利要求10所述的装置，其中，所述频率上变频器是频率捷变的。
17.根据权利要求10所述的装置，还包括被设置在所述第一路径上的电路，所述电路在衰减被期望的频率上表现出负的群延时。
18.根据权利要求10所述的装置，其中，所述带阻滤波器是可调谐的。
19.一种提供与频率有关的衰减信号的方法，包括以下步骤：
在第一定向耦合器处接收输入信号，
在所述第一定向耦合器处，将所述输入信号分离到第一信号路径中和第二信号路径中，
在带阻滤波器处沿着所述第一信号路径接收信号，沿着所述第一信号路径的信号在所述带阻滤波器中被滤波，
提供来自所述带阻滤波器的信号给RF/模拟1频率下变频器，所述RF/模拟1频率下变频器利用一个或多个模数转换器、一个或多个下变频器混合器、以及第一滤波器处理接收的信号，
提供来自所述RF/模拟1频率下变频器的输出信号给第二滤波器，所述第二滤波器处理并对在所述第一信号路径上所提供的信号进行滤波，
在RF/模拟2频率上变频器处接收所述第二滤波器的输出，所述RF/模拟2频率上变频器在一个或多个数模转换器、一个或多个上变频器混合器、以及第三滤波器中处理信号，
提供来自所述RF/模拟2频率上变频器的信号给第二定向耦合器，
在所述第二定向耦合器处将所述带阻滤波器的输出与来自所述第一定向耦合器的且在其在所述第二定向耦合器处被接收之前经过一部件的信号组合起来，在所述第二定向耦合器的输出处产生的所述组合的信号是来自所述第一信号路径的被来自所述第二信号路径的信号衰减的所述信号。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括以下步骤：
提供所述第一输出信号给第三定向耦合器，所述第三定向耦合器提供信号给RF/模拟3频率下变频器，以及
提供来自所述RF/模拟3频率下变频器的反馈信号给控制器，所述控制器提供反馈控制信号给所述滤波器。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：
提供来自所述第三定向耦合器的第二输出信号。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第二滤波器是可重新配置的离散时间滤波器。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第二滤波器是可编程的数字滤波器。
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