CN1029579C - 接收机直流失调校正方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种具有至少两种工作状态并包含一可变增益放大器和至少两个自适应直流失调补偿电路以抑制不希望的直流失调的无线接收机。在无线接收机的第一工作状态，在无线接收机没有输入信号时把自适应直流失调补偿电路调节到一预定的输出电平。在无线接收机的第二工作状态，它接收输入信号并用自适应直流失调补偿电路消除接收输入信号中不希望的直流失调并允许该接收的输入信号被处理。

Description

总的来说，本发明涉及接收机中的放大器，更具体说是要减小无线接收机中输入信号的直流失调。

在一般无线电接收机中，天线接收射频信号再被变成较低频率的信号以便在中频（IF）级放大。这种中频级如图1中所示。在该中频级，从天线接收的信号被放大并经带通滤波。而后，该信号被分相并输入到正交解调器。该解调器把信号的频率降到基带频率并准备提取有用信息的信号。基带电路对此信号滤波、放大并处理以提取模拟信息或数字数据。

基带频率信号中的第一失真源对于大多数无线接收机是共同的。这种失真是由于外部噪声耦合到接收机线路造成接收数据不正确而引起的。某些外部噪声是由于本地振荡器以未知的相位移耦合到其放大级而引起的。这造成了所产生的已解调基带频率信号中的不希望有的直流分量。

基带频率信号中的第二失真源是在接收的信号强度变化时而产生的。当接收机从一个频率转换到另一频率或者当接收的信号源改 变时就会出现这种情况。两种信号强度间的关联就造成图1所示中频级开头处的自动增益控制器AGC103所要求的增益变化。增益的这种变化改变了所形成的基带频率信号的直流分量。

基带频率信号中的又一失真源是放大级和解调线路的不完善造成的。

这些不希望的直流分量加到用于数字数据传输的信号中所形成的结果表示在图3和图4中。图3是一任选信号集（由Xs301投影到同相轴（I）和正交（Q）轴303所形成的信号空间上来表示）的理想情况。图4表示在I和Q分量中都加入了不希望的直流失调的情况。I和Q分量的漂移造成判决门限的漂移，这样，就将一种符号的选择偏置到其它符号上了，在存在不相关噪声的情况下减小了某些符号的容噪声量并使容错量下降。

对某些无线接收机来说，由本地振荡器引入的不希望直流失调误差常常是可以接受的，但是，数字无线接收机的失调误差容限比传统的模拟无线接收机要低。对单一频率的无线接收机，信号强度变化引入的不希望的直流失调通常没有问题，但对于可调谐无线接收机就成问题。问题实质是过渡问题，它发生在把无线接收机调谐到一新频率时。这一问题对某些应用是可以接受的，并且许多传统的无线接收机采用电阻（R）电容（C）网络而另一些用加一开关来在过渡期间改变RC网络的阻抗以减小暂态建立的时间。除去不需要的直流分量的最直接的RC网络称为交流耦合，但在数字接收机新接 收的由1和0码型表示的长序列符号中并不总有相等数目的1和0，因此，这种需要的直流成份会被信号的交流耦合消除掉。所以就需要一种装置以便在无线接收机接收有用数据之前迅速校正不需要的直流失调。这种装置应该能校正调谐到一新频率时出现的暂态误差，并且能迅速适应该校正电压电平。也需要在极短的时间内来修正由于接收机增益变化和本地振荡器耦合到中频级引起的不希望的直流失调。

本发明提供这样一种无线接收机，它接收一输入信号，并且包含有至少两种工作状态，基带（BB）电路以及在该基带电路中至少有两个自适应直流失调补偿器。当该无线接收机处于第一工作状态时，在无线接收机无输入信号时，其直流失调补偿电路就调整到一预定的输出电平。在其第二工作状态有效时，接收的输入信号被传送到无线接收机并用基带电路中的自适应直流失调补偿电路把直流失调从接收的输入信号中消除。

图1是一射频传输系统的组成图，包括其接收机的某些细节。

图2是用于时分多址（TDMA）传输系统的时隙分配图。

图3是移置相轴和正交轴上的理想的任选信号集的示意图。

图4是移置到同相轴和正交轴上并包含不希望的直流失调的任选信号集的示意图。

图5是可用于本发明的一基带电路的原理图。

图6是可用于图4电路中的自适应直流失调补偿电路的原理 图。

图7是另一种自适应直流失调补偿器的原理图。

图8是又一种自适应直流失调补偿器的原理图。

射频系统在发射机101和接收机121之间传送射频信号。发射机101是一定点发射机，它为车载接收机和便携式接收机的无电线复盖区服务，其接收机121示于图1。

天线125把射频信号转换为射频电信号。混频器129把本地振荡器频率123与输入射频信号混频，把射频变为中频（IF）。该IF信号经滤波器127滤波之后，自动增益控制（AGC）放大器103把该信号放大到一适当的电压电平以免饱和，并由接收机121中其余的电路来翻译。AGC是一其增益受被测得输入射频信号功率所控制的可变增益放大器。该接收的IF信号再经带通滤波器105滤波后，输入到正交解调电路。

正交解调电路由分相器107、两个混频器109、111，一个功率分相器119和一本地振荡器117组成。本地振荡器117和功率分相器119的组合产生互相间相移90度的称为同相（I）和正交（Q）的两个信号。接收的IF信号被分相，而同样的信息被送到两个混频器109、111。混频器111把接收的IF信号与本地振荡器信号117的同相（I）分量混频。然后该信号经低通滤波器113滤波而产生一同相（I）的数据信号。混频器109把接收的IF信号与本振信号117的正交（Q）分量混频而后该混频器的结果经低通滤波器115产生一正交（Q） 数据输出。产生的I和Q数据称为基带信号并被基带电路来翻译以形成无线电话系统所用的数据。

无线接收机121的设计是要用于由Group    Special    Mobile（GSM）委员会规定的欧洲数字无线电话系统，该无线电话系统发送并接收时分多址（TDMA）数据。TDMA系统中，无线电话只在一定的时隙内把数据发到其定点发收器101并接收它送来的数据。图2是TDMA发送接收结构的一个举例。该具体的无线电指定用时隙1来发送和接收数据。其发送时隙209和接收时隙207在时间上错开三个时隙以便在不同时间用同一天线发送及接收。在发送和接收之间的6、7、0时隙内，无线电话接收机改变频率并进行功率测量以检查一相邻基地站的信号强度。由于接收时隙201、205只相隔4.615毫秒就重复并由于在时隙6、7和0无线接收机121必须改变频率和增益，加在接收机电路的一个沉重负担是要迅速调节到正确的直流偏置电压以防止接收数据失真。

如前所述，在图3和图4中，在希望的直流失调电压309可以看作判定信号的符号的判决门限。图5所示的电路可消除这种直流失调。该电路包括两个分开的操作状态，第一操作状态出现在接收有效数据之前。

在该第一操作状态期间，自动增益控制放大器407被调到一已在指定频率的前一次功率测量中决定好了的预定电平。接收机401被静音以阻止任何射频信号被接收到混频器403。理想的静音可使 基带电路调节到所期望的I和Q信号直流电平。中频信号在405滤波而后在407被放大。该IF信号被输入到解调器415，413。I信号和Q信号被输出。由于I电路和Q电路一样，为避免重复此后只画出I电路。此后，I数据信号在417被低通滤波。这些信号再被输入到自适应直流失调偿电路421以校正接收信号的偏置电压，传输入到低通滤波器419的信号调到期望的参考电压。在423所决定的一时延之后，与前面的自适应直流失调补偿电路421类似的自适应直流失调补偿电路427接通。该电路去除前一级自适应直流失调补偿电路421产生或传来的附加直流失调。所产生的信号是已适当校正以除去任何残余的不希望的直流失调309的I数据信号。这些自适应直流失调补偿电路421、427将在图6、7和8进一步说明。

图6给出了带一反相放大器的自适应直流失调补偿电路421和427的实现方法。在输入信号被静音且AGC电压已调到其预定电平之后，自适应控制信号509启动开关507，改变信号路径与地电位之是的电阻，使其由电阻Rin505到开关507的内阻，以使电容Ct503迅速充电，从而使反相放大器511的输出迅速地调节到其期望的参考电压。以后，开关507开断，电阻Rin505和电容Cc503形成的时间常数已调整到适当的低截止频率并可在第二操作状态期间去除I数据信号中不希望的直流失调。

另一种是图7所示的适应于反相放大器的自适应直流失调补偿电路。这里，当开关523启动时，电容Cc523迅速充电，而使反相 放大器533的输出迅速达到其期望的参考电压。此后，开关525断开，电阻Rin529和电容Cc523形成的时间常数建立适当的低截止频率并能在第二操作状态期间去除I数据信号中的不希望的直流失调309。

图8是另一种适合用集成电路实现的自适应直流失调补偿电路的实现方案。这里，自适应直流失调补偿电路的放大器545内有一反馈环路。该反馈环用放大器的输出作为跨导放大器549的正输入。跨导放大器的负输入是参考控制电压547。跨导放大器549的输出接到开关551的一端，开关551的另一端通过电容553接到放大器545的负输入。

当开关551闭合时，跨导放大器549可以供给或吸收通过电容553的电流以调节放大器的负输入端的直流电压。该直流电压应调节到这样一种电平以使放大器545的输出电压调到适当电平。

在电压适当调节之后，开关551断开，电容553上的电压就保持在开关551闭合时所决定的最终电平上。电容553上的电压在开关551再次闭合之前将一直保持在该电压电平上。

在调节所有自适应电路的过程之后，无线接收机121就可以接收从发射机101来的射频信号了。

第二操作状态去掉射频（RF）静音401，以允许RF信号进入无线接收机的信号路径。在此期间，自适应直流失调补偿电路421，427中的开关继续维持断开，并去除不希望的直流失调309，以使无线电 话恢复并处理数字数据。

这种实施方案可以去除基带频率信号中的不希望的直流失调而不管失真源是什么。中等熟练程度的人员可以把这里所述的发明用于类似的实施方案而不限于把接收的输入直接变以成基带频率的无线接收机或者其基带电路中包含某种可变增益的无线接收机。

Claims (10)

1、一种无线接收机，用于接收输入信号并包括有基(频)带(BB)电路以及至少第一、第二两种工作状态，输入信号含有不希望的直流失调，该无线接收机包括：

静音开关，用于在第一工作状态期间将所述输入信号从基带电路中去掉；

第一自适应直流失调补偿电路，与所述静音开关相连并设置在基带电路中；

第二自适应直流失调补偿电路，与所述第一自适应直流失调补偿电路相连并设置在基带电路中，所述第一、第二自适应直流失调补偿电路在所述第二工作状态期间将不希望的直流失调从已接收的输入信号中去除；

第一调节装置，与所述第一自适应直流失调补偿电路的第一输入端相连，用于在第一工作状态期间调节第一自适应直流失调补偿电路，达到预定的输出电平；

第二调节装置，与所述第二自适应直流失调补偿电路的第一输入端相连，用于在第一工作状态期间调节第二自适应直流失调补偿电路，达到预定的输出电平；以及

延迟装置，连接在所述第一调节装置和所述第二调节装置之间，用于在时间上相对于所述第一调节装置延迟所述第二调节装置的工作。

2、根据权利要求1所述的无线接收机，其中所述第一调节装置与所述第二调节装置还包括，在所述第一工作状态期间响应维持的控制信号改变滤波器中电容电荷。

3、根据权利要求1所述的无线接收机，其中所述第一调节装置还包括，响应维持的控制信号，调节放大器的输入电压，该放大器设置在所述自适应直流失调补偿电路中。

4、一种在无线接收机中去除已接收信号中所不希望的直流失调的方法，该接收机包括第一和第二自适应直流失调补偿电路，该方法包括步骤：

在第一规定期间，静音无线接收机的所述输入信号;

在所述第一规定期间，调节所述第一和第二自适应直流失调补偿电路，达到预定的输出电平;

在第二规定期间接收输入信号，形成已接收信号;

在所述第二规定期间从所述已接收信号中去除直流失调。

5、根据权利要求4中所述的去除已接收信号中直流失调的方法，其中所述调节步骤还包括形成滤波器的截止频率的步骤，使所述已接收信号输入到所述滤波器时，去除不希望的直流失调。

6、一种无线接收机，接收输入信号并包括基带（BB）电路以及第一、第二工作状态，输入信号含有不希望的直流失调，该无线接收机包括：

静音开关，用于在第一工作状态期间对基带电路静音所述输入信号，并在第二工作状态期间将信号传过无线接收机，形成已接收输入信号;

第一自适应直流失调补偿电路，设置在基带电路的第一段中并与所述静音开关相连;

第二自适应直流失调补偿电路，设置在基带电路的第二段内，并与所述第一自适应直流失调电路的第一输出相连，基带电路的所述第一段在所述第二段传递所述已接收输入信号之前传递所述已接收输入信号，所述第一和第二自适应直流失调补偿电路在所述第二工作状态期间从所述已接收的输入信号中去除不希望的直流失调;

第一调节装置，响应第一控制信号，在所述第一工作状态期间，调节所述第一自适应直流失调补偿电路，达到第一预定输出电平;

第二调节装置，响应第二控制信号，在所述第一工作状态期间，调节所述第二自适应直流失调补偿电路，达到第二预定输出电平，所述第二控制信号在时间上延迟于所述第一控制信号。

7、根据权利要求6所述的无线接收机，其中所述第一调节装置还包括含有至少一个电容器和开关的滤波器，其中所述至少一个电容器串联设置在所述已接收输入信号的路径中，所述开关的第一端与所述已接收输入信号的所述路径相连，所述开关的第二端接地电位，使得当所述开关响应维持的控制信号闭合时，出现在所述至少一个电容器上的任何直流电压将使该电容器迅速充电。

8、根据权利要求7所述的无线接收机，其中所述第一自适应直流失调补偿电路还包括含有所述至少一个电容器、至少一个电阻器及所述开关的滤波器，所述至少一个电阻器的第一端与所述已接收输入信号的路径相连，所述至少一个电阻器的第二端接地电位，使得当所述开关断开时，由所述至少一个电阻器和所述至少一个电容器的固有时间常数形成截止频率。

9、根据权利要求6所述的无线接收机，其中所述第一调节装置还包括至少一个跨导放大器、至少一个电容器和开关，所述至少一个跨导放大器的输出端连接于所述开关的第一端，所述开关的第二端连接于所述至少一个电容器的第一端，所述至少一个电容的第二端连接于地电位，使得当所述开关响应维持的控制信号闭合时，所述至少一个电容器被充电至所需电压电平。

10、根据权利要求9所述的无线接收机，其中所述第一自适应直流失调补偿电路还包括：

设置在基带电路中的放大器，放大所述接收输入信号;以及

所述放大器的返馈环，包括所述至少一个跨导放大器、所述至少一个电容器和所述开关，其中所述至少一个跨导放大器的所述输出端连接于所述放大器的输入端，所述跨导放大器的输入端连接于所述放大器的输出端，使得当所述开关响应非维持控制信号断开时，所述至少一个电容器在所述放大器的所述输入端维持所述所需电压电平。

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