CN103227762B - 可重配置的宽带接收器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可重配置的宽带接收器。本发明的实施例提供一种用于无线通信的接收器。该接收器包括解调器和耦合到该解调器的至少一个滤波机构以及耦合到该滤波机构的模-数转换器(ADC)。该滤波机构可以配置成用作低通滤波器(LPF)或带通滤波器(BPF)，由此使得接收器能够用作直接转换接收器或低-中频(低-IF)接收器。

Description

可重配置的宽带接收器
相关申请
本申请要求2011年8月24日提交的美国临时申请No.61/527,008的权益，其发明人为ShihHsiungMo、YanCui和Chung-HsingChang，发明名称为“ReconfigurableWidebandReceiver”、代理人案号AVC11-1001PSP。
技术领域
本公开大体上涉及无线系统中的接收器。更具体而言，本公开涉及可以在直接转换接收器和低-中频(IF)接收器之间重配置的宽带接收器。
背景技术
常规无线通信系统通常针对诸如GSM(全球移动通信系统)或宽带码分多址(W-CDMA)之类的特定标准设计，每个标准需要不同的载频。例如，GSM信号的载频从800MHz变化到1GHz，而W-CDMA信号的载频在2-3GHz之间变化。当前针对无线服务汇聚(其中用户可以从相同无线设备访问不同标准)的需求正驱动着能够在整个无线通信频谱(从300MHz到3.6GHz)中发射/接收无线信号的多标准和多带收发器的发展。
发明内容
本发明的一个实施例提供一种用于无线通信的接收器。该接收器包括解调器和耦合到该解调器的至少一个滤波机构以及耦合到该滤波机构的模-数转换器(ADC)。该滤波机构可以配置成用作低通滤波器(LPF)或带通滤波器(BPF)，由此使得接收器能够用作直接转换接收器或低-中频(低-IF)接收器。
在该实施例的一个变型中，解调器是包括同相(I)信道输出和正交(Q)信道输出的正交解调器。
在另一变型中，滤波机构包括交叉耦合滤波器，该交叉耦合滤波器包括通过第一反馈电路和第二反馈电路交叉耦合的第一LPF和第二LPF。
在另一变型中，第一LPF的输出经由第一反馈电路耦合到第二LPF的输入，且第二LPF的输出经由第二反馈电路耦合到第一LPF的输入。
在另一变型中，第一和/第二反馈电路包括电阻器和通断开关。
在另一变型中，电阻器的电阻至少是ADC的输入电阻的10倍。
在另一变型中，接收器包括配置成基于有效无线通信标准控制通断开关的断开和闭合的控制电路。
在另一变型中，有效无线通信标准包括以下标准其中之一：全球移动通信系统(GSM)；码分多址(CDMA)；宽带-CDMA(W-CDMA)；以及长期演进(LTE)。
附图说明
图1给出说明常规直接转换接收器的架构的视图(现有技术)。
图2给出根据本发明的一个实施例在直接转换和低-IF之间可重配置的接收器的架构的视图。
具体实施方式
下面的描述用于使得本领域技术人员能够实现且使用本发明，且该描述是在特定应用及其需求的语境中提供。多公开实施例的各种修改对于本领域技术人员将容易明白的，且在不偏离本发明的精神和范围的条件下，此处限定的一般原则可以应用于其他实施例和应用。因而，本发明不限于所示实施例，而是符合与此处公开的原则和特征具有一致性的最宽的范围。
概述
本发明的实施例提供可以配置为直接转换接收器或低-IF(中频)接收器的宽带无线接收器。通过在I和Q信道之间引入反馈循环，本发明的实施例实现低通带滤波器(LPF)和通带滤波器(BPF)之间的转换，因而，实现直接转换接收器和低-IF接收器之间的转换。
可重配置的接收器
直接转换接收器直接将RF(射频)调制载波解调制成基带频率。这与标准超外差接收器相反，在这种超外差接收器中，需要到中频(IF)的初始转换。仅执行单个频率转换的简单性减小了基础电路复杂性，且因而对于需要高密度集成电路(IC)的当今无线通信是优选的。
图1给出说明常规直接转换接收器(现有技术)的架构的视图。直接转换接收器100包括带通滤波器(BPF)104、放大器106和IQ(同相正交)解调器108、低通滤波器(LPF)110和112以及模-数转换器(ADC)114和116。IQ解调制108包括混频器118和120、90°/0°移相器以及本地振荡器(LO)124。
在操作期间，经由天线102接收的输入RF信号(其可以包括约800MHz附近频带的GSM信号以及在其他频率范围的RF信号)分别通过BPF104和放大器106被滤波和放大。在一个实施例中，BPF104是可调谐的，且依赖于当前有效的标准(诸如GSM或W-CDMA)，BPF104提供在期望RF频带的滤波。在一个实施例中，BPF104包括一组BPF，每个BPF对应于特定频带。依赖于标准，BPF其中之一被选择为对期望RF信号进行滤波。随后，滤波的RF信号通过IQ解调器108直接下变频为同相(I)和正交(Q)基带信号。注意LO124在与期望信号相同的载频被应用于I和Q混频器118和120，因而在基带I/Q输出端口产生和频以及差频。LPF110和112严重抑制和频且仅允许差频的信号(基带信号)通过。在将I和Q基带信号发送到基带数字信号处理器(DSP)126以进一步处理之前，ADC114和116将I和Q基带信号转换到数字域。
尽管直接转换接收器在使用单硬件解决方案来解决多带操作方面提供了更多的自由度，但是它们也遇到很多问题，包括不能抑制DC偏移和闪烁噪声(或1/f噪声)。当输入信号的带宽较窄时，这些问题变得更糟，这导致解调的基带信号具有较大百分比的接近DC的频谱。例如，典型的GSM信号的带宽约为几十千赫；因此，解调的GSM基带信号具有从DC到几十千赫的窄频谱。因此，DC偏移和闪烁噪声将具有较大负面影响。为了消除DC偏移和闪烁噪声导致的问题，希望从DC去除解调信号的频谱。为了这样做，可以使用低-IF接收器接收具有窄带宽的信号。
低-IF接收器的架构类似于直接转换接收的架构，只不过经滤波的RF信号被下混频到非零中频，典型地几MHz。一般地，在避免DC偏移和闪烁噪声问题的同时，低-IF接收器具有很多直接转换接收器的期望属性。
为了提供可以用于宽带信号和窄带信号的单硬件解决方案，本发明的实施例提供可以配置为直接转换或低-IF接收器的接收器。更具体而言，当期望信号是窄带信号(诸如GSM信号)时，接收器可以配置成低-IF接收器；且当期望信号是宽带信号(诸如W-CDMA信号)时，接收器可以配置成直接转换接收器。
图2给出根据本发明的一个实施例在直接转换和低-IF之间可重配置的接收器的架构的视图。可重配置的接收器200的架构类似于直接转换接收器100的架构。可重配置的接收器200包括带通滤波器(BPF)204、放大器206、IQ解调器208、低通滤波器(LPF)210和212以及模-数转换器(ADC)214和216。IQ解调制208包括混合器218和220、90°/0°移相器以及本地振荡器(LO)224。直接转换接收器100和可重配置的接收器200之间的差异在于，可重配置的接收器200包括分别将LPF210和212的输出耦合到LPF212和210的输入的反馈电路环路226和228。每个反馈电路环路包括电阻器和通断开关。在一个实施例中，这些电阻器的电阻至少是ADC214和216的输入阻抗的电阻的10倍。例如，如果ADC215和216的输入阻抗是50欧姆，则反馈电路环路226和228中的电阻器的电阻至少是500欧姆。
在操作期间，经由天线202接收的输入RF信号分别通过BPF204滤波器和放大器206滤波和放大。当期望的RF信号是宽带信号(诸如W-CDMA信号，依赖于有效标准)，反馈电路环路226和228中的开关断开，且可重配置的接收器200被配置为常规直接转换接收器。在直接转换模式中，可重配置的接收器200的操作与直接转换接收器100的操作相同。
当期望RF信号是窄带信号(诸如是GSM信号，依赖于有效标准)且闪烁噪声变成问题时，或当噪声带宽需要改善时，希望可重配置的接收器200以低-IF模式操作。在低-IF模式中，经放大的信号随后被解调器208解调制成低-IF信号。这样做，LO224在略高于期望信号的载频的频率被应用于I和Q混频器218和220。IF是LO224和期望信号的载频之间的频率差异。在一个实施例中，该频率差异由期望信号的带宽决定。在另一实施例中，IF比期望RF信号的带宽高20％。
注意，可以在低-IF接收器中使用LPF以抑制和频。然而，这种LPF通常需要较宽的通带。另外，LPF不足以抑制图像频率。因为难以实现具有相对较宽通带(在MHz范围)的LPF，所以希望在抑制和频时，使用带通滤波器(BPF)来选择IF信号。当接收器200处于低-IF模式时，反馈电路环路226和228中的开关闭合以实现LPF210和212之间的交叉耦合。由于I和Q信道之间的90°相差，LPF210和212与反馈电路环路226和228一起形成交叉耦合滤波器。这种交叉耦合滤波器可以在抑制和频和I和Q信道的其他图像频率的同时用作BPF以选择IF信号。在将I和Q的IF信号发送到DSP230以进一步处理之前，ADC214和216将这些信号转换到数字域。
注意开关的断开和闭合通过单独的电路(在图2中未示出)控制。这种控制电路基于期望RF信号的带宽或基于当前有效的标准断开和闭合开关。例如，如果判断使用的标准是GSM，则控制电路闭合开关，且接收器200以低-IF模式操作。另一方面，如果判断使用的标准是W-CDMA，则控制电路断开开关，且接收器200以直接转换模式操作。接收器200还可以在安装到无线设备之前通过片外控制电路配置。例如，如果已知无线设备被出售到实施GSM的市场，则接收器200可以配置成低-IF接收器。
接收器的可配置性允许接收器芯片适应各种无线通信标准，包括但不限于：GSM、CDMA、W-CDMA以及长期演进(LTE)。因此，其允许芯片制造商制造可以出售到实施不同标准的不同市场的相同类型的接收器芯片，因而明显减小设计和制造成本。
图2中示出的示例仅用于说明目的，且不应限制本公开的范围。一般地，本发明的实施例提供可以配置为直接转换接收器或低-IF接收器的接收器。图2中示出的电路配置仅是示例性的。其他配置也是可行的，只要LPF可以重配置成用作BPF即可。
本发明的实施例的上述描述仅用于说明和描述目的。其并非意图是排他性的或限制本公开。因此，很多修改和变型将对本领域技术人员而言是显而易见的。本发明的范围由所附权利要书求限定。

Claims (6)

1.一种用于无线通信的接收器，包括：
解调器；
耦合到该解调器的至少一个滤波机构，其中该滤波机构可以配置成用作低通滤波器(LPF)或通带滤波器(BPF)，由此使得该接收器能够用作直接转换接收器或低-中频(低-IF)接收器，其中所述滤波机构包括交叉耦合滤波器，该交叉耦合滤波器包括通过第一反馈电路和第二反馈电路交叉耦合的第一LPF和第二LPF，以及其中所述第一反馈电路和/所述第二反馈电路包括电阻器和通断开关；以及
耦合到该滤波机构的模-数转换器(ADC)。
2.根据权利要求1所述的接收器，其中所述解调器是包括同相(I)信道输出和正交(Q)信道输出的正交解调器。
3.根据权利要求1所述的接收器，其中所述第一LPF的输出经由所述第一反馈电路耦合到所述第二LPF的输入，并且其中所述第二LPF的输出经由所述第二反馈电路耦合到所述第一LPF的输入。
4.根据权利要求1所述的接收器，其中所述电阻器的电阻是所述ADC的输入电阻的至少10倍。
5.根据权利要求1所述的接收器，还包括配置成基于有效无线通信标准控制所述通断开关的断开和闭合的控制电路。
6.根据权利要求5所述的接收器，其中所述有效无线通信标准包括以下标准其中之一：
全球移动通信系统(GSM)；
码分多址(CDMA)；
宽带-CDMA(W-CDMA)；以及
长期演进(LTE)。
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