CN103516372A

CN103516372A - 射频接收装置

Info

Publication number: CN103516372A
Application number: CN201210212274.8A
Authority: CN
Inventors: 柯志昌; 王则闵
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-01-15

Abstract

一种射频接收装置。该射频接收装置用于无线通信系统，包括：接收端，用来接收第一射频信号；第一滤波器，耦接于接收端，用来过滤出第一射频信号的第一频段的信号；第一转频器，耦接于第一滤波器，用来利用第一振荡信号，转换第一频段的第一射频信号的频率，以输出第二射频信号；第二滤波器，耦接于第一转频器，用来过滤出第二射频信号的第二频段的信号；第二转频器，耦接于第二滤波器，用来利用第二振荡信号，转换第二频段的第二射频信号的频率，以输出第三射频信号；第三滤波器，耦接于第二转频器，用来过滤出第三射频信号的第三频段的信号；以及控制器，用来控制第一转频器及第二转频器。本发明可确保后续解调、解码、解复用等可正常进行。

Description

射频接收装置

技术领域

本发明涉及一种射频接收装置，尤指一种可避免振荡信号或其倍频信号落入信号范围内而干扰信号质量与特性的射频接收装置。

背景技术

在公知技术中，超外差接收机（Super Heterodyne Receiver）是一种最为广泛使用的无线通信接收机，其可以简单的执行载波频率调谐、滤波及信号放大。因此，不仅是无线网络的应用，其他如卫星、广播、移动通信等，皆可使用超外差接收机接收无线信号。举例来说，在卫星通信应用中，光纤天线集波（Low Noise Block，LNB）系统已被广泛采用，与传统LNB系统的差异是光纤LNB系统可使用在卫星电视共用天线系统（Satellite MasterAntenna Television，SMATV）、高端与远距离传输等多用户系统中。一般来说，光纤LNB系统包含了前端光纤LNB系统与多用户室内降频器（Multi Dwelling Unit，MDU）两部分。前端光纤LNB系统将卫星信号转频并堆叠在频率950~5450MHz间，再将电信号转变为光信号藉由光纤传输至32个光节点，在每个光节点上利用MDU可将光信号转回电信号后，再将电信号降频回950-2150MHz，让数字机顶盒（Setup Box，STB）可以读取。其中，MDU所采用的电路架构即为超外差接收机架构。

请参考图1，图1为公知的一超外差接收机10的示意图。超外差接收机10包含有一接收端100、一低噪声放大器102、一镜像消除滤波器（Image Reject Filter）104、一混频器106、一本地振荡器（Local Oscillator）108、一低通滤波器110以及一输出端112。超外差接收机10的运作方式应为业界所熟知，故仅简述如下。射频信号V_RF1由接收端100接收后，经低噪声放大器102放大成为射频信号V_RF2。接着，镜像消除滤波器104滤除射频信号V_RF2中的镜像频率信号，以产生射频滤波信号VF_RF。混频器106对射频滤波信号VF_RF及本地振荡器108所产生的本地振荡信号LO进行混频运作，以将射频滤波信号VF_RF降频至中频频段，最后由低通滤波器110滤波后由输出端112输出中频信号V_IF至后端电路，以进行解调、解码、解复用等运作，从而取得其中的信息（Message）部分。

一般而言，影响超外差接收机10的接收效率的原因，除了环境噪声或干扰外，最主要的就是相关组件所产生的噪声或干扰。举例来说，若因后端电路工作频带所需，造成本地振荡信号LO的两倍频率落在中频信号V_IF的信号区间时，则混频器106进行混频后，此两倍频率信号2LO会严重干扰中频信号V_IF的信号质量与特性。例如，若射频信号V_RF1的信号频率介于1.95GHz与3GHz之间，而后端电路所需的中频信号V_IF的信号频率介于1.1～2.15GHz，则所需的本地振荡信号LO的频率应为0.85GHz，在此情形下，混频器106进行混频后，本地振荡信号LO的两倍频率信号2LO会落于中频信号V_IF的信号范围内，即如图2所示，因而会干扰中频信号V_IF的信号质量与特性。

在此情形下，如何避免因本地振荡信号的两倍频率落在输出信号的信号区间而干扰信号质量下滑与特性的现象，已成为业界所努力的目标之一。

因此，需要提供一种射频接收装置来解决上述问题。

发明内容

因此，本发明主要提供一种无线通信系统的射频接收装置，可避免振荡信号或其倍频信号落入信号范围内而干扰信号质量与特性。

本发明公开一种射频接收装置，该射频接收装置用于一无线通信系统，该射频接收装置包含：一接收端，该接收端用来接收一第一射频信号；一第一滤波器，该第一滤波器耦接于该接收端，用来过滤出该第一射频信号的一第一频段的信号；一第一转频器，该第一转频器耦接于该第一滤波器，用来利用一第一振荡信号，转换该第一频段的该第一射频信号的频率，以输出一第二射频信号；一第二滤波器，该第二滤波器耦接于该第一转频器，用来过滤出该第二射频信号的一第二频段的信号；一第二转频器，该第二转频器耦接于该第二滤波器，用来利用一第二振荡信号，转换该第二频段的该第二射频信号的频率，以输出一第三射频信号；一第三滤波器，该第三滤波器耦接于该第二转频器，用来过滤出该第三射频信号的一第三频段的信号；以及一控制器，该控制器用来控制该第一转频器及该第二转频器。

本发明可使振荡信号及其倍频信号皆落于输出信号的频段之外，藉此可避免振荡信号或其倍频信号落入信号范围内而干扰信号质量与特性，从而确保后续解调、解码、解复用等运作可正常进行。

附图说明

图1为公知的一超外差接收机的示意图。

图2为超外差接收机发生干扰的示意图。

图3为本发明实施例的一射频接收装置的示意图。

图4为图3中的一第一转频器的示意图。

图5为图3的一频段关系示意图。

图6为本发明实施例的一多用户室内降频器的示意图。

主要组件符号说明：

10 超外差接收机

100 接收端

102 低噪声放大器

104 镜像消除滤波器

106 混频器

108 本地振荡器

110 低通滤波器

112 输出端

V_RF1、V_RF2 射频信号

VF_RF 射频滤波信号

V_IF 中频信号

2LO 两倍频率信号

LO 本地振荡信号

30 射频接收装置

300 接收端

302 第一滤波器

304 第一转频器

306 第二滤波器

308 第二转频器

310 第三滤波器

312 控制器

RF_1 第一射频信号

BD_1 第一频段

LO_1 第一振荡信号

RF_2 第二射频信号

BD_2 第二频段

LO_2 第二振荡信号

RF_3 第三射频信号

BD_3 第三频段

400 振荡信号产生器

402 混频器

404 锁相回路单元

406、408 放大器

60 多用户室内降频器

600 前级处理电路

604、608、612、618、低通滤波器

622、630、634、638

606、628 功率分配器

614、624 高通滤波器

610、626 放大器

616、620、632、636 转频器

602 分工器

具体实施方式

请参考图3，图3为本发明实施例的一射频接收装置30的示意图。射频接收装置30可用于卫星、广播、移动通信等无线通信系统，例如可实现光纤天线集波系统中的多用户室内降频器。射频接收装置30包含有一接收端300、一第一滤波器302、一第一转频器304、一第二滤波器306、一第二转频器308、一第三滤波器310以及一控制器312。接收端300用来接收一第一射频信号RF_1，其可以是一天线所接收的射频信号，或是一功率分配器进行功率分配后的结果，且不限于此。第一滤波器302可为一高通滤波器，用来过滤出第一射频信号RF_1的一第一频段BD_1的信号。因此，为求简洁及清楚地说明，图3中以“RF_1BD_1”表示第一射频信号RF_1中第一频段BD_1的信号。第一转频器304耦接于第一滤波器302，用来利用一第一振荡信号LO_1（未绘示于图3，将在图4中说明），转换第一频段BD_1的第一射频信号RF_1的频率，以输出一第二射频信号RF_2。第二滤波器306耦接于第一转频器304，其可为低通滤波器，用来过滤出第二射频信号RF_2的一第二频段BD_2的信号。同样地，“RF_2BD_2”表示第二射频信号RF_2中第二频段BD_2的信号。第二转频器308耦接于第二滤波器306，用来利用一第二振荡信号LO_2（未绘示于图3，将在图4中说明），转换第二频段BD_2的第二射频信号RF_2的频率，以输出一第三射频信号RF_3。第三滤波器310可为低通滤波器，用来过滤出第三射频信号RF_3的一第三频段BD_3的信号，因此，以“RF_3BD_3”表示之。其中，第一转频器304及第二转频器308皆受控于控制器312，以调整第一振荡信号LO_1及第二振荡信号LO_2的频率，使第一振荡信号LO_1的频率及其倍频信号、第二振荡信号LO_2的频率及其倍频信号皆未落于第三频段BD_3内。

简言之，为了避免混频后振荡信号的两倍频信号落入射频信号的频带中而干扰信号质量与特性，射频接收装置30通过两阶段转频运作（即第一转频器304及第二转频器308），并通过控制器312适当设定第一转频器304及第二转频器308的第一振荡信号LO_1及第二振荡信号LO_2的频率，使第一振荡信号LO_1及其倍频信号、第二振荡信号LO_2及其倍频信号皆落于第三频段BD_3之外，藉此可避免第一振荡信号LO_1或第二振荡信号LO_2落入信号范围内而干扰信号质量与特性，从而确保后续解调、解码、解复用等运作可正常进行。

需注意的是，第一转频器304及第二转频器308进行降频运作，较佳地，可采用单片机方式实现，但不限于此。此外，为降低复杂度，第一转频器304及第二转频器308可采用相同结构，但亦不限于此。因此，为求简洁，以下以第一转频器304为代表说明。请继续参考图4，图4为图3中的第一转频器304的示意图。第一转频器304包含有一振荡信号产生器400、一混频器402、一锁相回路单元404以及放大器406、408。放大器406、408分别为低噪声放大器及中频放大器，用来提升信号能量，在某些实施例中视系统需求亦可省略。振荡信号产生器400由控制器312控制产生第一振荡信号LO_1，锁相回路单元404则稳定振荡信号产生器400所输出的第一振荡信号LO_1的频率；因此，若系统宽容度较大，亦可省略锁相回路单元404。此外，混频器402用来对放大器406所输出的（已放大）第一射频信号RF_1的第一频段BD_1的信号及振荡信号产生器400所输出的第一振荡信号LO_1进行混频运作。混频运作的基本概念是对两信号进行时域上的乘法运算，即频域上的卷积（Convolution）运算，以达到升频或降频的目的，此运作方式应是本领域所熟知的。第一转频器304输出的第二射频信号RF_2再经由第二滤波器306，即可达到降频的效果。

第二转频器308的结构则与第一转频器304相同，不同之处在于第二转频器308由控制器312控制产生第二振荡信号LO_2，其余运作方式则大致相同。

此外，应注意的是，本发明的实施例除了利用两阶段转频运作外，更重要的在于适当设定第一振荡信号LO_1及第二振荡信号LO_2的频率。举例来说，若第一射频信号RF_1的频率（即第一频段BD_1）大致介于1.95GHz与3GHz，而所需的信号范围（即第三频段BD_3）大致介于1.1GHz与2.15GHz，则可设定第一振荡信号LO_1的频率大致位于4.15GHz，而第二振荡信号LO_2的频率大致位于3.3GHz。藉此，第二频段BD_2大致介于1.15GHz与2.2GHz，而相关频段关系即如图5所示。在此情形下，第一振荡信号LO_1及第二振荡信号LO_2的频率或倍频皆落于第三频段BD_3之外，如此一来，可避免第一振荡信号LO_1及第二振荡信号LO_2干扰第三射频信号RF_3的信号质量与特性。

由上述可知，通过两阶段转换运作，可将第一振荡信号LO_1及第二振荡信号LO_2的频率控制在第三频段BD_3之外，以避免干扰第三射频信号RF_3的信号质量与特性。

另一方面，针对多用户室内降频器的应用，可利用第一转频器304及第二转频器308的单片机架构，以增加隔离度。举例来说，请参考图6，图6为本发明实施例的一多用户室内降频器60的示意图。多用户室内降频器60包含有一前级处理电路600、低通滤波器604、608、612、618、622、630、634、638、功率分配器606、628、高通滤波器614、624、放大器610、626以及转频器616、620、632、636。多用户室内降频器60可接收前端光纤天线集波系统所输出的光纤信号（其频率介于0.95与5.45GHz间），再将光信号转换回电信号后，降频为信号VL（其频率介于0.95与1.95GHz间）、VH（其频率介于1.1与2.15GHz间）、HL（其频率介于0.95与1.95GHz间）以及HH（其频率介于1.1与2.15GHz间）。其中，产生信号VH的电路架构即如图3的射频接收装置30，换言之，转频器616、620所使用的振荡信号落于信号VH的范围外，因而可确保信号质量与特性。此外，由图6可知，转频器616、620、632、636彼此独立设置，因而可降低降频所需的振荡信号相互混频而产生干扰的现象。

需注意的是，图6省略绘示控制转频器616、620、632、636的振荡信号的控制器，其可以是一独立设置的微控制器，亦可以是以固件方式烧录于转频器616、620、632、636内的控制指令，且不限于此。

在公知的超外差接收机架构中，当振荡信号的两倍频率落在输出信号的信号区间时，则进行混频后，此两倍频振荡信号会严重干扰输出信号的信号质量与特性。相比之下，本发明利用两阶段转频运作，并通过适当设定两阶段转频所需的振荡信号频率，使振荡信号及其倍频信号皆落于输出信号的频段之外，藉此可避免振荡信号或其倍频信号落入信号范围内而干扰信号质量与特性，从而确保后续解调、解码、解复用等运作可正常进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所作的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种射频接收装置，该射频接收装置用于一无线通信系统，该射频接收装置包括：

一接收端，该接收端用来接收一第一射频信号；

一第一滤波器，该第一滤波器耦接于该接收端，用来过滤出该第一射频信号的一第一频段的信号；

一第一转频器，该第一转频器耦接于该第一滤波器，用来利用一第一振荡信号，转换该第一频段的该第一射频信号的频率，以输出一第二射频信号；

一第二滤波器，该第二滤波器耦接于该第一转频器，用来过滤出该第二射频信号的一第二频段的信号；

一第二转频器，该第二转频器耦接于该第二滤波器，用来利用一第二振荡信号，转换该第二频段的该第二射频信号的频率，以输出一第三射频信号；

一第三滤波器，该第三滤波器耦接于该第二转频器，用来过滤出该第三射频信号的一第三频段的信号；以及

一控制器，该控制器用来控制该第一转频器及该第二转频器。

2.如权利要求1所述的射频接收装置，其中该第一振荡信号的一第一频率、该第一频率的一倍频、该第二振荡信号的一第二频率以及该第二频率的一倍频皆未落于该第三频段内。

3.如权利要求1所述的射频接收装置，其中该第一转频器包括：

一第一振荡信号产生器，该第一振荡信号产生器受控于该控制器，用来产生该第一振荡信号；以及

一第一混频器，该第一混频器耦接于该第一滤波器、该第一振荡信号产生器及该第二滤波器，用来对该第一射频信号及该第一振荡信号进行混频，以输出该第二射频信号至该第二滤波器。

4.如权利要求3所述的射频接收装置，其中该第一转频器还包括：

一第一锁相回路单元，该第一锁相回路单元耦接于该第一振荡信号产生器，用来稳定该第一振荡信号的一频率。

5.如权利要求1所述的射频接收装置，其中该第二转频器包括：

一第二振荡信号产生器，该第二振荡信号产生器受控于该控制器，用来产生该第二振荡信号；以及

一第二混频器，该第二混频器耦接于该第二滤波器、该第二振荡信号产生器及该第三滤波器，用来对该第二射频信号及该第二振荡信号进行混频，以输出该第三射频信号至该第三滤波器。

6.如权利要求5所述的射频接收装置，其中该第二转频器还包括：

一第二锁相回路单元，该第二锁相回路单元耦接于该第二振荡信号产生器，用来稳定该第二振荡信号的一频率。

7.如权利要求1所述的射频接收装置，其中该第一频段大致介于1.95GHz与3GHz，该第二频段大致介于1.15GHz与2.2GHz，以及该第三频段大致介于1.1GHz与2.15GHz。

8.如权利要求7所述的射频接收装置，其中该第一振荡信号的频率大致位于4.15GHz，以及该第二振荡信号的频率大致位于3.3GHz。