CN103607213B - 一种高镜像抑制比的低中频接收机 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了高镜像抑制比的低中频接收机，基本结构包括天线、低噪声放大器、频率综合器、混频器及滤波器。其特别结构为在频率综合器正交本振信号输出的I、Q两个支路分别接设一个幅度相位校准电路，每个幅度相位校准电路由两组用于幅度调节的、可编程cascode结构的CMOS放大器和一组用于改变相位、带可编程电容阵列的RC网络负载构成，任一支路的正、负极分别通过一个场效应管接入一组CMOS放大器，且对应正、负极接入的一组CMOS放大器与RC网络负载间的节点为幅度相位校准后输出的正、负极。应用本方案的低中频接收机，通过幅度和相位校准使两支路信号匹配，提高了低中频接收机的镜像抑制比，进一步改善了接收机性能。

Description

一种高镜像抑制比的低中频接收机

技术领域

本发明涉及一种信号接收机，尤其涉及一种利于高度集成、成本低、镜像抑制比性能较优越的低中频接收机，属于通信接收机器件领域。

背景技术

由于客观需求和市场竞争的需要，要求接收机在保持高性能的前提下，具有低功耗、高集成度、小尺寸、低价格等特点。在现在高度成熟的数模、模数变换器技术和数字技术条件下，接收机的性能主要由其射频前端来决定，所以射频前端所采用的系统结构对其性能具有很重要的影响。

对于接收机来说，主要有三种结构，超外差接收机、零中频接收机和低中频接收机。具体来看：超外差式接收机一般会用到一级或几级中频混频，所以电路复杂且成本高集成度不高，而且超外差式接收机会用到很多离散的滤波器，这些滤波器可以是SAW或陶瓷的，一般比较昂贵，而且体积较大，使得接收器集成度不高，成本却较高。零中频接收机能够有效解决超外差接收机集成度低，成本高的问题，但是由于在零中频接收机中，有用信号被直接下变频到基带，会受到直流失调、IQ支路不匹配等问题的影响，对接收机性能造成严重的影响。而在低中频接收机中，其基本结构如图1所示，主要包括天线、低噪声放大器、用于产生本地振荡信号的频率综合器、用于将本地振荡信号与天线接收信号混频的混频器以及信号输出端的滤波器，最终输出I、Q两个支路不同极性的四路信号IF_IP、IF_IN、IF_QP和IF_QN。通过该低中频接收器有用信号被下变频到较低的中频，既能避免超外差接收机集成度底、成本高的问题，又能解决零中频接收机直流失调的问题，所以低中频接收机在业界得到了广泛的运用。

但在低中频接收机实际实现中，由于本地振荡信号的I、Q两个支路存在幅度和相位不匹配，使得本地振荡信号不是一个纯净的、仅具有正频率成分的复信号，而可能还会存在一定的负频率成分，混频后位于负频率处的有用信号会受到镜像信号的干扰，从而严重影响接收机性能。

发明内容

考虑上述低中频接收机在现实应用中不足，本发明的目的旨在提出了一种高镜像抑制比的低中频接收机，解决接收机性能受镜像信号干扰严重的问题。

一种高镜像抑制比的低中频接收机，基本结构包括天线、低噪声放大器、用于产生本地振荡信号的频率综合器、用于将本地振荡信号与天线接收信号混频的混频器以及信号输出端的滤波器，其特征在于：在所述频率综合器正交本振信号输出的I、Q两个支路分别接设一个幅度相位校准电路，每个所述幅度相位校准电路由两组用于幅度调节的、可编程cascode结构的CMOS放大器和一组用于改变相位、带可编程电容阵列的RC网络负载构成，任一支路的正、负极分别通过一个场效应管接入一组CMOS放大器，且对应正极接入的一组CMOS放大器与RC网络负载间的节点为幅度相位校准输出正极，对应负极接入的一组CMOS放大器与RC网络负载间的节点为幅度相位校准输出负极。

进一步地，每组所述CMOS放大器中含有数个并排的MOS管，且对应每个MOS管设有一个电子开关，全部电子开关接入编程控制器。

进一步地，所述电容阵列为电容的串并联结构，且每条串联支路设有一个电子开关，全部电子开关接入编程控制器。

本发明低中频接收机改良方案的应用，较之于传统低中频接收机具有显著的技术进步性，表现为：通过采用可编程控制的CMOS放大器和电容阵列对频率综合器的I、Q两条支路的正交本振信号分别进行幅度和相位校准，使两支路信号匹配，从而提高了低中频接收机的镜像抑制比，进一步改善了接收机性能。

附图说明

图1是传统常见的低中频接收机的电路示意图。

图2是本发明的低中频接收机的电路示意图。

图3是图2中幅度相位校准电路的具体结构示意图。

具体实施方式

本发明研究者分析传统常见的低中频接收机在信号接收性能较差的原因，对该低中频接收器本身电路结构提出改进方案，即一种高镜像抑制比的低中频接收机，优化接收机性能。

如背景技术所介绍，现有低中频接收机主要包括天线1、低噪声放大器2、用于产生本地振荡信号的频率综合器3、用于将本地振荡信号与天线接收信号混频的混频器以及信号输出端的滤波器6，最终输出I、Q两个支路不同极性的四路信号IF_IP、IF_IN、IF_QP和IF_QN。由于频率综合器3输出的是正交的本振信号，因此需分两路分别混频，故此处由混频器41和混频器42分别构成两路输入滤波器的信号线路。

相对于与常见的低中频接收机，本发明低中频接收机在频率综合器3提供的I、Q正交本振信号支路上分别加入幅度相位校准电路，如图2所示。各幅度相位校准电路的具体电路结构如图3所示，每个幅度相位校准电路5由两组用于幅度调节的、可编程cascode结构的CMOS放大器51、52和一组用于改变相位、带可编程电容阵列的RC网络负载53构成。对于I、Q中任一支路而言，其信号的正、负极分别通过一个场效应管接入一组CMOS放大器。从图示的实施例来看，对应正极INP接入一组CMOS放大器51，并且它与RC网络负载间的节点为幅度相位校准输出正极OUTP，对应负极INN接入另一组CMOS放大器52，并且它与RC网络负载间的节点为幅度相位校准输出负极OUTN。

从图3还可见，每组CMOS放大器用来控制输出信号的幅度，其中含有数个并排的MOS管，且对应每个MOS管设有一个电子开关，而电容阵列为电容的串并联结构，且每条串联支路设有一个电子开关，全部电子开关均接入编程控制器。图3中的D<3:0>表示用4个比特分别去控制电容阵列的4个开关，比如将D<3>置为1（即高电平），C3电容接入电路，输出信号会根据该电容值改变一定的相位，4组电容值大小不同，可以随意组合，打开一个、两个、三个或者四个，多种组合去调试，I、Q支路的两个相位校准电路都进行分别独立调试，最后分别选择一组值来保证两路信号相位的相同。同理，S<3:0>表示用4个开关去控制cascode中的MOS管接入，每个cascode管的放大能力不同，当然开关打开，差分输入的两边MOS管同时接入电路中去，I、Q支路的两个幅度校准电路都可以分别独立调试，最后分别选择一组值来保证两路信号幅度的相同，这样完成I、Q两支路的幅度相位相同。可见该幅度相位校准电路能够通过外围编程控制，实现对输入信号幅度和相位的调制和改变，不断调试最终将IQ两路的幅度和相位调试到最佳状态。这样便能够有效解决本地振荡信号的I、Q两个支路存在幅度和相位不匹配，使得有用信号尽可能避免镜像信号的干扰，提高接收机的镜像抑制比，改善接收机性能。

本发明通过对传统低中频接收器部分电路结构的改进，使其在不增加过多电路结构、不影响系统集成的基础上，赋予了低中频接收器可编程受控调制输出信号性能的能力，提高了信号接收的稳定性。

以上结合附图的实施例描述，旨在便于理解本发明的创新实质，但并非以此来限制本发明多样性的实施方式及要求的权利要求保护范围。但凡理解本发明，并根据上述实施例进行的等效结构变化或构件替换，能够实现相同目的和效果的设计，均应视为对本专利申请保护内容的侵犯。

Claims (1)

1.一种高镜像抑制比的低中频接收机，基本结构包括天线、低噪声放大器、用于产生本地振荡信号的频率综合器、用于将本地振荡信号与天线接收信号混频的混频器以及信号输出端的滤波器，其特征在于：在所述频率综合器正交本振信号输出的I、Q两个支路分别接设一个幅度相位校准电路，每个所述幅度相位校准电路由两组用于幅度调节的、可编程cascode结构的CMOS放大器和一组用于改变相位、带可编程电容阵列的RC网络负载构成，任一支路的正、负极分别通过一个场效应管接入一组CMOS放大器，且对应正极接入的一组CMOS放大器与RC网络负载间的节点为幅度相位校准输出正极，对应负极接入的一组CMOS放大器与RC网络负载间的节点为幅度相位校准输出负极，其中每组所述CMOS放大器中含有数个并排的MOS管，且对应每个MOS管设有一个电子开关，全部电子开关接入编程控制器；所述电容阵列为电容的串并联结构，且每条串联支路设有一个电子开关，全部电子开关接入编程控制器。