CN103647563B - 抗镜像干扰接收机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗镜像干扰接收机，先对接收到的射频信号进行滤波和低噪放大处理，然后经过固定频率的本地振荡器进行复下变频，接着对两路数据进行AD采样。在数字域，使用频率可调的NCO对两路信号分别作复下变频处理，得到四路数字信号，经过重新组合后通过镜像抑制引擎将镜像分量从信号分量中分离出来，从而完成镜像抑制的目的。本发明能够方便集成，又可以较好的抑制镜像干扰。

Description

抗镜像干扰接收机

技术领域

本发明涉及一种无线信号装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展，空间中传输的频道越来越多。处于镜像频率的频道可能串扰进入接收频道形成干扰。无线信号接收机必须考虑镜像干扰的抑制技术。传统的分离器件超外差式接收机可以通过高Q值的前段滤波器件进行镜像去除。但在无线信号接收机向着高集成度、单片方案发展的今天，高Q值滤波器的方案不能满足高集成度的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种抗镜像干扰接收机，能够方便集成，又可以较好的抑制镜像干扰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括天线、带通滤波器、低噪放、固定频率载波产生器、模拟复下变频器、AD转换器、数字复下变频器、数控振荡器、数字信号重新组合模块、镜像抑制引擎和解调模块。

射频信号进入到天线中，依次由带通滤波和低噪放对接收到的射频信号进行滤波和低噪放大处理，然后由模拟复下变频器进行复下变频，得到IQ两路数据，所述的模拟复下变频器由固定频率载波产生器提供固定频率，IQ两路数据由AD转换器采样后使用数字复下变频器分别作复下变频处理，得到四路数字信号（即两路复信号），所述的数字复下变频器由数控振荡器提供可调频率，四路信号经由数字信号重新组合模块重新组合得到II、IQ；利用信号分量和镜像分量QI、QQ之间的不相关特性，镜像抑制引擎将镜像分量从信号分量中分离出来，输出至解调模块。

所述的数字复下变频器中，输入的两路复信号分别和来自数控振荡器的两路本地载波进行复数乘法，再经过滤波去除高频分量，最后得到下变频后的两路复信号。

所述的数字信号重新组合模块，数字复下变频器输出的两路复信号II+IQ和QI+QQ经过重新组合后，得到两路复信号输出Isig'+Qsig'和Iimg'+Qimg'，其中，

${\mathrm{Isig}}^{\′}+{\mathrm{Qsig}}^{\′}=(1+\frac{\mathrm{\α}-\mathrm{j\β}}{2})\·\mathrm{sig}+\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{j\β}}{2}\·{\mathrm{img}}^{*}$

${\mathrm{Iimg}}^{\′}+{\mathrm{Qimg}}^{\′}={\{(1+\frac{\mathrm{\α}-\mathrm{j\β}}{2})\·\mathrm{img}\}}^{*}+{(\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{j\β}}{2}\·{\mathrm{sig}}^{*})}^{*}$

sig和img分别代表接收频点的信号分量和镜像频点的镜像分量，α和β分别代表IQ两路数据的增益误差和相位误差。

本发明的有益效果是：

本发明能够对无线电接收机中的镜像干扰进行较强的压制，甚至是对镜像频点处能量远远大于预接收频点信号能量的干扰，也能够达到满意的抑制效果。

本发明将研究重点聚焦在后端的数字信号处理。在接收机模拟前端不进行任何镜像干扰抑制措施的条件下，本发明的接收机架构能够使得镜像抑制比在解调之前达到60dB以上。因此采用本发明的接收机对模拟前端的镜像抑制参数要求极低，从而方便单片方案设计，满足单片集成方案的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是数字复下变频器结构示意图；

图3是数字信号重新组合模块示意图；

图4是镜像抑制引擎模块示意图；

图5所示为镜像抑制的效果示意图，其中，(a)镜像抑制之前(b)镜像抑制之后；

图中，1.天线，2.带通滤波器，3.低噪放，4.固定频率载波产生器，5.模拟复下变频器，6.AD转换器，7.数字复下变频器件，8.数控振荡器，9.数字信号重新组合模块，10.镜像抑制引擎，11.解调模块，12.乘法器，13.减法器，14.可变增益乘法器，15.自适应滤波器W₁和W₂，16.串入信号通路的镜像分量，17.串入镜像通路的信号分量，18.信号，19.镜像，20.取共轭模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明先对接收到的射频信号进行滤波和低噪放大处理，然后经过固定频率的本地振荡器进行复下变频。接着对IQ两路数据进行AD(模拟数字转换器)采样。在数字域，使用频率可调的NCO（数控频率发生器）对IQ两路信号分别作复下变频处理，得到四路数字信号。四路信号经过重新组合得到II、IQ；QI、QQ分别代表信号分量和镜像分量。利用信号分量和镜像分量之间的不相关特性，镜像抑制引擎将镜像分量从信号分量中分离出来，从而完成镜像抑制的目的。

图1所示为本发明的整体架构图。无线信号首先进入到天线中，经过带通滤波、低噪放大处理后被复下变频；然后经过AD（Analog-Digital Converter）转换为数字信号后，又经过第二次数字下变频处理；经过第二次下变频处理后输出四路数字信号，经过重新组合后输出两路复信号：信号分量和镜像分量。两路复信号进入到抗镜像引擎，从而使得串入信号通路的镜像干扰得到抑制。

图2所示为数字复下变频器结构。输入的两路复信号I_in，Q_in和I_Lo，Q_Lo分别代表输入信号和本地载波，完成复数乘法后，再经过滤波去除高频分量，最后得到下变频后的复信号I_out，Q_out。图2中的数字载波I_Lo，Q_Lo来自数控振荡器，可以调节频率从而实现选频功能。

图3所示为数字信号重新组合模块，对应于图1中的9号模块。经过图1中7号模块下变频处理后的四路输出II，IQ，QI，QQ经过图3的重新组合后，得到两路复信号输出：Isig'+Qsig'，Iimg'+Qimg'。可以证明：

${\mathrm{Isig}}^{\′}+{\mathrm{Qsig}}^{\′}=(1+\frac{\mathrm{\α}-\mathrm{j\β}}{2})\·\mathrm{sig}+\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{j\β}}{2}\·{\mathrm{img}}^{*}$

${\mathrm{Iimg}}^{\′}+{\mathrm{Qimg}}^{\′}={\{(1+\frac{\mathrm{\α}-\mathrm{j\β}}{2})\·\mathrm{img}\}}^{*}+{(\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{j\β}}{2}\·{\mathrm{sig}}^{*})}^{*}$

上式中sig、img分别代表接收频点的信号分量和镜像频点的镜像分量。α和β分别代表图1中9号模块之前的IQ两路信号处理的增益误差和相位误差。

观察可知，经过数字信号重新组合模块后，信号通路的输出包含：信号分量（占主要能量）加上镜像分量在信号分量上的串扰。镜像通路的输出包含镜像分量（占主要能量）和信号分量在镜像通路上的串扰。

图4所示为图1中的镜像抑制引擎模块10。在图4中，自适应滤波器能够自动调整系数从而动态跟踪串入信号通道的镜像分量。图4中模块14用于控制镜像抑制模块的步进大小μ从而调整收敛速度和稳定性。

图5所示为镜像抑制的效果示意图，经过镜像抑制引擎处理后，串入信号分量的镜像和串入镜像分量的信号都被抑制。可见，串入信号通路的镜像干扰得到充分的抑制。

Claims (3)

1.一种抗镜像干扰接收机，包括天线、带通滤波器、低噪放、固定频率载波产生器、模拟复下变频器、AD转换器、数字复下变频器、数控振荡器、数字信号重新组合模块、镜像抑制引擎和解调模块，其特征在于：射频信号进入到天线中，依次由带通滤波器和低噪放对接收到的射频信号进行滤波和低噪放大处理，然后由模拟复下变频器进行复下变频，得到IQ两路数据，所述的模拟复下变频器由固定频率载波产生器提供固定频率，IQ两路数据由AD转换器采样后使用数字复下变频器分别作复下变频处理，得到四路数字信号，即两路复信号，所述的数字复下变频器由数控振荡器提供可调频率，四路信号经由数字信号重新组合模块重新组合得到两路复信号输出：Isig'+Qsig'，Iimg'+Qimg'；利用信号分量Isig'+Qsig'和镜像分量Iimg'+Qimg'之间的不相关特性，镜像抑制引擎将镜像分量从信号分量中分离出来，输出至解调模块。

2.根据权利要求1所述的抗镜像干扰接收机，其特征在于：所述的数字复下变频器中，输入的两路复信号分别和来自数控振荡器的两路本地载波进行复数乘法，再经过滤波去除高频分量，最后得到下变频后的两路复信号。

3.根据权利要求1所述的抗镜像干扰接收机，其特征在于：所述的数字复下变频器输出的两路复信号II+IQ和QI+QQ经过重新组合后，得到两路复信号输出Isig'+Qsig'和Iimg'+Qimg'，其中，

${\mathrm{Isig}}^{\′}+{\mathrm{Qsig}}^{\′}=(1+\frac{\mathrm{\α}-\mathrm{j\β}}{2})\·\mathrm{sig}+\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{j\β}}{2}\·{\mathrm{img}}^{*}$

${\mathrm{Iimg}}^{\′}+{\mathrm{Qimg}}^{\′}={\{(1+\frac{\mathrm{\α}-\mathrm{j\β}}{2})*\mathrm{img}\}}^{*}+{(\frac{\mathrm{\α}+\mathrm{j\β}}{2}\·{\mathrm{sig}}^{*})}^{*}$

sig和img分别代表接收频点的信号分量和镜像频点的镜像分量，α和β分别代表IQ两路数据的增益误差和相位误差。