CN103684330A

CN103684330A - 一种可同时用于无线接收机和发射机的中频滤波器

Info

Publication number: CN103684330A
Application number: CN201210351411.6A
Authority: CN
Inventors: 郭丹丹; 李罗生
Original assignee: Beijing CEC Huada Electronic Design Co Ltd
Current assignee: Beijing CEC Huada Electronic Design Co Ltd
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提出了一种可同时用于无线接收机和发射机的带有直流失调校准和带宽校准功能的中频滤波器电路。该电路通过逻辑控制开关，实现中频滤波器在接收机、发射机以及校准电路之间的切换，在满足了收、发机系统功能和性能要求的同时，减小了芯片的面积和功耗。

Description

一种可同时用于无线接收机和发射机的中频滤波器

技术领域

本发明提出了一种可同时用于无线接收机和发射机的带有直流失调校准和带宽校准功能的中频滤波器电路。其中，无线接收机采用零中频结构，无线发射机采用直接上变频结构。

背景技术

参见图1所示，为一个现有的无线零中频接收机系统结构示意图。其工作原理如下：射频信号由天线101接收，通过开关102至低噪声运放103进行放大，放大的信号与本振信号LO(由频率综合器105产生)经混频器104下变频得到中频模拟信号，经过中频滤波器106的处理，对主要由本振泄漏产生的直流失调进行消除、对带外相邻信道干扰信号进行抑制以及为带内信号提供足够的增益，得到模拟基带信号，并由模数转换器107将之转换为N1位数字信号，最终送至数字基带处理器108进行处理。所以，根据上述分析，中频滤波器电路的主要功能为直流失调消除、低通滤波和增益调节功能。

参见图2所示，为一个现有的无线直接上变频发射机系统结构示意图。其工作原理如下：数字基带处理器201将待发射的N2位数字基带信号送给数模转换器202，数模转换器202将数字基带信号转为模拟基带信号，由中频滤波器203处理，对主要由数字基带和数模转换器产生的直流失调进行消除、对数模转换器采样时钟引入的带外谐波分量进行抑制以及为带内信号提供适当的增益，之后依次经过混频器204(本振信号LO由频率综合器205产生)进行上变频、功率放大器206实现功率放大、开关207和天线208耦合传导，最终实现射频信号输出。所以，根据上述分析，中频滤波器电路的主要功能为直流失调消除、低通滤波和增益调节功能，与接收机中实现的功能相近。

但应注意到，在上述无线收、发机系统中所使用的中频滤波器电路需要处理不同的非理想信号源，其技术指标要求不同，所以，在现有的电路实现中，接收机与发射机所使用的中频滤波器电路往往是相互独立的，从而占用了大量的芯片面积和功耗。

综上所述，接收机和发射机中的中频滤波器电路功能相近，均可实现直流失调消除、低通滤波和增益调节。基于此，参见图3所示，本发明提出了一种可同时用于无线接收机和发射机的中频滤波器电路320，当接收机或发射机工作时，中频滤波器电路可相应在接收模式和发射模式间切换，实现了电路共享，从而节省了芯片的面积和功耗。

发明内容

本发明提出了一种可同时用于无线接收机和发射机的带有直流失调校准和带宽校准功能的中频滤波器电路。该电路实现了接收机与发射机之间中频电路的共享，节省了芯片的面积和功耗。

请参见图4所示，本发明提出的中频滤波器电路包括以下部分：输入信号为接收链路滤波器输入信号、带宽校准输入信号和发射链路滤波器输入信号，它们分别对应于三选一输入选通开关S1的输入端口1、2、3，输入选通开关的输出与中频核心电路输入端相连，核心电路的输出与三选一输出选通开关S2的输入端相连，输出选通开关的输出端口4、5、6分别对应于整个中频滤波器的输出信号，依次为接收链路滤波器输出信号、带宽校准输出信号和发射链路滤波器输出信号。开关S1、S2在逻辑控制信号SEL[1:0]控制下，对输入、输出端口进行选择。

上述中频核心电路包括低通滤波器模块、直流失调消除模块和可变增益放大器模块。三者的顺序可调换，亦可相互组合或拆分，例如，将低通滤波器模块与可变增益放大器模块组合，得到增益可调的低通滤波器模块，等等。

上述中频滤波器要实现在接收机和发射机之间共享，且带有带宽校准和直流失调校准功能，需要经过以下步骤：

步骤1：系统上电或重启后，在SEL[1:0]控制下，S1选通端口2，S2选通端口5，中频滤波器开始带宽校准；

步骤2：带宽校准结束后，若接收机开始工作，则S1选通端口1，S2选通端口4，中频滤波器进入接收模式；若发射机开始工作，则S1选通端口3，S2选通端口6，滤波器进入发射模式；不同模式下，滤波器的带宽根据指标要求不同相应进行调整；

步骤3：接收或发射模式设置完成后，开始进行中频滤波器直流失调校准；

步骤4：直流失调校准结束后，电路进入正常的接收或发射工作状态。

经过上述步骤，中频滤波器电路实现了在接收机和发射机之间的共享，并带有带宽校准和直流失调校准功能，在满足了收、发机系统功能和性能要求的同时，减小了芯片的面积和功耗。

附图说明

图1是现有无线零中频接收机系统的电路结构示意图；

图2是现有无线直接上变频发射机系统的电路结构示意图；

图3是本发明提出的中频滤波器共享的无线收、发机系统的电路结构示意图；

图4是本发明的中频滤波器的电路结构示意图；

图5是本发明的中频滤波器的一种具体实现电路示意图；

图6是本发明的中频滤波器工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

请参见图5所示，为本发明提出的中频滤波器的一种具体实现电路的结构示意图。中频滤波器电路320具体包括以下部分：接收链路从输入到输出依次通过RX_FILTER_IN输入端口、高通滤波器501、开关S1(经端口1)、低通滤波器503、高通滤波器504、低通滤波器505、开关S2(经端口4)、高通滤波器506、可变增益放大器507，最后通过端口RX_FILTER_OUT输出，与后级模数转换器相连；发射链路从输入到输出依次通过TX_FILTER_IN输入端口、可变增益放大器502、开关S1(经端口3)、低通滤波器503、高通滤波器504、低通滤波器505、开关S2(经端口6)，最后通过端口TX_FILTER_OUT输出，与后级混频器相连；带宽校准链路从输入到输出依次通过CAL_IN输入端口，开关S1(经端口2)、低通滤波器503、高通滤波器504、低通滤波器505、开关S2(经端口5)，最后通过端口CAL_OUT输出。

上述开关S1、S2均由逻辑控制信号SEL[1:0]控制端口选通。

上述高通滤波器501、504和506，主要用于直流失调消除，可采用有源电阻电容结构、无源电阻电容结构等多种方式实现，并可根据接收链路、发射链路以及校准链路的信号带宽的不同，设置不同的带宽值。

上述低通滤波器503、505，主要用于抑制带外干扰信号，同时可实现对带内信号的放大。在电路实现时，可采用有源或无源结构，并可根据校准链路、接收链路以及发射链路的信号带宽的不同，设置不同的带宽值，分别为BW1、BW2、BW3。

上述可变增益放大器502、507，主要用于调节信号通路的增益，包括为接收链路提供足够的信号增益，以及为发射链路提供适当的信号增益或衰减。一般采用有源结构实现(但不局限于此)。

请参见图6所示，上述中频滤波器电路320要实现在接收机和发射机之间共享，且带有带宽校准和直流失调校准功能，需要经过以下步骤：

步骤1：系统上电或重启后，在逻辑控制信号SEL[1:0]控制下，S1选通端口2，S2选通端口5，电路进行带宽校准，中频低通滤波器(模块503和505)带宽设为BW1。其中，带宽校准可采用多种实现方式，校准电路可使用模块503、504、505，亦可使用其它校准电路。

步骤2：带宽校准结束后，若接收机开始工作，则S1选通端口1，S2选通端口4，中频滤波器320进入接收模式，低通滤波器带宽设为BW2；若发射机开始工作，则S1选通端口3，S2选通端口6，中频滤波器320进入发射模式，低通滤波器带宽设为BW3；

步骤3：接收或发射模式设置完成后，开始进行中频滤波器320直流失调校准，主要通过高通滤波器交流耦合滤除低频分量来实现直流失调消除。

步骤4：直流失调校准结束后，中频滤波器电路320开始正常的接收或发射工作。

经过上述步骤，中频滤波器电路320实现了在接收机和发射机之间的共享，并同时带有带宽校准和直流失调校准功能，在满足了收、发系统功能和性能要求的同时，减小了芯片的面积和功耗。

尽管本发明的内容已经通过上述具体实施方式进行了详细的介绍，但应当认识到上述描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域的技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的各种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种可同时用于无线接收机和发射机的带有直流失调校准和带宽校准功能的中频滤波器电路，其特征在于包括低通滤波模块321、直流失调消除模块322、可变增益模块323、输入选通开关S1和输出选通开关S2，其中：

所述输入选通开关S1将来自接收链路或发射链路或校准电路的信号，根据无线收发机当前的工作模式进行选通，作为中频滤波器电路的输入；

所述输出选通开关S2根据收发机当前工作模式进行选通，作为中频滤波器电路的输出；

所述低通滤波模块321用于实现对带外相邻信道干扰信号进行抑制；

所述直流失调消除模块322用于实现对主要由本振泄漏产生的直流失调进行消除；

所述可变增益模块323用于实现增益调节。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于在具体实现时，低通滤波模块321、直流失调消除模块322、可变增益模块323之间能相互组合。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于工作步骤如下：

步骤1：系统上电或重启后，输入选通开关S1、输出选通开关S2选通校准电路，中频滤波器进行带宽校准；

步骤2：带宽校准结束后，若当前的工作模式为接收模式，则输入选通开关S1、输出选通开关S2选通接收机通路，中频滤波器进入接收模式；若当前的工作模式为发射模式，则输入选通开关S1、输出选通开关S2选通发射机通路，中频滤波器进入发射模式；

步骤3：接收模式或发射模式设置完成后，中频滤波器利用直流失调消除模块322进行直流失调校准；

步骤4：直流失调校准结束后，中频滤波器进入正常的接收或发射工作状态。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于不同工作模式下，中频滤波器的带宽设置值不同。