CN105959029B - 一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路，采用混叠滤波电路及辅助电路构造具有高频率选择性的信号选择支路，信号选择支路仅对对应频段呈现低阻，信号选择支路对对应频段以外的其他频率呈现高阻，两个以上信号选支路并联以实现不同频率信号的分离；所述低阻为不高于100Ω的阻抗，所述高阻为不低于1000Ω的阻抗。本发明可用于(但不仅限于)无片外射频滤波器、基于信号分离的抗阻塞接收射频前端结构中，实现提取有用信号并抑制阻塞信号的功能，或者分离不同频段信号。本发明可实现具有高滚降系数的滤波特性，可有效分离邻近的阻塞信号和有用信号，达到更高的阻塞抑制比并能有效防止转换增益的衰减。

Description

一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路
技术领域
本发明涉及一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路，适用于无片外射频滤波器的无线接收机中的基于信号分离的抗阻塞接收射频前端及其他基于信号分离的电路系统。
背景技术
在无片外射频滤波器的接收射频前端中，需要处理的两个重要问题就是如何耐受阻塞信号(防止阻塞信号影响射频前端的信号处理过程)，以及如何抑制阻塞信号(防止阻塞信号进入后级模块)。目前已提出的无片外射频滤波器的接收射频前端采用了多种方案来试图解决上述两个重要问题，诸如采用前馈或反馈形式的主动抵消结构以抵消阻塞信号、采用N相高Q值滤波在射频节点滤除阻塞信号、采用基于无源混频器的电流模结构来获得高线性度等。上述三种方案中，除了采用主动抵消结构抵消阻塞信号的方案外，其余两种均具有较好的对与有用信号间距频率较远(大于100MHz)阻塞信号的抑制能力和耐受能力。然而，对于和有用信号间隔频率很近(小于10MHz)的阻塞信号，上述三种方案均无法提供有效的阻塞信号抑制能力和耐受能力。为克服以上问题，基于信号分离的抗阻塞接收射频前端采取电流模的工作方式提高了耐受阻塞信号能力，通过信号分离实现分离阻塞信号。
现有的分离阻塞信号方法主要有利用跨阻放大器及负反馈形成一个射频虚地点和利用高阶滤波器两种：第一种方案只可用于零中频接收机中，且对于和有用信号间隔频率很近(小于10MHz)的阻塞信号，抑制能力较差；第二种虽然具有较好的频率选择性，但一旦滤波器设计出来，选频特性固定，灵活性较差。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路，利用时变混叠滤波技术实现信号分离，实现有用信号的提取和阻塞信号的抑制，具有高频率选择性及灵活性的优点。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路，采用混叠滤波电路及辅助电路构造具有高频率选择性的信号选择支路，信号选择支路仅对对应频段呈现低阻，信号选择支路对对应频段以外的其他频率呈现高阻，两个以上信号选支路并联以实现不同频率信号的分离；所述低阻为不高于100Ω的阻抗，所述高阻为不低于1000Ω的阻抗。
优选的，所述信号选择支路的对应频段区间在10MHz以内，即对应频段的上限和对应频段的下限差在10MHz以内。
优选的，所述信号选择支路包括依次级联的第一放大器、混叠滤波电路和第二放大器，第一放大器的输入端作为信号选择支路的输入端，第二放大器的输出端作为信号选择支路的输出端；输入信号先经过增益为A1的第一放大器，然后级联至混叠滤波电路，再经过增益为A2的第二放大器，输出信号经过一个电阻反馈到输入端。
优选的，所述混叠滤波电路的设计原理为：输入信号x(t)首先与周期为Ts的信号d(t)利用一个混频器相乘，再经过一个单位冲击响应为h(τ)的滤波器进行滤波，最后经过一个采样周期为Ts的采样电路进行采样，输出采样序列y(n)；信号d(t)通过时变电阻网络实现，单位冲击响应h(τ)通过低阶滤波器实现。
有益效果：本发明提供的基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路，具有如下优点：1、本发明具有高滚降系数的滤波特性，可有效分离邻近的阻塞信号和有用信号，达到更高的阻塞抑制比并能有效防止转换增益的衰减；2、本发明具有高度的灵活性，可根据实际情况，改变信号选择特性；3、本发明中的混叠滤波电路可基于低阶滤波器加时变电阻网络构造，相比于其他高阶滤波器，本发明的结构更加简单。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为一种利用混叠滤波电路及辅助结构实现具体的频率选择特性的示意图；
图3为另一种利用混叠滤波电路及辅助结构实现具体的频率选择特性的示意图；
图4为混叠滤波电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路，采用混叠滤波电路及辅助电路构造具有高频率选择性的信号选择支路，信号选择支路仅对对应频段呈现低阻，信号选择支路对对应频段以外的其他频率呈现高阻，两个以上信号选支路并联以实现不同频率信号的分离；所述低阻为不高于100Ω的阻抗，所述高阻为不低于1000Ω的阻抗；一般设计所述信号选择支路的对应频段区间在10MHz以内，即对应频段的上限和对应频段的下限差在10MHz以内。
如图2和图3所示为利用混叠滤波电路及辅助结构实现具体的频率选择特性的示意图；信号选择支路包括依次级联的第一放大器、混叠滤波电路和第二放大器，第一放大器的输入端作为信号选择支路的输入端，第二放大器的输出端作为信号选择支路的输出端；输入信号先经过增益为A1的第一放大器，然后级联至混叠滤波电路，再经过增益为A2的第二放大器，输出信号经过一个电阻反馈到输入端。通过改变混叠滤波电路的特性，可以改变输入端的阻抗特性，实现信号选择特性。图2为实现低通的频率选择支路的具体结构，其混叠滤波特性为低通。图3为实现高通的频率选择特性的结构，其混叠滤波特性为带通，通过再在输入端并联电容降低带通滤波特性外的高频部分的输入阻抗。
将图2和图3所示的两条信号选择支路并联，应用于无片外射频滤波器的无线接收机中的基于信号分离的抗阻塞接收射频前端则可实现低频的有用信号及高频的阻塞信号的分离。
所述混叠滤波电路的设计原理为：输入信号x(t)首先与周期为Ts的信号d(t)利用一个混频器相乘，再经过一个单位冲击响应为h(τ)的滤波器进行滤波，最后经过一个采样周期为Ts的采样电路进行采样，输出采样序列y(n)；信号d(t)通过时变电阻网络实现，单位冲击响应h(τ)通过低阶滤波器实现。
原信号x(t)与周期为Ts的信号d(t)相乘，在频域上体现为原信号x(t)频谱以fs为单位整体搬移，产生一个扩展的频谱。经过一个滤波特性为H(f)的滤波器之后，频谱中各个扩展频谱分量为Dm H(f)(Dm为信号d(t)的m阶谐波分量)。采样过程在频域上的行为与原信号x(t)与信号d(t)相乘一样，也是频谱以fs为单位的整体搬移，这就使各个扩展频谱分量叠加到一起，在采样中称为混叠现象。通过优化信号d(t)中各阶谐波分量的幅度和相位，使最终由Dm H(f)叠加而成的x(t)到y(n)间的等效传输函数G(f)具有高频率选择性，得到接近理想滤波特性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于时变混叠滤波及辅助电路的信号分离电路，其特征在于：采用混叠滤波电路及辅助电路构造具有高频率选择性的信号选择支路，信号选择支路仅对对应频段呈现低阻，信号选择支路对对应频段以外的其他频率呈现高阻，两个以上信号选支路并联以实现不同频率信号的分离；所述低阻为不高于100Ω的阻抗，所述高阻为不低于1000Ω的阻抗；
所述信号选择支路包括依次级联的第一放大器、混叠滤波电路和第二放大器，第一放大器的输入端作为信号选择支路的输入端，第二放大器的输出端作为信号选择支路的输出端；输入信号先经过增益为A1的第一放大器，然后级联至混叠滤波电路，再经过增益为A2的第二放大器，输出信号经过一个电阻反馈到输入端；
所述信号选择支路的对应频段区间在10MHz以内，即对应频段的上限和对应频段的下限差在10MHz以内；
所述混叠滤波电路的设计原理为：输入信号x(t)首先与周期为Ts的信号d(t)利用一个混频器相乘，再经过一个单位冲击响应为h(τ)的滤波器进行滤波，最后经过一个采样周期为Ts的采样电路进行采样，输出采样序列y(n)；信号d(t)通过时变电阻网络实现，单位冲击响应h(τ)通过低阶滤波器实现。
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