CN1065762A - 接收机直流失调校正方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种具有至少两种工作状态并包含一可变增益 放大器和至少两个自适应直流失调补偿电路以抑制 不希望的直流失调的无线接收机。在无线接收机的 第一工作状态，在无线接收机没有输入信号时把自适 应直流失调补偿电路调节到一预定的输出电平。在 无线接收机的第二工作状态，它接收输入信号并用适 应直流失调补偿电路消除接收输入信号中不希望的 直流失调并允许该接收的输入信号被处理。

Description

总的来说，本发明涉及接收机中的放大器，更具体说是要减小无线接收机中输入信号的直流失调（DC  offset）。

在一般无线电接收机中，天线接收射频信号再被变成较低频率的信号以便在中频（IF）级放大。这种中频级如图1中所不。城该中频级，从天线接收的信号被放大并经带通滤波。而后，该信号被分相并输入到正交解调器。该解调器把信号的频率降到基带频率并准备提取有用信息的信号。基带线路对些信号滤波、放大并处理以提取模拟信息或数字数据。

基带频率信号中的第一个失真源对于大多数无线接收机是共同的。这种失真是由于外部噪声耦合到接收机线路造成接收数据不正确而引起的。某些外部噪声是由于本地振荡器以未知的相位移耦合到其放大级而引起的。这造成所产生的已解调基带频率信号中的不希望有的直流分量。

基带频率信号中的第二失真源是当接收的信号强度变化而引起的。当接收机从一个频率转换到另一频率或者当接收的信号源改变时就会出现这种情况。两种信号强度间的关联就造成图1所示中频级开头处的自动增益控制器AGC103所要求的增益变化。增益的这种变化改变了所形成的基带频率信号的直流分量。

基带频率信号中的又一失真源是放大器和解调线路的不完善造成的。

这种把不希望的直流分量加到用于数字数据传输的信号中所造成的结果由图3和图4来说明。图3是一任选信号集（由X301投影到同相轴（I）和正交（Q）轴303所形成的信号空间上来表示）的理想情况。图4表示在I和Q分量中都加入了不希望的直流失调的情况。I和Q分量的漂移造成判决门限的漂移，这样，就在符号间的判决中加入了偏置，在存在不相关噪声的情况减小了某些符号的噪声余量并使差错余量下降。

对某些无线接收机来说，由本地振荡器引入的不希望直流失调误差常常是可以接受的，但是，数字无线接收机的失调误差容限比传统的模拟无线接收机要低。对单一频率的无线接收机，信号强度变化引入的不希望的直流失调通常没有问题，但对于可调谐列线接收机就成问题。问题实质是过渡问题，它发生在把无线接收机调谐到一新频率时。这一问题对某些应用是可以接受的，并且许多传统的无线接收机用电阻（R）电容（C）网络而另一些用加一开关每在过渡期间改变RC网络的阻抗以减小暂态建立的时间。除去不需要的直流分量的最直接的RC网络称为交流耦合，但在数字接收机新接收的由1和0码型表示的长序列符号中并不总有相等数目的1和0，因此，这种需要的直流成份会被信号的交流耦合消除掉。所以就需要一种装置以便在无线接收机接收有用数据之前迅速校正不需要的直流失调。这样一种装置应该能校正调谐到一新频率时出现的暂态误差，并且能迅速适应该校正电压电平。也需要在极短的时间内来修正由于接收机样益变化和本地振荡器耦合到中频级引起的不希望的直流失调。

本发明提供这样一种无线接收机，它接收一输入信号，并且包含有至少两种工作状态，基带（BB）电路以及在该基带电路中至少有两个自适应直流失调补偿器。当该无线接收机处于第一工作状态时，在无线接收机无输入信号时，其直流失调补偿电路就调整到一予定的输出电平。在其第二工作状态有效时，接收的输入信号被传送到无线接收机并用基带电路中的自适应直流失调补偿电路把直流失调从接收的输入信号中消除。

图1是一射频传输系统的组成图，包括其接收机的某些细节。

图2是用于时分多址（TDMA-time  division  multipe  access）传输系统的时槽分配图。

图3是移置到同相轴和正交轴上的理想的任选信号集的示意图。

图4是移置到同相轴和正交轴上并包含不希望的直流失调的任选信号集的示意图。

图5是可用于本发明的一基带电路的原理图。

图6是可用于图4电路中的自适应直流失调补偿电路的原理图。

图7是另一种自适应直流失调补偿器的原理图。

图8是又一种自适应直流失调补偿器的原理图。

射频系统在发射机101和接收机121之间传送射频信号。发射相101是一固定点发射机，它为聚积着车载接收机和便携式接收机的一无线复盖区服务，其接收机121示于图1。

天线125把射频信号转换为射频电信号。混频器129把本地振荡器频率123与输入射频信号混频，把射频变为中频（IF）。该IF信号经滤波器127滤波之后，自动增益控制（AGC）放大器103把该信号放大到一适当的电压电平以免饱和，并由接收机121中其余的电路来翻译。AGC是一其增益受测得的输入射频信号功率所控制的可变增益放大器。该接收的IF信号再经带通滤波器105滤波后，输入到正交解调电路。

正交解调电路由分相器107、两个混频器109、111，一个功率分相器119和一本地振荡器117组成。本地振荡器117和功率分相器119的组合产生互相间相移90度的称为同相（I）和正交（Q）的两个信号。接收的IF信号被分相，而同样的信息被送到两个混频器109、111。混频器111把接收的IF信号与本地振荡器信号117的同相（I）分量混频。然后该信号经低通滤波器113滤波而产生一同相（I）的数据信号。混频器109把接收的IF信号与本振信号117的正交（Q）分量混频而后该混频器的结果经低通滤波器115产生一正交（Q）数据输出。产生的I和Q数据称为基带信号并被基带电路来翻译以形成无线电话系统所用的数据数据。

无线接收机121的设计是要用于组专用移动电话（GSM-Group  Special  Mobile）委员会规定的欧洲数字无线电话系统，该无线电话系统发送并接收时分多址（TDMA）数据。TDMA系统中，无线电话只在一定的时槽内把数据发到其固定点发收器101并接收它送来的数据。图2是TDMA发送接收结构的一个举例。该具体的无线电指定用时槽1来发送和接收数据。其发送时槽209和接收时槽207在时间上错开三个时槽以便在不同时间用同一天线发送及接收。在民送和接收之间的6、7、0时槽内，无线电话接收机改变频率并进行功率测量以检查一相邻基地站的信号强度。由于接收时槽201、205只相隔4.615毫秒就重复并由于在时槽6、7和0无线接收机121必须改变频率和增益，加在接收机电路的一个沉重负担是要迅速调节到正确的直流偏置电压以防止接收数据失真。

如前所述，在图3和图4中，在希望的直流失调电压309可以看作判定信号的符号的判决门限。图5所示的电路可消除这种直流失调。该电路包括两个分开的操作状态，第一操作状态出现在接收有效数据之前。

在该第一操作状态期间，自动增益控制放大器407被调到一已在指定频率的前一次功率测量中决定好了的予定的电平。接收机被401静噪以阻止任何射频信号被接收到混频器403。理想的静噪可使基带电路调节到所期望的I和Q信号直流电平。中频信号在405滤波而后在407被放大。该IF信号被输入到解调器415，413。I信号和Q信号被输出。由于I电路和Q电路一样，为避免重复此后只画出I电路。此后，I数据信号在417被低通滤波。这些信号再被输入到自适应直流失调补偿电路421以校正接收信号的偏置电压，传输入到低通滤波器419的信号调到期望的参考电压。在423所决定的一时延之后，与前面的自适应直流失调补偿电路421类似的自适应直流失调补偿电路427接通。该电路去除前一级自适应直流失调补偿电路421产生或传来的附加直流失调。所产生的信号是已适当校正以除去任何残余的不希望的直流失调309的I数据信号。这些自适应直流失调补偿电路421、427将在图6、7和8中进一步说明。

图6给出了带一非反相放大器的自适应直流失调补偿电路421和427的实现方法。在输入信号被静噪且AGC电压已调到其予定电平之后，自适应控制信号509启动开关507，它把信号路经到电气地间的电阻从电阻RIN505变成开关507的内阻以使电容Cc503迅速充电，从而使反相放大器511的输出迅速地调节到其期望的参考电压。以后，开关507开断，电阻Rin505和电容Cc503形成的时间常数已调整到适当的低截止频率并可在第二操作状态期间去除I数据信号中不希望的直流失调。

另一种是图7所示的适应于反相放大器的自适应直流失调补偿电路。这里，当开关523启动时，电容Cc523迅速充电，而使反相放大器533的输出迅速达到其期望的参考电压。此后，开关525断开，电阻Rin529和电容Cc523形成的时间常数建立适当的代截止频率并能在第二操作状态期间去降I数据信号中的不希望的直流失调309。

图8是另一种适合用集成电路实现的自适应直流失调补偿电路的实现方案。这里，自适应直流失调补偿电路的放大器545内有一反馈环路。该反馈环用放大器的输出作为跨导放大器549的正输入。跨导放大器的负输入是参考控制电压547。跨导放大器549的输出接到开关551的一端，开关551的另一端通过电容553接到放大器545的负输入。

当开关551闭合时，跨导放大器549可以供给或吸收通过电容553的电流以调节放大器的负输入端的直流电压。该直流电压应调节到这样一种电平以使放大器545的输出电压调到适当电平。

在电压适当调节之后，开关551断开，电容553上的电压就保持在开关551闭合时所决定的最终电平上。电容553上的电压在开关551再次闭合之前将一直保持在该电压电平上。

在调节所有自适应电路的过程之后，无线接收机121就可以接收从发射机101来的射频信号3。

第二操作状态去掉射频（RF）静噪401，以允许RF信号进入无线接收机的信号路径。在此期间，自适应直流失调补偿电路421，427中的开关继续维持断开，并去除不希望的直流失调309，以使无线电话恢复并处理数字数据。

这种实施方案可以去除基带频率信号中的不希望的直流失调而不管失真源是什么。中等熟练程度的人员可以把这里所述的发明用于类似的实施方案而不限于把接收的输入直接变成基带频率的无线接收机或者其基带电路中包含某种可变增益的无线接收机。

Claims (10)

1、一种接收一输入信号并包括基带电路以及至少两种工作状态的无线接收机，该无线接收机还包括：

某种在其至少两种工作状态的第一状态有效时其基带电路中的第一和第二自适应直流失调补偿电路的每一个分别调到一予定电输出电平的第一装置和第二装置；

把对其第二装置的调节操作比对其第一装置的调节延迟一定时间的装置；

在其至少两种工作状态的第二种状态态有效时把接收的输入信号传送出来的装置；以及

当其至少两种工作状态的第二种有效时把所述直流失调从接收的输入信号中去掉的装置。

2、权利要求1所述的无线接收机，其无线接收机还包括一种在其至少两种工作状态的第一种状态有效时把接收的输入信号从无线接收机去掉的静噪装置。

3、权利要求1所述的无线接收机，其基带电路中至少两种自适应直流失调补偿电路每一个的调节装置还包括一种装置，它在其至少两种工作状态的第一种状态有效时触发出一控制信号以改变一滤波器中的一电容器上的电荷。

4、权利要求1的无线接收机，其中，其消除接收的输入信号中的直流失调的装置还包含一种装置，以便在其至少两种工作状态的第一种有效时能撤消所术控制信号以调整该滤波器的截止频率。

5、权利要求1的无线接收机，其调节其基带电路中至少两个自适应直流失调补偿电路中的每一个的装置还包括能发生一控制信号的调节一放大器的输入电压的装置。

6、权利要求5的无线接收机，其去掉接收的输入信号中的直流失调的装置还包括能去掉所述控制信号以维持该放大器的该输入电压的装置。

7、一种接收一输入信号并包括基带电路和至少两种工作状态的无线接收机，该无线接收机还包括：

其基带电路中至少有两个自适应直流失调补偿电路;

基带电路的第一部分和第二部分，其中，该基带电路的第一部分在其第二部分之前传送一接收的输入信号;

第一控制信号和第二控制信号，其第二控制信号比其第一控制信号延迟一定时间;

在其至少两种工作状态的第一种有效时，根据所述第一信号把其位于基带电路第一部分的至少两个自适应直流失调补偿电路的第一个调节到一予定输出电平的装置;

在其所述至少两种工作状态的第一种有效时，根据所述的第二控制信号把位于其基带电路的第二部分的至少两个自适应直流失调补偿电路的第二个调节到一予定电平的装置;

当其至少两种工作状态的第二种有效时，传送接收的输入信号的装置;以及

当其至少两种工作状态的第二种有效时，从其已接收的输入信号中去掉所述直流失调的装置。

8、权利要求7的无线接收机，其中，该无线接收机还包括一种装置。它在至少两种工作状态的第一种有效时，根据一第三信号把所述输入信号从无线接收机中去掉（muting），其第一控制信号与该第三控制信号延迟一定时间。

9、权利要求7的无线接收机，其中，其调节其基带电路中的至少两个自适应直流失调补偿电路的装置中还包括一滤波器。该滤波器包括至少一个电容和一个开关，该至少一个电容器串接到接收的输入信号路径内，该开关的第一端接到所述的接收信号路径上，该开关的第二端接一电气地，在所发生的控制信号的控制下，该至少一个电容上存在的任何直流电压将使该至少一个电容器迅速充电。

10、权利要求9的无线接收机，其消除所接收的输入信号中的直流失调的装置还包括一由至少一个电容、至少一个电阻和一个开组成的滤波器，该至少一个电阻的一端接到所接收的输入信号路径，该至少一个电阻的第二端接电气地，在去掉控制信号时，就由该至少一个电容和至少一个电阻的本征时间常数形成一截止频率。

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