CN106788511A - 一种宽带射频接收机 - Google Patents

Abstract

本发明为一种宽带射频接收机，属于无线通信电子技术领域。该宽带射频接收机包括射频前端模块，模拟基带模块和数字基带模块，采用正交下变频的零中频接收机结构，射频输入信号依次经过低噪声放大器、无源混频器、跨阻放大器、低通滤波器、增益可变放大器、模数转换器、抽取滤波器、有限冲激响应(FIR)滤波器，通过切换低噪声放大器组、配置本振频率、采样时钟、滤波器带宽等，能处理50MHz‑6.3GHz内的多种射频输入信号；无需外置带通滤波器，减小了系统的复杂性并提高了集成度；拓宽了工作频带，增加了系统的灵活性和可靠性；并且通过峰值检测电路和功率检测电路的双环自动增益控制，提高了动态范围。本发明可以设计成IP核单片集成，也可以片外级联。

Description

一种宽带射频接收机

技术领域

本发明为一种宽带射频接收机，属于无线通信电子技术领域。

背景技术

当前无线通信电子技术领域高速发展，无线通信对接收机的集成度、灵活性、通信制式的兼容性、工程应用性等方面提出了越来越高的要求。无线通信市场的竞争越来越激烈，为了实现更低的成本，更小的面积，用一个接收机替代以往多个接收机接收多种射频信号已经势在必行；同时，随着物联网和手持移动设备的迅速发展，对于一个接收机能够处理多种通信协议和通信制式的无线信号的需求越发强烈，对于接收机灵活性的要求不断提升，宽带可配置接收机正逐渐成为一种趋势；同时，作为产品的可扩展、可迭代的实用性考虑，宽带可配置接收机也是更加理想的选择。

传统的宽带可配置接收机往往通过多通道的切换实现多模式、多频点的无线信号收发，其射频接收机在设计上需要在接收天线与接收机之间增加带通预滤波器，而由于该滤波器性能要求高，无法集成，且为了满足多个频点的需求要并联多个高性能带通预滤波器，集成度有限；同时，接收信号被限定在几个固定的频点，并不能覆盖常用的通信频段，灵活性与可靠性差，无法满足支持大量通信协议的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对当前宽带接收机对集成度、带宽、灵活性、可靠性以及处理多种通信协议和通信制式的需求，克服现有技术的不足，提供了一种能处理50MHz-6.3GHz内的多种射频输入信号的动态范围大、集成化高、可以灵活配置的宽带射频接收机。

本发明的技术解决方案是：一种宽带射频接收机，该接收机包括射频前端模块、模拟基带模块和数字基带模块，其中：

射频前端模块，接收由外部天线接收的射频信号，并对其进行低噪声放大，放大后的信号与本振信号进行正交下变频，得到零中频正交电流信号，之后，将零中频正交电流信号转换为零中频正交电压信号并输出至模拟基带模块；同时，根据检测的零中频正交电压信号自动控制本模块链路的增益。

模拟基带模块，接收射频前端模块发送的零中频正交电压信号，并对其进行低通滤波、自动增益控制处理得到零中频正交电压信号；之后，进行过采样得到正交的零中频数字基带信号，输出至数字基带模块；同时，根据零中频数字基带信号的功率自动控制本模块链路的增益；

数字基带模块，对过采样后的正交的零中频数字基带信号进行抽取与滤波，得到零中频数字信号并输出。

所述射频前端模块包括低噪声放大器组、I支路无源混频器，Q支路无源混频器，射频频率综合器，90°移相器，I支路跨阻放大器，Q支路跨阻放大器和峰值检测电路，其连接关系为：

低噪声放大器组由并联连接的N个低噪声放大器组成，N≥1，其输入端连接外部天线，输出端连接I支路无源混频器和Q支路无源混频器的射频输入端；I支路无源混频器的本振输入端连接射频频率综合器的本振输出端；Q支路无源混频器的本振输入端连接90°移相器的输出端，90°移相器的输入端连接射频频率综合器的本振输出端；I支路无源混频器和Q支路无源混频器的输出端分别连接到I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输入端；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器输出端分别连接到模拟基带的I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端；Q支路跨阻放大器的输出端同时连接到峰值检测电路的输入端；峰值检测电路的输出分别连接低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益控制端，用于对射频前端中的低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益进行自动控制。

所述低噪声放大器均为跨导放大器。

所述低噪声放大器组的N个低噪声放大器中至少有一个低噪声放大器工作频段包括被测射频信号频段，所述射频前端模块根据外部输入的射频信号中心频率和带宽，可以通过外部控制信号的配置，选通其中一个低噪声放大器组中某个低噪声放大器对信号进行放大。

所述模拟基带模块包括I支路低通滤波器，Q支路低通滤波器，I支路增益可变放大器，Q支路增益可变放大器，I支路模数转换器，Q支路模数转换器，功率检测电路，基带频率综合器，其连接关系如下：

I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端分别连接到射频前端的I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输出端；输出端分别连接到I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输入端；I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输出端分别连接到I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器输出端作为模拟基带模块的输出分别连接到数字基带中I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端；Q支路模数转换器的输出端还连接到功率检测电路的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器的采样时钟的输入端连接基带频率综合器的输出端，基带频率综合器的输出端同时还作为接收机的一个输出；基带频率综合器的输入端连接到架构外的一个控制信号输入端口。功率检测电路的输出分别连接I支路模数转换器、Q支路模数转换器、I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器，用于对I支路模数转换器、Q支路模数转换器和I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器的增益进行自动控制。

所述I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器是截止频率可以以200kHz为步进进行配置，带宽范围从200KHz-56MHz的低通滤波器。

所述I支路模数转换器、Q支路模数转换器为ΣΔADC：

所述数字基带模块包括I支路抽取滤波器，Q支路抽取滤波器，I支路有限冲激响应滤波器，Q支路有限冲激响应滤波器，其连接关系为：

I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端分别连接I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输出端；输出端分别连接有限冲激响应滤波器的输入端；I支路有限冲激响应滤波器和Q支路有限冲激响应滤波器的输出端连接到接收机的输出端。

本发明的宽带射频接收机具有以下优点：

(1)、本发明利用峰值检测电路和功率检测电路形成了双环的自动增益控制，增加了动态范围，同时，通过双环自动增益控制和宽调谐低通滤波实现了在系统内消除带外干扰和噪声的功能；因此，无需在接收机的射频输入端与天线之间加入带通滤波器，减小了电路系统的复杂度，增加了集成度；

(2)、本发明采用了正交下变频的零中频接收机结构，经过低噪声放大器后的射频信号同时与一对正交的本振频率信号相混频，这一对正交本地振荡信号组成一个只具有正频率成分的复信号，该复信号与射频信号混频后，使得射频信号的负频率成分和正频率成分同时向正频率轴方向移动，经过低通滤波和放大后，可以得到I/Q两路的正交基带信号，镜像抑制能力很高；

(3)、本发明可以通过控制信号控制低噪声放大器组组内低噪声放大器的切换、射频(RF)频率综合器的本振频率、低通滤波器的带宽、基带(BB)频率综合器的采样时钟，使接收机能够接收不同频率，不同带宽的无线射频信号，接收机的灵活性很高，可以接收多种通信协议和通信制式的无线信号。

附图说明

图1为采用本发明的宽带射频接收机原理框图；

图2为峰值检测自动增益控制环路控制流程图；

图3为功率检测自动增益控制环路控制流程图；

图4为双环自动增益控制环路工作流程图；

图5为采用本发明的宽带射频接收机系统实施实例的基本构件组成示意图

图中标号：100——射频前端，200——模拟基带，300——数字基带，1011——第一低噪声放大器，1012——第二低噪声放大器B，1013——第三低噪声放大器，1021——I支路无源混频器，1022——Q支路无源混频器，103——射频(RF)频率综合器，104——90°移相器，1051——I支路跨阻放大器，1052——Q支路跨阻放大器，106——峰值检测电路，2011——I支路低通滤波器，2012——Q支路低通滤波器，2021——I支路增益可变放大器，2022——Q支路增益可变放大器，2031——I支路模数转换器，2032——Q支路模数转换器，204——功率检测电路，205——基带(BB)频率综合器，3011——I支路抽取滤波器，3012——Q支路抽取滤波器，3021——I支路有限冲激响应(FIR)滤波器，3022——Q支路有限冲激响应(FIR)滤波器，401——天线，402——宽带射频接收机芯片，403——数字基带信号处理器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1所示，宽带接收机芯片402采用正交下变频的零中频接收机结构，分为射频前端模块100、模拟基带模块200与数字基带300三个部分。所述宽带接收机芯片402的射频信号输入端直接连接到天线，无需经过带通滤波器，天线将接收到的射频信号直接输入接收机，射频信号依次经过射频前端、模拟基带与数字基带。射频前端对输入信号进行低噪声放大和下变频；模拟基带对模拟信号进行低通滤波、放大和过采样；数字基带对过采样后的数字码流进行抽取与滤波。以下对各部分进行详细介绍。

(一)、射频前端模块

射频前端模块的功能是：接收由外部天线接收的射频信号，并对其进行低噪声放大，放大后的信号与本振信号进行正交下变频，得到零中频正交电流信号，之后，将零中频正交电流信号转换为零中频正交电压信号并输出至模拟基带模块；同时，根据检测零中频正交电压信号自动本模块链路的增益。

射频前端100包括低噪声放大器组、I支路无源混频器1021，Q支路无源混频器1022，射频(RF)频率综合器103，90°移相器104，I支路跨阻放大器1051，Q支路跨阻放大器1052和峰值检测电路106。

低噪声放大器组由并联连接的第一低噪声放器1011，第二低噪声放大器1012，第三低噪声放大器1013组成；第一低噪声放器1011，第二低噪声放大器1012，第三低噪声放大器1013的输入端均连接接收机的输入端，输出端均连接I支路无源混频器和Q支路无源混频器的射频输入端；I支路无源混频器的本振输入端连接射频(RF)频率综合器的本振输出端；Q支路无源混频器的本振输入端连接90°移相器的输出端，90°移相器的输入端连接射频(RF)频率综合器的本振输出端；I支路无源混频器和Q支路无源混频器的输出端分别连接到I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输入端；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器输出端分别连接到模拟基带的I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端；Q支路跨阻放大器的输出端同时连接到峰值检测电路的输入端；峰值检测电路的输出分别连接低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益控制端，用于对射频前端中的低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益进行自动控制。

所述射频(RF)频率综合器为I支路无源混频器和Q支路无源混频器提供的本的本振频率与射频输入信号的中心频率相同。射频(RF)频率综合器的本振信号的频率和幅度均可以通过外部控制信号灵活设置。

所述三个低噪声放大器的工作频段分别为50MHz-1.7GHz、1.7GHz-3.9GHz、3.9GHz-6.3GHz。采用无源混频器可以进行大频率范围的混频，而无源混频器为电流驱动的，因此，三个低噪放大器必须是跨导放大器，通过低噪声放大器的电压信号将转化为电流信号。三个低噪放大器的宽带和中心频率均为可配置的，根据外部输入的射频信号中心频率和带宽，可以通过外部控制信号的配置，选通其中一个低噪声放大器组中某个低噪声放大器对信号进行放大。

为了适应更宽的频率范围，低噪声放大器组不一定局限在3个低噪声放大器。只要通过3个或3个以上低噪声放大器构成低噪声放大器组，并以此实现所需宽带范围内的低噪声放大，均属于所述宽带射频接收机的设计考虑。所述低噪声放大器组的多个低噪声放大器中至少有一个低噪声放大器工作频段包括被测射频信号频段。

低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益由峰值检测电路控制。低噪声放大器组的增益可配置为3dB、14dB、17dB、21dB；I支路无源混频器和Q支路无源混频器的增益可配置为0dB、6dB、10dB、14～26dB，其中14～26dB中最小步进为1dB；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的增益可配置为-6dB或0dB。接收机工作开始的时刻，各模块的增益配置的初始设置为如下：低噪声放大器组：21dB；I支路无源混频器和Q支路无源混频器：10dB；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器：0dB。

如图2所示，峰值检测电路的控制流程为：实时检测Q支路跨阻放大器的输出端的电压信号是否在预设的范围内，当所述电压信号在预设范围内时，继续检测，否则：

当所述电压信号低于预设范围下限时，逐级增大低噪放大器增益，直到所述电压信号落入预设范围内，当低噪放大器增益到达上限，所述电压信号仍然低于预设范围下限时，再逐级增加I支路无源混频器和Q支路无源混频器增益，直到所述电压信号落入预设范围内，当I支路无源混频器和Q支路无源混频器增益到达上限，所述电压信号仍然低于预设范围下限时，再逐级增加I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的增益；直到所述电压信号落入预设范围内；

当所述电压信号高于预设范围上限时，逐级减小I支路无源混频器和Q支路无源混频器的增益，直到所述电压信号落入预设范围内，当I支路无源混频器和Q支路无源混频器的增益到达下限，所述电压信号仍然高于预设范围上限时，再逐级减小低噪放大器的增益，直到所述电压信号落入预设范围内，当低噪声放大器的增益达到下限，所述电压信号仍高于预设范围上限时，再逐级减小I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的增益，直到所述电压信号落入预设范围内。。

如果无论如何调节，都无法使所述电压落入预设范围内，则向接收机外部输出一个峰值溢出标志信号，称为使能信号1。

(二)、模拟基带模块

模拟基带模块的功能是：根据外部控制信号对低通滤波器的拐角频率进行配置，所配置拐角频率的值与射频前端模块所处理信号的带宽相同，该低通滤波器对该零中频正交电压信号进行低通滤波，再进行自动增益控制处理之后得到无溢出、滤除带外干扰信号的零中频正交电压信号；之后，以8倍或16倍信号带宽的奈奎斯特采样频率进行过采样得到正交的零中频数字基带信号。

模拟基带包括8个模块：I支路低通滤波器2011，Q支路低通滤波器2012，I支路增益可变放大器2021，Q支路增益可变放大器2022，I支路模数转换器2031，Q支路模数转换器2032，功率检测电路204，基带(BB)频率综合器205。

其连接关系如下：

I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端分别连接到射频前端的I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输出端；输出端分别连接到I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输入端；I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输出端分别连接到I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器输出端作为模拟基带模块的输出分别连接到数字基带中I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端；Q支路模数转换器的输出端还连接到功率检测电路的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器的采样时钟的输入端连接基带(BB)频率综合器的输出端，基带(BB)频率综合器的输出端同时还作为接收机的一个输出；基带(BB)频率综合器的输入端连接到架构外的一个控制信号输入端口。功率检测电路的输出分别连接I支路低通滤波器、Q支路低通滤波器、I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器，用于对I支路低通滤波器、Q支路低通滤波器和I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器的增益进行自动控制。

所述低通滤波器的带宽可配置，截止频率可以以200kHz为步进进行配置，带宽范围从200KHz-56MHz。可以是多种类型的低通滤波器，比如Gm-C的低通滤波器、有源RC滤波器或开关电容低通滤波器。对于Gm-C的低通滤波器而言，可以通过改变Gm值和利用电容阵列进行配置；对于有源RC滤波器，课题通过利用电阻电容阵列进行配置；对于开关电容低通滤波器，可以通过调节采样时钟周期、调节采样时钟占空比以及利用电容阵列进行配置。

所述基带(BB)频率综合器所提供的采样时钟频率从3.2MHz-640MHz，外部控制信号通过配置基带(BB)频率综合器提供的采样时钟频率来配置I支路模数转换器和Q支路模数转换器的采样频率。

I支路低通滤波器、Q支路低通滤波器和I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器的增益由功率检测电路进行控制；I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的增益可调范围以1dB为步进，从0dB到24dB；I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的增益可调范围以1dB为步进，从0dB到31dB；接收机工作开始的时刻，各模块的增益配置的初始设置为如下：I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器：0dB，I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器：31dB。

如图3所示，接收机上电之后，功率检测电路的控制流程如下：实时检测Q支路模数转换器的输出指定位在预设的时间(如1024个周期)内的占空比，通过将其与预设的占空比范围进行比较，当其低于预设的占空比范围下限时，逐级增大I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器的增益，直到指定位在预设的时间内的占空比在预设的范围内，当滤波器的增益到达上限，指定位在预设的时间内的占空比仍然低于预设的占空比范围下限时，再逐级增加I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的增益，直到指定位在预设的时间内的占空比在预设的范围内；当指定位在预设的时间内的占空比高于预设的占空比范围下限时，逐级减小I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器的增益，直到指定位在预设的时间内的占空比在预设的范围内，当滤波器的增益到达下限，指定位在预设的时间内的占空比仍然高于预设的占空比范围下限时，再逐级减小I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的增益，直到指定位在预设时间内的占空比在预设的范围内；如果无论如何调节，都无法使指定位在预设时间内的占空比在预设的范围内，则向外部输出一个功率溢出标志信号，称为使能信号2。

所述Q支路模数转换器的输出指定位在预设时间内的代表模拟基带输出标准信号强度。

由于，射频前端模块位于模拟基带模块的前端，当射频前端模块的信号输出未在正常范围时，调整模拟基带模块的信号电平也没有意义，因此，如图4所示，在调整策略上，射频前端100中的峰值检测电路的优先级高于模拟基带200中的功率检测电路，总是峰值检测电路先调整，功率检测电路后调整。

(三)、数字基带

数字基带模块的功能是：对过采样后的正交的零中频数字基带信号进行抽取与滤波，得到零中频数字信号并输出。

数字基带包括4个模块：I支路抽取滤波器3011，Q支路抽取滤波器3012，I支路有限冲激响应(FIR)滤波器3021，Q支路有限冲激响应(FIR)滤波器3022。

其连接关系为：

I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端分别连接I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输出端；输出端分别连接有限冲激响应(FIR)滤波器的输入端；I支路有限冲激响应(FIR)滤波器和Q支路有限冲激响应(FIR)滤波器的输出端连接到接收机的输出端。

所述I支路抽取滤波器、Q支路抽取滤波器的抽取因子可通过外部FPGA或DSP配置为8或16。ΣΔADC如果以16倍信号带宽即8倍奈奎斯特频率对信号进行采样，那么配置抽取因子配置为8；如果以32倍信号带宽对信号进行采样，那么抽取因子配置为16；通过这种方式将采样频率降至奈奎斯特频率。

所述I支路有限冲激响应(FIR)滤波器、Q支路有限冲激响应(FIR)滤波器的带宽可以通过控制信号进行配置为200kHz-56MHz。

本发明的宽带射频接收机对射频信号处理过程如下：

1.射频前端：射频信号从天线输入，经低噪声放大器进行低噪声放大，由于该低噪声放大器是跨导放大器，经过低噪声放大器后，电压信号转变为电流信号；电流信号输入无源混频器，由于射频(RF)频率综合器输入的本振频率与射频信号的中心频率相同，因此信号直接下变频到零中频；利用90°移相器为I/Q两路的无源混频器产生正交本振信号；下变频之后的信号经过下一级跨阻放大器转化为电压信号；同时，该电压信号通过峰值检测电路来控制低噪声放大器、无源混频器和跨阻放大器的增益；

2.模拟基带：射频输入信号经射频前端处理后形成了正交下变频的零中频电压信号，该信号进入模拟基带后先经过低通滤波器，利用低通滤波功能，消除带外信号；之后经过增益可变放大器的再一级放大输入到模数转换器中；同时，经过模数转换器转换之后的数字信号通过功率检测电路控制滤波器和增益可变放大器的增益；模数转换器是一个ΣΔADC，受基带(BB)频率综合器提供的采样时钟控制，对输入的模拟电压信号进行16倍或32倍过采样，形成数字码流；

3.数字基带：经模拟基带输入的数字码流进入抽取滤波器，抽取滤波器对过采样的数字码流进行抽取，使采样信号降采样到奈奎斯特速率，经过抽取滤波器之后的数字信号的采样频率是信号带宽的两倍；接下来信号进入有限冲激响应(FIR)滤波器，对信号进行再一次的滤波，并消除噪声。

图5所示为采用本发明的宽带射频接收机实施实例的基本构件组成示意图。它包括：天线(射频信号输入端)、基带信号处理器403和采用本发明所述宽带射频接收机方案制成的宽带射频接收机芯片402。宽带射频接收机芯片402的射频输入端连接到天线的射频信号输出端；输出的I路信号、Q路信号和时钟信号连接至基带信号处理器403的I路信号、Q路信号和时钟信号的输入端；数字基带信号处理器403的SPI控制信号和管脚控制信号分别连接到宽带射频接收机芯片402中的低噪声放大器组、射频(RF)频率综合器、I支路低通滤波器和Q、基带(BB)频率综合器、抽取滤波器I和Q的控制信号配置端口。基带信号处理器除了具有I，Q两路的信号处理的基本功能外，还可以通过管脚控制和SPI控制对宽带射频接收机芯片402中的低噪声放大器组中低噪声放大器的选取，对射频(RF)频率综合器的本振频率、I支路低通滤波器和Q的通带带宽、基带(BB)频率综合器的采样信号与抽取滤波器I和Q的抽取因子进行配置。

对于一个典型的中心频率为f，带宽为BW的输入信号而言，外部控制信号对内部可配置参量的配置情况如下：

低噪声放大器频率f，射频(RF)频率综合器输出频率f，低通滤波器带宽BW，基带(BB)频率综合器输出采样频率32BW，抽取滤波器抽取因子16，有限冲激响应(FIR)滤波器带宽BW；

宽带射频接收机芯片402的工作频带范围为50MHz-6.3GHz，可以接收50MHz-6.3GHz内各种工作频段和通信制式的射频信号。低噪声放大器组中的三个宽带低噪声放大器A、B和C设计的工作频段分别为50MHz-1.7GHz、1.7GHz-3.9GHz、3.9GHz-6.3GHz；射频(RF)频率综合器为I支路无源混频器和Q支路无源混频器提供的本振频率与射频载波信号的中心频率相同，能够提供50MHz-6.3GHz的本振频率；基带(BB)频率综合器为模数转换器提供的采样时钟为信号带宽的16倍或32倍，即I支路模数转换器和Q进行的是8倍或16倍的过采样，同时抽取滤波器的抽取因子对应配置为8或16；射频输入信号经过低噪声放大器组，以及I/Q两个支路的无源混频器、跨阻放大器、低通滤波器、增益可变放大器、模数转换器、抽取滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器的处理，利用I/Q两个支路的正交下变频的零中频结构，对50MHz-6.3GHz频段内的射频信号进行处理，将数字信号输入到数字基带信号处理器中。

图5中三部分的整体工作方式如下：

1.数字基带信号处理器确定将要接收的无线信号的中心频率、通信带宽以及调制方式，以此为依据输出SPI控制信号和管脚控制信号；数字基带信号处理器的SPI控制信号和管脚控制信号输出到宽带射频接收机芯片各个模块的控制信号的配置端口，对宽带射频接收机芯片中各模块的可配置参数进行配置；

2.配置完成后，射频(RF)频率综合器为I支路无源混频器和Q支路无源混频器提供本振频率；基带(BB)频率综合器产生I支路模数转换器和Q支路模数转换器的采样时钟；

3.宽带射频接收机芯片的射频输入端接收到来自天线的射频输入信号；射频信号依次经过低噪声放大器、无源混频器、跨阻放大器、低通滤波器、增益可变放大器、模数转换器、抽取滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器，并且经峰值检测电路和功率检测电路形成的两个自动增益控制环路，产生输出到数字基带处理芯片的I路信号和Q路信号；

4.宽带射频接收机芯片将I路信号、Q路信号和基带(BB)频率综合器产生的采样时钟信号输出，数字基带信号处理器对接收到的输出信号进行处理。

由上可见，本发明所述宽带射频接收机，利用正交下变频的零中频接收机结构，通过切换低噪声放大器组、配置本振频率、采样时钟、滤波器带宽等参数，能处理50MHz-6.3GHz内的多种射频输入信号；无需外置带通滤波器，减小了系统的复杂性并提高了集成度；拓宽了工作频带，增加了系统的灵活性和可靠性；并且通过峰值检测电路和功率检测电路的双环自动增益控制，提高了动态范围。实现了高宽带、大动态范围的目标，提高了接收机系统的集成度、灵活性和可靠性，满足了能够接收50MHz-6.3GHz内全部通信协议和通信制式的无线信号的需求。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种宽带射频接收机，其特征在于包括射频前端模块(100)、模拟基带模块(200)和数字基带模块(300)，其中：

射频前端模块(100)，接收由外部天线接收的射频信号，并对其进行低噪声放大，放大后的信号与本振信号进行正交下变频，得到零中频正交电流信号，之后，将零中频正交电流信号转换为零中频正交电压信号并输出至模拟基带模块；同时，根据检测的零中频正交电压信号自动控制本模块链路的增益。

模拟基带模块(200)，接收射频前端模块(100)发送的零中频正交电压信号，并对其进行低通滤波、自动增益控制处理得到零中频正交电压信号；之后，进行过采样得到正交的零中频数字基带信号，输出至数字基带模块(300)；同时，根据零中频数字基带信号的功率自动控制本模块链路的增益；

数字基带模块(300)，对过采样后的正交的零中频数字基带信号进行抽取与滤波，得到零中频数字信号并输出。

2.根据权利要求1所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述射频前端模块(100)包括低噪声放大器组、I支路无源混频器(1021)，Q支路无源混频器(1022)，射频频率综合器(103)，90°移相器(104)，I支路跨阻放大器(1051)，Q支路跨阻放大器(1052)和峰值检测电路(106)，其连接关系为：

低噪声放大器组由并联连接的N个低噪声放大器组成，N≥1，其输入端连接外部天线，输出端连接I支路无源混频器和Q支路无源混频器的射频输入端；I支路无源混频器的本振输入端连接射频频率综合器的本振输出端；Q支路无源混频器的本振输入端连接90°移相器的输出端，90°移相器的输入端连接射频频率综合器的本振输出端；I支路无源混频器和Q支路无源混频器的输出端分别连接到I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输入端；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器输出端分别连接到模拟基带的I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端；Q支路跨阻放大器的输出端同时连接到峰值检测电路的输入端；峰值检测电路的输出分别连接低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益控制端，用于对射频前端中的低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益进行自动控制。

3.根据权利要求2所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述低噪声放大器均为跨导放大器。

4.根据权利要求2所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述低噪声放大器组的N个低噪声放大器中至少有一个低噪声放大器工作频段包括被测射频信号频段，所述射频前端模块根据外部输入的射频信号中心频率和带宽，可以通过外部控制信号的配置，选通其中一个低噪声放大器组中某个低噪声放大器对信号进行放大。

5.根据权利要求1所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述模拟基带模块包括I支路低通滤波器(2011)，Q支路低通滤波器(2012)，I支路增益可变放大器(2021)，Q支路增益可变放大器(2022)，I支路模数转换器(2031)，Q支路模数转换器(2032)，功率检测电路(204)，基带频率综合器(205)，其连接关系如下：

I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端分别连接到射频前端的I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输出端；输出端分别连接到I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输入端；I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输出端分别连接到I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器输出端作为模拟基带模块的输出分别连接到数字基带中I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端；Q支路模数转换器的输出端还连接到功率检测电路的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器的采样时钟的输入端连接基带频率综合器的输出端，基带频率综合器的输出端同时还作为接收机的一个输出；基带频率综合器的输入端连接到架构外的一个控制信号输入端口。功率检测电路的输出分别连接I支路模数转换器、Q支路模数转换器、I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器，用于对I支路模数转换器、Q支路模数转换器和I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器的增益进行自动控制。

6.根据权利要求5所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器是截止频率可以以200kHz为步进进行配置，带宽范围从200KHz-56MHz的低通滤波器。

7.根据权利要求6所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述I支路模数转换器、Q支路模数转换器为ΣΔADC。

8.根据权利要求1所述的一种宽带射频接收机，其特征在于数字基带模块包括I支路抽取滤波器(3011)，Q支路抽取滤波器(3012)，I支路有限冲激响应滤波器(3021)，Q支路有限冲激响应滤波器(3022)，其连接关系为：

I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端分别连接I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输出端；输出端分别连接有限冲激响应滤波器的输入端；I支路有限冲激响应滤波器和Q支路有限冲激响应滤波器的输出端连接到接收机的输出端。