CN1084969C - 无线发射机集成电路中杂散信号的减小 - Google Patents

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Abstract

描述了用于减少发射机中杂散信号量的方法和系统。可在发射机的输入信号节点后插入低通或带通滤波器以去除例如由发射机的另外的输入信号节点所产生的干扰信号。这样，可增强发射机电路的集成度。

Description

无线发射机集成电路中杂散信号的减小
背景
本发明涉及无线通信系统中的发射机，更具体地涉及用于减少杂散信号发射的方法和系统。
现代电子设备极大地依赖于对用于定时信号的时钟和振荡器的使用。这种设备的实例有个人计算机(PC)，家用电子和电器设备(现在典型地包括微处理器和数字电路)，电话交换机，无线电设备(包括蜂窝电话机)，以及具有使用开关电源的任何装置等。
振荡器和时钟的一个特征是产生不想要的电磁能量的发射，它不单对附近的其它设备造成问题，也对与振荡器和时钟处在相同的设备部件内的周围电路产生问题。例如，在无线接收机中，在周围电路中的振荡器可通过在接收机对于干扰敏感的频率(例如在想要的接收信道或超外差接收机的中频)上发射不想要的信号而在无线接收机中产生干扰。(正如在这一技术条件中所使用的那样，名词“干扰”可以指辐射干扰或传导干扰。)在许多无线电设计中，所有内部使用的振荡器频率都是从单个高准确度基准振荡器得出的，该振荡器在振荡器的基波频率。谐波频率和子谐波频率上产生干扰。这些干扰频率和想要的频率进行的混频在此处被称为“杂散信号”。理论上是不可能通过对振荡器实行失调(detune)来消除此干扰的，虽然可实行失谐以使杂散信号出现在不太关键的频带上。这样，杂散信号继续出现在蜂窝无线电和相关的基站以及许多其它无线电设计的接收机中。
无线发射机遇到同样的问题。例如，许多无线发射机产生在各种不同频率(例如在中频和载频)上的信号。当这些参考频率信号被限幅(例如对于单边带发送)时，会产生干扰信号和想要的信号的互调产物，由此产生杂散信号。
在电子电路中，不想要的杂散信号传统上是通过仔细设计电路板、去耦和屏蔽、使用平衡线、低功率电平、以及其它熟知的设计原则而被减小的。然而，这些技术常常不适于把不想要的杂散信号减小到可接受的电平。而且，对于进一步提高元件的集成度以及减小总的系统尺寸和电源功耗的不断的迫切性使这些传统的措施在控制杂散信号的产生方面更少有成效。
另一个解决办法是把相互作用产生散杂信号的电路(即发射机中的中频和射频电路)分隔开。然而，如上所述，希望进行集成以减小片外的接口和提供较好的噪声电平，同时降低总的功耗。
因此，希望提供一种方法和系统，它可把杂散信号的产生减小到可接受的水平，并促进否则会产生这种杂散信号的电路的集成度。
发明概要
本发明的一个方面在具有中频信号节点和载频信号节点的发射机中找到应用。在这些节点上呈现的信号是用于单边带发送而进行限幅的。为了减小由载频节点对于中频节点产生的干扰，在限幅级之前插入带通或低通滤波器。这样，由载频节点在中频信号节点上产生的干扰信号得以减小。
附图简述
通过阅读下面结合附图的详细描述，将明白本发明的目的和优点，其中：
图1是常规发射机的方框图；
图2是按照本发明的第一示例性实施例的发射机的方框图；
图3是按照本发明的第二示例性实施例的发射机的方框图；
图4是按照本发明的第三示例性实施例的发射机的方框图；
详细说明
图l说明常规的发射机链。其中，中频信号节点提供中频信号，它在沿第一分支被输入到正交调制器30之前被移相(方块10)和被限幅(方块20)。第二分支提供了未移相的中频信号的被限幅后(方块25)的信号型式。正交调制器30也接收Q和I信息承载分量，它们被调制在由第一和第二分支提供的信号上。最终的信号被送到低通滤波器40，并由可变放大器50放大。
调制的信号接着通过使用的载频信号节点(RFLO)所提供的并由放大器70限幅的载频而在混频器60中被上变频。然后，上变频的信号由功率放大器80放大，此后它可被耦合到天线上(未示出)进行发射。为了使系统宽干扰最优化或者为了本领域技术人员熟知的其它原因，输出功率控制可通过功率反馈环路90来提供。
图1所显示的发射机输入端对于例如可能由其它与电路有关的输入和输出产生的干扰信号很敏感。例如，中频信号节点(IFLO)敏感于(也就是会传播)来自载波信号节点(RFLO)的包括载频谐波的干扰信号。IFLO节点对这种干扰信号的敏感性随着IFLO节点与辐射节点(例如RFLO，PA(功率放大器)等)之间的距离减小而增加。这样，当图1所示的电路被集成在单个芯片时，由于小型化的程度提高，这种干扰信号带来的问题变得更严重。
具体地说，互调制是出现在非线性限幅级20的中频信号的谐波和干扰信号之间。在频率上充分靠近中频的互调产物难于被低通滤波器40消除，然后在方块60和限幅的载频进行混频。这就造成带内杂散信号，并在方块80被放大和被发射。
按照本发明的示例性实施例，这些杂散信号可在干扰信号在限幅级20产生互调产物之前通过对在中频信号节点所提供的输入信号的滤波来去除干扰信号而加以避免。图2显示了第一示例性实施例。其中，相同的参考数字用来表示相同的发射机电路的元件，且对这些元件的上述说明在此被引用。以供参考。
应注意到，图2所示的发射机电路包括表示为方块的低通滤波器100，应当注意，虽然图上显示的低通滤波器100是放置在移相器l0的上游，但本领域的技术人员将明白，滤波器100(或图3的带通滤波器110)可被放在移相器10和限幅级20之间，另一个滤波器放在限幅级25的上游。该低通滤波器可被调谐到中频，以便使在IFLO节点所接收到的干扰信号在它们经由发射机链传播之前被去除。这样，限幅级20和25将接收含有减小的干扰含量的信号，这又将减小互调产物的大小，这样，功率放大器80输出的杂散信号也减小了。例如，低通滤波器的截止频率可被设置为中频以上约30％处。本领域技术人员将明白，可以采用任何适当的截止频率。
低通滤波器100例如将去除在中频以上的某个频率范围的干扰信号，以消除例如由(较高的)载频节点(RFLO)所产生的谐波和基波。然而，按照图3所示的本发明的另一个示例性实施例，可使用带通滤波器110来代替低通滤波器100，以去除在中频以上的和以下的干扰。例如，数据时钟是潜在的干扰源，它可通过使用带通滤波器来去除。滤波器110的中心频率可设在中频附近，具有例如中频的±30％的通带范围。本领域技术人员将明白，可以使用任何适当的通常范围。
藉助于在发射机链的信号通路中在限幅级之前提供一滤波器，可以得到减小的杂散信号量。这样，这种电路的集成度可以提高而不会降低发射机性能。由于按照本发明的发射机对于在电路板或半导体芯片上的电路布局不太敏感，所以这种发射机的设计周期可以缩短。
本发明已参照具体的实施例被加以描述。然而，本领域技术人员将很容易看到，有可能以不同于上述优选实施例的其它特定形式来实现本发明。这样做可以不背离本发明的精神。优选实施例仅仅是说明性的，总之不应当被认为是限制性的。例如，虽然示例性实施例说明提供滤波器来减小由通过中频信号节点(IFLO)传播的干扰信号所造成的杂散信号，但本领域技术人员也可看到，本发明可被应用来减小通过其它节点(例如载频节点(RFLO)传播的杂散信号。图4显示了这一实施例，其中被调谐到载频的第二低通滤波器120被插入在限幅级70之前。如在前面的实施例那样，滤波器120也可以被做成为带通滤波器。而且如果中频分支上的干扰是无关紧要时，图4的示例性实施例也可以修改或省略掉滤波器100。本发明的范围由所附的权利要求给定，而不是由前面的说明给定，并且属于权利要求范围内的所有变动和等价物都将被包括在其中。

Claims (10)

1.一种发射机，具有：提供载频信号的载频节点，提供中频信号的中频节点，把数据调制在所述中频信号上的调制器，藉使用所述载频信号将所述已调制的中频信号上变频的混频器，插入在所述载频节点和所述混频器之间的第一限幅级，以及插入在所述中频节点和所述调制器之间的第二限幅级，发射机的特征在于：
一个滤波器被插入在所述中频节点和所述第二限幅级之间，所述滤波器被调谐到所述中频，以便减小由所述发射机发射的杂散信号，
其中所述载频节点、所述中频节点、所述调制器、所述混频器、所述第一和第二限幅级以及所述滤波器被集成在单一集成电路芯片上，以及
其中所述滤波器被设置在所述集成电路芯片上，从而减小所述集成电路芯片的所述中频信号的谐波和辐射节点所造成的干扰信号之间的互调制。
2.权利要求1的发射机，其特征在于，其中所述滤波器是带通滤波器。
3.权利要求2的发射机，其特征在于，其中所述带通滤波器允许中心频率处在所述中频附近的频带通过。
4.权利要求1的发射机，其特征在于，其中所述滤波器是低通滤波器。
5.权利要求4的发射机，其特征在于，其中所述低通滤波器的截止频率处在比所述中频约高30％的位置。
6.一种发射机电路，包括具有射频输入端和中频输入端的集成电路芯片以及安放在所述射频输入端和所述中频输入端中的至少一个的下游的限幅级，发射机电路的特征在于：
制做在所述集成电路芯片上的滤波器，它对在所述限幅级上游的所述射频输入和所述中频输入中的一个进行滤波，其中所述滤波器被放置在所述集成电路芯片上，以便减小在所述中频输入和所述射频输入的谐波之间的互调制。
7.权利要求6的发射机电路，其特征在于，其中所述滤波器是带通滤波器。
8.权利要求7的发射机电路，其特征在于，其中所述带通滤波器允许中心频率处在所述载频和所述中频之一的附近的频带通过。
9.权利要求6的发射机电路，其特征在于，其中所述滤波器是低通滤波器。
10.权利要求9的发射机电路，其特征在于，其中所述低通滤波器的截止频率处在比所述载频和所述中频之一约高30％的位置。
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