CN111490801A - 一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线射频通信技术领域，具体为一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，包括天线、低噪声放大器、频率综合器、混频器、复数带通滤波器、本振信号缓冲器、以及寄存器，频率综合器产生I、Q两个支路的本振信号，且本振信号缓冲器由缓冲器电路、可编程直流偏置电路以及无源电阻电容网络构成，本振信号缓冲器电路的直流偏置电流源由3bit可控电流源组成；本发明专利的有益效果在于：根据实际的偏差和失配，方便快捷地通过寄存器确定每一组调节控制端口的值，使输出低中频信号IF_IP、IF_IN、IF_QP、IF_QN的幅度相位正交匹配，这将提高低中频射频接收机的镜像抑制比，改善接收机的性能。

Description

一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构
技术领域
本发明涉及无线射频通信技术领域，具体为一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构。
背景方法
在目前的射频通信系统中，接收机主要有三种架构，分别为超外差式接收机、零中频接收机和低中频接收机。超外差式接收机通常采用多级混频方式，使其不仅电路复杂而且需要较多的片外器件。在零中频接收机的原理中，射频信号与本振信号频率相同，因此射频信号会被直接下变频为基带信号，从而遭受直流失调、低频高闪烁噪声和IQ信号支路失配等问题的困扰，严重降低接收机的性能，常见的低中频接收机架构，是目前运用最为广泛的一种接收机架构。
在实际情况中，由于制造工艺的偏差和器件的失配，频率综合器产生的四路本振信号IP、IN、QP、QN并不完全是正交信号，在相位上存在不匹配，这会使混频器输出的低中频信号相位也存在不匹配，这对复数带通滤波器而言是致命的，尤其是相位的不匹配会使复数带通滤波器在镜像频率处的响应受损，降低接收机的镜像抑制比，严重的会造成接收机无法正常工作。同样的，混频器电路本身也会由于制造工艺的偏差和器件失配造成输出低中频信号失配，降低镜像抑制比。
发明内容
(一)解决的方法问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，根据实际的偏差和失配，方便快捷地通过寄存器确定每一组调节控制端口的值，使输出低中频信号IF_IP、IF_IN、IF_QP、IF_QN的幅度相位正交匹配，这将提高低中频射频接收机的镜像抑制比，改善接收机的性能。
(二)方法方案
为实现上述提高低中频射频接收机的镜像抑制比，改善接收机的性能等目的，本发明提供如下方法方案：一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，包括天线、低噪声放大器、频率综合器、混频器、复数带通滤波器、本振信号缓冲器、以及寄存器，所述频率综合器产生I、Q两个支路的本振信号，且所述本振信号缓冲器由缓冲器电路、可编程直流偏置电路以及无源电阻电容网络构成，所述无源电阻电容网络设置有R_N<2：0>、R_P<2:0>端口，所述可编程直流偏置电路设置有D<2：0>端口，所述本振信号缓冲器电路的直流偏置电流源由3bit可控电流源组成，其电流大小由所述寄存器通过端口D<2：0>控制，所述缓冲器的输出带有可编程的无源电阻电容网络，电阻和电容阵列形成无源低通滤波器。
进一步的，所述寄存器通过端口R_N<2：0>、R_P<2:0>、C<2:0>控制电阻、电容阵列的开关关断和闭合来改变接入的电阻和电容的个数并改变无源低通滤波器的截止频率。
进一步的，所述本振信号的正、负极分别接入缓冲器电路的差分输入管，对应的正极接入VINP，且所述无源电阻电容网络的输出OUTP做为正极输出信号接IP或QP，相应的负极接入VINN，且所述无源电阻电容网络的输出OUTN做为负极输出信号接IN或QN。
进一步的，所述I支路和Q支路中本振信号缓冲器的尾电流进行分开调节，且由所述寄存器确定选取一组值来保证幅度相位的匹配，所述I支路和Q支路的电容阵列进行分开调节，且由所述寄存器确定选取一组值来保证幅度相位的匹配。
进一步的，所述混频器由双平衡有源混频器、第一电流可编程直流偏置电路、第二电流可编程直流偏置电路、第一输出可编程电容阵列、第二输出可编程电容阵列构成。
进一步的，所述低噪声放大器输出的RF_P和RF_N分别接入混频器中双平衡有源混频器的RF_P和RF_N端口，且所述本振信号中的IP、QP接入各自混频器电路的LO_P端口，所述本振信号中的IN、QN接入各自混频器电路的LO_N端口，且所述双平衡有源混频器的IF_P在I支路接IF_IP同时接入Q支路的IF_QP，所述双平衡有源混频器IF_N在I支路接IF_IN同时接入Q支路的IF_QN。
进一步的，所述双平衡有源混频器的输入管Mn和Mp的电流分别由寄存器通过端口D_N<2:0>和D_P<2:0>控制3bit电流源阵列I_N和I_P开关的关断和闭合来分别调节、改变两者的电流大小并调节中频输出信号IF_N和IF_P的相位差，且所述第一输出可编程电容阵列、第二输出可编程电容阵列由寄存器通过控制端口C_P<2:0>和C_N<2:0>控制电容阵列开关的关断和闭合来确定接入输出端口的电容个数并调节IF_N和IF_P相位差，所述I支路和Q支路的正负输入管电流和正负极输出信号均分开调节，且通过所述寄存器确定选取一组值来保证输出信号幅度相位的匹配。
(三)有益效果
与现有方法相比，本发明提供了一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，具备以下有益效果：该种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，由于频率综合器产生I、Q两个支路的本振信号，并且I支路和Q支路中本振信号缓冲器的尾电流和电容阵列均可分开调节，并由寄存器确定D<2：0>、R_N<2：0>、R_P<2:0>、C<2:0>选取一组值来保证本振信号幅度相位的匹配，使I、Q两支路本振信号为纯净的正交本振信号，接着通过寄存器分别确定I、Q支路混频器中的D_N<2:0>、D_P<2:0>、C_N<2:0>和C_P<2:0>，I支路和Q支路均可分开调节，来保证中频输出信号幅度相位的匹配，因此在本振信号缓冲器电路保证本振信号正交匹配的情况下，可以保证低中频输出信号也是正交匹配的，因此可以根据实际的偏差和失配，方便快捷地通过寄存器确定每一组调节控制端口的值，使输出低中频信号IF_IP、IF_IN、IF_QP、IF_QN的幅度相位正交匹配，这将大大提高低中频射频接收机的镜像抑制比，同时也能够有效地改善接收机的性能。
附图说明
图1为本发明低中频接收机示意图；
图2为本发明结构缓冲器电路示意图；
图3为本发明结构混频器电路示意图。
图中：1-天线；2-低噪声放大器；3-频率综合器；4-混频器；41-双平衡有源混频器；42-第一电流可编程直流偏置电路；43-第二电流可编程直流偏置电路；44-第一输出可编程电容阵列；45第二输出可编程电容阵列；5-复数带通滤波器；6-本振信号缓冲器；61-缓冲器电路；62-可编程直流偏置电路；63-无源电阻电容网络；7-寄存器。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有方法中的方法方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通方法人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
在实施例一中，如图1-3所示，本实施公开一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，包括天线1、低噪声放大器2、频率综合器3、混频器4、复数带通滤波器5、本振信号缓冲器6、以及寄存器7，由频率综合器3输出的是正交的本振信号，因此需分两路分别混频，所以由电路结构一样的混频器4分别构成两路输入复数带通滤波器5的信号支路，频率综合器3产生I、Q两个支路的本振信号，本振信号在输入混频器4之前分别接一个本振信号缓冲器6，且本振信号缓冲器6由缓冲器电路61、可编程直流偏置电路63以及无源电阻电容网络63构成，对于I、Q任一支路的本振信号而言，其本振信号的正、负极分别接入缓冲器电路61的差分输入管，对应的正极接入VINP，且无源电阻电容网络63的输出OUTP做为正极输出信号接IP或QP，相应的负极接入VINN，且无源电阻电容网络63的输出OUTN做为负极输出信号接IN或QN，无源电阻电容网络63设置有R_N<2：0>、R_P<2:0>端口，可编程直流偏置电路62设置有D<2：0>端口，缓冲器电路61的直流偏置电流源由3bit可控电流源组成，其电流大小由寄存器7通过端口D<2：0>控制，寄存器7可以控制电流源的开关关断和闭合来控制偏置电流的大小，从而通过电流镜控制缓冲器电路61的尾电流大小，改变尾电流的大小可以改变输出本振信号的相位，而I支路和Q支路中本振信号缓冲器6的尾电流可分开调节，并由寄存器7分别选取一组值来保证幅度相位的匹配，本振信号缓冲器6的输出带有可编程的无源电阻电容网络63，电阻和电容阵列形成无源低通滤波器，寄存器7通过端口R_N<2：0>、R_P<2:0>、C<2:0>控制电阻、电容阵列的开关关断和闭合来改变接入的电阻和电容的个数并改变无源低通滤波器的截止频率，这同样可以调节输出本振信号的相位，并且I支路和Q支路的电容阵列可以分开调节，同时还是由寄存器7分别确定选取一组值来保证幅度相位的匹配，通过上述两组可编程开关可以调节I、Q两支路正交本振信号为纯净的正交本振信号；
在实施例一的基础上，根据图1-3，在本振信号调节完成之后，还需要调节混频器4电路本身由于工艺偏差和器件失配带来的中频信号失配，其中混频器4主要由双平衡有源混频器41、第一电流可编程直流偏置电路42、第二电流可编程直流偏置电路43、第一输出可编程电容阵列44、第二输出可编程电容阵列45构成，将低噪声放大器2输出的RF_P和RF_N分别接入混频器4中双平衡有源混频器41的RF_P和RF_N端口，并同时将本振信号中的IP、QP接入各自混频器4电路的LO_P端口，再将IN、QN接入各自混频器4电路的LO_N端口，且将IF_P在I支路接IF_IP同时接入Q支路的IF_QP，而IF_N在I支路接IF_IN同时接入Q支路的IF_QN，由于双平衡有源混频器41的输入管Mn和Mp的电流通过寄存器7控制端口D_N<2:0>和D_P<2:0>来控制3bit电流源阵列I_N和I_P开关的关断和闭合，从而分别调节两者的电流大小并调节中频输出信号IF_N和IF_P的相位差，并且与IF_N和IF_P相连接的第一输出可编程电容阵列44、第二输出可编程电容阵列45可由寄存器7通过控制端口C_P<2:0>和C_N<2:0>来控制电容阵列开关的关断和闭合来确定接入输出端口的电容个数并调节IF_N和IF_P相位差，所以，根据上述能够得出I支路和Q支路的正负输入管电流和正负极输出信号均可分开调节，并通过寄存器7确定选取一组值来保证中频输出信号幅度相位的匹配，因此在本振信号缓冲器6电路保证本振信号正交匹配的情况下，调节I和Q两路混频器差分射频信号输入管的电流和中频输出处的电容阵列可以保证低中频输出信号也是正交匹配的，最终，便可以根据实际的偏差和失配，方便快捷地通过寄存器7确定每一组调节控制端口的值，使输出低中频信号IF_IP、IF_IN、IF_QP、IF_QN的幅度相位正交匹配，这将大大提高低中频射频接收机的镜像抑制比，同时也能够有效地改善接收机的性能。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本方法领域的普通方法人员来说，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 (7)

1.一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，其特征在于：包括天线(1)、低噪声放大器(2)、频率综合器(3)、混频器(4)、复数带通滤波器(5)、本振信号缓冲器(6)和寄存器(7)，所述频率综合器(3)产生I、Q两个支路的本振信号，且所述本振信号缓冲器(6)由缓冲器电路(61)、可编程直流偏置电路(62)以及无源电阻电容网络(63)构成，所述无源电阻电容网络(63)设置有R_N<2：0>、R_P<2:0>端口，所述可编程直流偏置电路(62)设置有D<2：0>端口，所述缓冲器电路(61)的直流偏置电流源由3bit可控电流源组成，其电流大小由所述寄存器(7)通过D<2：0>端口控制，所述本振信号缓冲器(6)的输出带有可编程的无源电阻电容网络(63)，电阻和电容阵列形成无源低通滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，其特征在于：所述寄存器(7)通过端口R_N<2：0>、R_P<2:0>、C<2:0>控制电阻、电容阵列的开关关断和闭合来改变接入的电阻和电容的个数并改变无源低通滤波器的截止频率，从而可以调节本振信号的幅度和相位。
3.根据权利要求1所述的一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，其特征在于：所述本振信号的正、负极分别接入缓冲器电路(61)的差分输入管，对应的正极接入VINP，且所述无源电阻电容网络(63)的输出OUTP做为正极输出信号接IP或QP，相应的负极接入VINN，且所述无源电阻电容网络(63)的输出OUTN做为负极输出信号接IN或QN。
4.根据权利要求1所述的一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，其特征在于：所述I支路和Q支路中本振信号缓冲器(6)的尾电流进行分开调节，且由所述寄存器(7)确定选取一组值来保证幅度相位的匹配，所述I支路和Q支路的电容阵列进行分开调节，且由所述寄存器(7)确定选取一组值来保证幅度相位的匹配。
5.根据权利要求1所述的一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，其特征在于：所述混频器(4)由双平衡有源混频器(41)、第一电流可编程直流偏置电路(42)、第二电流可编程直流偏置电路(43)、第一输出可编程电容阵列(44)、第二输出可编程电容阵列(45)构成。
6.根据权利要求1所述的一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，其特征在于：所述低噪声放大器(2)输出的RF_P和RF_N分别接入混频器(4)中双平衡有源混频器(41)的RF_P和RF_N端口，且所述本振信号中的IP、QP接入各自混频器(4)电路的LO_P端口，所述本振信号中的IN、QN接入各自混频器(4)电路的LO_N端口，且所述双平衡有源混频器(41)的IF_P在I支路接IF_IP同时接入Q支路的IF_QP，所述双平衡有源混频器(41)IF_N在I支路接IF_IN同时接入Q支路的IF_QN。
7.根据权利要求1所述的一种镜像抑制比可调节的射频接收机架构，其特征在于：所述双平衡有源混频器(41)的输入管Mn和Mp的电流由寄存器(7)通过控制端口(D_N<2:0>)和(D_P<2:0>)改变3bit电流源阵列I_N和I_P开关的关断和闭合来分别改变两者的电流大小并调节中频输出信号IF_N和IF_P的相位差，且所述第一输出可编程电容阵列(44)、第二输出可编程电容阵列(45)由寄存器(7)通过控制端口(C_P<2:0>)和(C_N<2:0>)来控制电容阵列开关的关断和闭合，确定接入输出端口的电容个数并调节IF_N和IF_P相位差，所述I支路和Q支路的正负输入管电流和正负极输出信号均分开调节，由所述寄存器(7)确定选取一组值来保证输出信号幅度相位的匹配。
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