CN1204694C - 用于抑制镜像信号的接收器及其方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于抑制镜像信号的接收器，其不需要移相器，与现有的接收器相比需要更少的混频器。因此，避免了由移相器所造成的相位失衡和增益失配，降低了由于混频器中的非线性效应所造成的谐波。

Description

用于抑制镜像信号的接收器及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于抑制镜像信号的接收器及其方法，尤其涉及一种能够消除由增益和相位误差引起的不平衡的用于抑制镜像信号的接收器及其方法。

背景技术

在移动通信系统中，由于承载信息，如音频、数据和图像信息的信号频率是非常低的基带频率，所以必须将其调制成为高频信号以进行传输，并且当信号到达接收器时，必须将其解调为初始频带。根据所使用的RF(射频)信号转换方法的类型，将接收器大体分为外差型和零差型。

在外差方法中，将通过本机振荡器和中频振荡器输入的RF信号转换成为基带信号，并且RF信号经过两次降频变换处理。在外差方法中，由于生成了镜像信号，需要用于抑制镜像信号的镜像滤波器，因此很难使接收器的尺寸最小化。

在用于解决外差方法问题的零差方法中，将所接收的RF信号直接降频变换为基带信号。本机振荡器的工作频率与RF信号的频率相同，这样，可以即时地检测理想信号，而无需经过将RF信号转换成中频(IF)信号的处理。由于零差型接收器不需要用于处理中频的部件，所以可以将其制作得更小和更简单，从而能够用于移动通信终端。

图1显示的是用于大多数通信系统中的普通超外差接收器的结构框图。

如图1所示，通过双工器1将来自天线的RF信号输入到LNA(低噪声放大器)2，在那里将其进行放大，并且发送到镜像抑制滤波器3。镜像抑制滤波器3从放大的RF信号中消除镜像频率，并且将RF信号发送到RF降频混频器4。RF降频混频器4通过将RF信号与RF本机振荡器5提供的本机振荡(LO)频率进行混频，从而将RF信号的频率降频转换为IF频带。中频通过信道选择滤波器6，并且在IF放大器7中进行放大。将经过低噪声放大的IF信号与IF本机振荡器9提供的LO频率在IF降频混频器8中进行混频，将其降频转换成为基带。基带信号经过LPF(低通滤波器)10，并且将其提取为理想信号。

镜像抑制滤波器3是用于混频器输入侧的带通滤波器，通过在混频处理中，消除与参考频率对称的镜像频率成分，从而防止混频器输出端的性能降低。

具有Hartley结构的接收器和具有Weaver结构的接收器可以通过把SSB(单边频带)调制技术应用于外差方法，从而无需使用镜像抑制滤波器而抑制镜像信号。

具有Hartley结构的接收器通过将输入信号分成I信号和Q信号，并且在把Q信号通过移相器后，将I信号与Q信号进行组合，从而抑制镜像信号。具有Weaver结构的接收器通过使用两个振荡器，其频率为ω₁＞＞ω₂，以及一个低通滤波器或者带通滤波器，从而抑制镜像信号。尤其是，具有Weaver结构的接收器使用频率为ω₂的振荡器而不是移相器。

下面参照附图详细描述具有Hartley结构的接收器和具有Weaver结构的接收器。

图2显示的是根据背景技术，具有Hartley结构的接收器。其包括第一混频器12a，用于将RF输入信号与本机振荡器11的输出信号进行混频；第二混频器12b，用于接收从本机振荡器11输出的、由第一移相器13经过π/2移相的信号，并且将其与RF输入信号进行混频；第一和第二低通滤波器14a和14b，分别用于通过从第一混频器12a输出的信号与从第二混频器12b输出的信号的低频带；第二移相器15，用于将从第二低通滤波器14b输出的信号移相π/2，并且进行输出；加法器16，用于将第二移相器15的输出信号与第一低通滤波器14a的输出信号进行相加，并且抑制镜像信号；第三混频器18，用于将加法器16的输出信号与中频振荡器17的输出信号进行混频，并且对经过混频的信号进行降频转换；以及第三低通滤波器19，通过第三混频器18的输出信号中的低频带，从而输出理想信号。

下面描述具有Hartley结构接收器的操作。

通过使用第一移相器13和本机振荡器11，将输入到接收器的RF(射频)信号分成I(余弦)信号和Q(正弦)信号。在第一混频器12a和第二混频器12b中，分别将信号降频转换成为中频。由于在第一和第二低通滤波器14a和14b中，抑制了分别从第一和第二混频器12a和12b输出的I信号(A)和Q信号(B)的高频成分，所以从第一和第二低通滤波器14a和14b中分别输出作为下变频信号的中频信号和镜像信号(C和D)。

由第二移相器15将从第二低通滤波器14b输出的Q信号(D)移相π/2，并且将经过移相的Q信号(E)加到从第一低通滤波器14a输出的I信号(C)上，从而抑制镜像信号。在第三混频器18中，将加法器16的输出信号(F)与中频振荡器17的输出信号进行混频，并且将信号频率进行降频转换。通过第三低通滤波器19对第三混频器18的输出信号进行滤波。第三低通滤波器19输出基带信号。

当输入到接收器的RF输入信号为单音信号A_RFcosω_RFt+A_IMcosω_IMt时，本机振荡器11的输出为A_LO(cosω_LOt)，中频振荡器11的输出为A_IF(cosω_IFt)。下面的公式表示的是在图2中A-F点处的信号。

$A:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\{\cos (2{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{LO}}+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t\}+\frac{A_{\mathrm{IM}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\{\cos (2{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{LO}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t\}$

$B:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\{\sin (2{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{LO}}+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t-\sin {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t\}+\frac{A_{\mathrm{IM}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\{\sin (2{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{LO}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\sin {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t\}$

$C:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}\right)t+\frac{A_{\mathrm{IM}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}\right)t$

$D:-\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\sin {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t\right)+\frac{A_{\mathrm{IM}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\sin {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t\right)$

$E:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t\right)-\frac{A_{\mathrm{IM}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t\right)$

F：A_RF(cosω_IFt)

其中，A_RF是用户所要检测的信号大小，而A_IM是镜像信号的大小。

图3显示的是根据背景技术，具有Weaver结构的接收器。其包括第一混频器22a，用于将RF输入信号与第一频率振荡器21a的输出信号进行混频；第二混频器22b，用于接收从第一频率振荡器21a所输出的、由第一移相器23a经过π/2移相的信号，并且将其与RF输入信号进行混频；第一和第二带通滤波器24a和24b，分别用于对第一混频器22a与第二混频器22b输出的信号进行滤波；第三混频器25a，用于对第一带通滤波器24a的输出信号与第二频率振荡器21b的输出信号进行混频；第四混频器25b，用于接收从第二频率振荡器21b所输出的、由第二移相器23b经过π/2移相的信号，并且将其与第二带通滤波器24b的输出信号进行混频；减法器26，用于从第三混频器25c的输出信号中减去第四混频器25b的输出信号；第五混频器28，用于将减法器26的输出信号与中频振荡器27的输出信号进行混频，并且对经过混频的信号进行降频转换；以及低通滤波器29，通过第五混频器28的输出信号中的低频带，从而输出理想信号。

下面描述具有Weaver结构的接收器的操作。

通过使用第一频率振荡器21a和第一移相器23a，将输入到接收器的RF信号分成I信号和Q信号。在第一和第二混频器22a、22b中，使用从第一频率振荡器21a输出的ω₁频率信号，分别对信号进行混频，并且降频转换成为ω_RF-ω₁频率。由于分别从第一和第二混频器22a、22b输出的I信号(A)和Q信号(B)通过第一和第二带通滤波器24a、24b，从而抑制了所生成的第二镜像信号，其中心频率为第二频率ω₂。此处，第二镜像信号是在将信号降频转换为第二频率ω₂的过程中所生成的镜像信号。

在第三和第四混频器25a、25b中，使用第二频率振荡器21b的信号，分别对第一和第二带通滤波器24a、24b的输出信号(C和D)进行降频转换。从第四混频器25b的输出信号(F)中减去第三混频器25a的输出(E)，以消除中心频率为ω_RF-ω₁-ω₂的镜像信号。将减法器26的输出信号(G)与中频振荡器27的输出信号一起输入到第五混频器28，进行降频转换，通过低通滤波器29，并且作为基带信号进行输出。

当输入到接收器的RF输入信号为A_RFcos(ω₁+ω₂+ω_IF)t+A_IM1cos(ω₁-ω₂-ω_IF)t+A_IM2cos(ω₁+ω₂-ω_IF)t时，第一频率振荡器21a的输出为A_LO(cosω₁t)，第二频率振荡器21b的输出为cosω₂t。下面的公式表示的是在图3中A-G点处的信号。

$A:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}(\cos (2{\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\cos ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t)+\frac{A_{\mathrm{IM}1}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}(\cos (2{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\cos ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t)$

$+\frac{A_{\mathrm{IM}2}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}(\cos (2{\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\cos ({\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t)$

$B:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}(\sin (2{\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t-\sin ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t)+\frac{A_{\mathrm{IM}1}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}(\sin (2{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\sin ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t)$

$+\frac{A_{\mathrm{IM}2}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}(\sin (2{\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t-\sin ({\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t)$

$C:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\cos ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t\right)+\frac{A_{\mathrm{IM}1}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\cos ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t\right)$

$D:-\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\sin ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t\right)+\frac{A_{\mathrm{IM}1}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\left(\sin ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t\right)$

$E:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{4}(\cos (2{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t)+\frac{A_{\mathrm{IM}1}{A}_{\mathrm{LO}}}{4}(\cos (2{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t+\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t)$

$F:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{4}(\cos (2{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t-\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t)-\frac{A_{\mathrm{IM}1}{A}_{\mathrm{LO}}}{4}(\cos (2{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t-\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t)$

$G:\frac{A_{\mathrm{RF}}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\cos {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t+\frac{A_{\mathrm{IM}1}{A}_{\mathrm{LO}}}{2}\cos (2{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}})t$

具有Hartley结构的背景技术接收器通过使用电阻和电容器实现了π/2移相器。由于电阻和电容器的电容会根据频率和环境而改变，所以在移相器中会出现相位失衡，这会导致增益失配。因此，很难精确地抑制镜像信号。

在具有Weaver结构的背景技术接收器中，由于没有使用π/2移相器，所以不会出现诸如相位失衡或者增益失配的问题。然而，存在诸如由于在低通滤波器后的混频处理中的非线性所导致的出现第二镜像和谐波的其它问题。因此，很难精确地匹配信号的相位和大小。

结合上面的参考是为了说明附加或另外的细节、特征和/或技术背景。

发明内容

本发明的一个目的是至少解决前面提及的问题和/或缺点，并至少提供下文所述的优点。

为了解决上述问题，本发明的另一个目的是提供一种用于抑制镜像信号的接收器，其能够消除由于环境变化而导致的相位失衡，并且通过消除由容性元件，如电阻器和电容器所构成的相位转换器，而消除由于相位失配而导致的增益失配。

另外，本发明还有一个目的是提供一种用于抑制镜像信号的接收器，其通过降低作为非线性设备的混频器的数目，降低了由于非线性所导致的谐波影响。

为了全部或部分地实现上述目的，提供了一种用于抑制镜像信号的接收器，包括滤波器单元，用于从射频(RF)输入信号中提取预定带宽的信号；第一信号处理单元，用于将滤波器单元的输出信号与第一频率振荡器的输出信号进行混频，并且输出第一低频信号；第二信号处理单元，用于将滤波器单元的输出信号与第二频率振荡器的输出信号进行混频，并且输出第二低频信号；减法器，用于从第一信号处理单元输出的第一低频信号中减去从第二信号处理单元输出的第二低频信号；第三信号处理单元，用于将减法器的输出信号与第三频率振荡器的输出信号进行混频，并且输出基带信号；其中第一信号处理单元包括：第一混频器，用于将滤波器单元的输出信号与第一频率进行混频，从而对其进行降频变换；以及第一低通滤波器，用于输出第一混频器的输出信号中的低频信号；第二信号处理单元包括：第二混频器，用于将滤波器单元的输出信号与第二频率进行混频，从而对其进行降频变换；以及第二低通滤波器，用于输出第二混频器的输出信号中的低频信号；第三信号处理单元包括：第三混频器，用于将减法器的输出信号与第三频率进行混频，从而对其进行降频变换；以及第三低通滤波器，用于输出第三混频器的输出信号中的低频信号。

为了全部或部分地实现上述目的，还提供了一种用于抑制镜像信号的接收器，包括带通滤波器，用于通过射频(RF)输入信号中的预定频带，其中RF信号包括理想信号和镜像信号；第一混频器，用于将带通滤波器的输出信号与第一频率振荡器的输出信号进行混频；第一低通滤波器，用于输出第一混频器输出信号中的低频信号；第二混频器，用于将带通滤波器的输出信号与第二频率振荡器的输出信号进行混频；第二低通滤波器，用于输出第二混频器输出信号中的低频信号；减法器，用于从第一低通滤波器的输出信号中减去第二低通滤波器的输出信号；第三混频器，用于将减法器的输出信号与第三频率振荡器的输出信号进行混频；第三低通滤波器，用于滤除第三混频器的输出信号中的低频，从而输出理想信号。

为了全部或部分地实现上述目的，还提供了一种用于抑制镜像信号的接收器，包括第一低通滤波器，用于输出射频(RF)输入信号的低频部分，其中RF输入信号包括理想信号和镜像信号；第一减法器，用于从第一低通滤波器的输出信号中减去RF输入信号；第一混频器，用于将第一减法器的输出信号与第一频率振荡器的输出信号进行混频；第二低通滤波器，用于输出第一混频器的输出信号中的低频部分；第二混频器，用于将第一减法器的输出信号与第二频率振荡器的输出信号进行混频；第三低通滤波器，用于输出第二混频器的输出信号中的低频部分；第二减法器，用于从第二低通滤波器的输出信号中减去第三低通滤波器的输出信号；第三混频器，用于将第二减法器的输出信号与第三频率振荡器的输出信号进行混频；第四低通滤波器，用于滤除第三混频器的输出信号中的低频部分，从而输出理想信号。

为了全部或部分地实现上述目的，还提供了一种用于抑制镜像信号的接收器，包括第一信号处理器，利用第一振荡器的输出信号对射频(RF)输入信号中的至少一部分进行降频变换，并且输出第一降频信号；第二信号处理器，利用第二振荡器的输出信号对RF输入信号的至少一部分进行降频变换，并且输出第二降频信号；减法器，用于从第一降频信号中减去第二降频信号，其中，第一信号处理单元包括：第一混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第一振荡器输出的信号进行混频，并且输出第一降频信号；第一低通滤波器，用于对第一降频信号进行滤波；第二信号处理单元包括：第二混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第二振荡器输出的信号进行混频，并且输出第二降频信号；第二低通滤波器，用于对第二降频信号进行滤波。

为了全部或部分地实现上述目的，还提供了一种用于抑制镜像信号的接收器，包括第一信号处理器，用于对射频(RF)输入信号的至少一部分进行降频变换，并且输出第一降频信号；第二信号处理器，用于对RF输入信号的至少一部分进行降频变换，并且输出第二降频信号；减法器，用于从第一降频信号中减去第二降频信号，其中，在输入到减法器之前，第一和第二降频信号都没有进行相移；其中，第一信号处理单元包括：第一混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第一振荡器输出的信号进行混频，并且输出第一降频信号；第一低通滤波器，用于对第一降频信号进行滤波；第二信号处理单元包括：第二混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第二振荡器输出的信号进行混频，并且输出第二降频信号；第二低通滤波器，用于对第二降频信号进行滤波。

为了全部或部分地实现上述目的，还提供了一种从射频(RF)信号中消除无效频率成分的方法，包括：使用从第一振荡器输出的信号，对RF信号的至少一部分进行降频变换，以生成第一降频信号；使用从第二振荡器输出的信号，对RF信号的至少一部分进行降频变换，以生成第二降频信号；从第一降频信号中减去第二降频信号，以生成第三信号。

为了全部或部分地实现上述目的，还提供了一种从射频(RF)信号中消除无效频率成分的方法，包括对RF信号的至少一部分进行降频变换，以生成第一降频信号；对RF信号的至少一部分进行降频变换，以生成第二降频信号；在对第一或第二降频信号进行相移之前，从第一降频信号中减去第二降频信号，以生成第三信号。

本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。所附的权利要求书具体指出了本发明的目的和优点。

附图说明

以下参照附图对本发明进行详细说明，其中相同的标号表示相同的元件。附图中：

图1显示的是背景技术的超外差接收器的结构框图；

图2显示的是根据背景技术，具有Hartley结构的接收器的框图；

图3显示的是根据背景技术，具有Weaver结构的接收器的框图；

图4显示的是根据本发明，用于抑制镜像信号的接收器的第一个优选实施例的框图；

图5A-5G显示的是由图4的接收器所生成的波形的波形图；

图6显示的是根据本发明，用于抑制镜像信号的接收器的第二个优选实施例的框图；

图7A-7C显示的是是由图6的接收器所生成波形的波形图。

优选实施例详细说明

下面将参考附图对根据本发明的用于抑制镜像信号的接收器的实施例进行描述。

图4显示的是根据本发明，用于抑制镜像信号的接收器的第一个优选实施例的框图。

如图4所示，该接收器包括带通滤波器31，用于对RF输入信号进行滤波，从而输出特定频带内的信号；第一混频器33a，用于将带通滤波器31的输出信号与第一频率振荡器32a的输出信号进行混频；第二混频器33b，用于将带通滤波器31的输出信号与第二频率振荡器32b的输出信号进行混频；第一低通滤波器34a，用于通过第一混频器33a的输出信号中的低频部分；第二低通滤波器34b，用于通过第二混频器33b的输出信号中的低频部分；减法器35，用于从第一低通滤波器34a的输出信号中减去第二低通滤波器34b的输出信号；第三混频器37，用于将减法器35的输出信号与第三频率振荡器36的输出信号进行混频；第三低通滤波器38，用于通过并输出第三混频器37的输出信号中的低频部分。

带通滤波器31消除在理想信号的镜像信号的降频转换过程中生成的镜像信号，这里的理想信号是用户要通过第一频率振荡器32a检测的信号。

第一和第二混频器32a、32b分别实现降频转换器的功能，用于根据从第一和第二频率振荡器32a、32b输入的振荡频率，对带通滤波器31的输出信号进行降频转换。

在本发明中，由于没有移相器，所以能够消除在具有Hartley结构的接收器中所出现的相位失衡和增益失配，并且降低了与具有Weaver结构的接收器相关的混频器数目，从而降低了非线性的影响。

下面描述根据本发明，图4中接收器抑制镜像信号的操作。

RF信号包括理想信号、第一镜像信号和第二镜像信号。第二镜像信号是在对理想信号的第一镜像信号进行降频转换时产生的。具体而言，第二镜像信号是关于理想信号的第一镜像信号的镜像信号。由带通滤波器31消除RF输入信号的第二镜像信号，分别将带通滤波器31的输出信号输入到第一和第二混频器33a、33b。

第一混频器33a将带通滤波器31的输出信号与第一频率振荡器32a的ω₁频率信号进行混频，并且进行输出，而第二混频器33b将带通滤波器31的输出信号与第二频率振荡器32a的3ω₁-2ω_RF频率信号进行混频，并且进行输出。具体来讲，分别在第一和第二混频器33a、33b中，对带通滤波器31输出的理想信号和关于理想信号的第一镜像信号进行降频转换。

分别在第一和第二低通滤波器34a、34b中消除第一和第二混频器33a、33b的输出信号中的高频部分，并且在减法器35中对第一低通滤波器34a的输出信号和第二低通滤波器34b的输出信号进行相减。在第一低通滤波器34a的输出信号中，理想信号的中心频率与第一镜像信号的中心频率重叠。在第二低通滤波器34b的输出信号中，输出对应于第一镜像信号的信号。因此，当在减法器35中进行所述减法时，消除了第一镜像信号，而保留了理想信号。

将从减法器35输出的理想信号与第三频率振荡器36的ω_RF-ω₁频率信号进行混频，并且在第三混频器37中进行降频转换。然后通过第三低通滤波器38对理想信号进行滤波，并且进行输出。

下面参考公式1-4和图5A-5G，详细描述用于抑制镜像信号的接收器的操作。

首先，公式1显示的是输入到接收器的包含理想信号、第一镜像信号和第二镜像信号的RF输入信号。

A_RFcosω_RFt+A_IM1cos(2ω1-ω_RF)f+A_IM2cos(4ω1-3ω_RF)t    (1)

其中，A_RF是理想信号的大小，A_IM1是第一镜像信号的大小，A_IM2是第二镜像信号的大小。

在RF输入信号中，通过带通滤波器31输出特定频带的信号，RF输入信号通过具有包含ω_RF和2ω₁-ω_RF的频带的带通滤波器31，并且消除具有中心频率为4ω₁-3ω_RF的第二镜像信号。下面的公式2表示从带通滤波器3 1输出的信号(A)，图5A和5B分别显示的是RF输入信号和从带通滤波器31输出的信号。

A：A_RFcosω_RFt+A_IM1cos(2ω₁-ω_RF)t                 (2)

将带通滤波器31的输出信号(A)输入到第一和第二混频器33a、33b。其中，第一混频器33a将带通滤波器31的输出信号与第一频率振荡器32a的输出信号进行混频，并且进行降频转换。第一频率振荡器32a的输出信号为ω₁频率信号，假设其低于理想信号ω_RF的频率。

另外，第二混频器33c将带通滤波器31的输出信号与第二频率振荡器32b的输出信号进行混频，并且进行降频转换。其中，第二频率振荡器32b的输出信号为3ω₁-2ω_RF频率信号。

公式3和4分别表示第一和第二混频器33a、33b的输出信号(B和C)，而公式5C和5D分别表示输出信号。

$B:\frac{A_{\mathrm{RF}}}{2}(\cos ({\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}})t+\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_1)t)+\frac{A_{\mathrm{IM}1}}{2}(\cos (3{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}})t+\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_1)t)---\left(3\right)$

$C:\frac{A_{\mathrm{RF}}}{2}(\cos (3{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}})t+\cos (3{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-3{\mathrm{\ω}}_1)t)+\frac{A_{\mathrm{IM}1}}{2}(\cos (5{\mathrm{\ω}}_1-3{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}})t+\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_1)t)---\left(4\right)$

其中，分别将具有ω₁频率和大小为1的第一频率振荡器32a输出信号和具有3ω₁-2ω_RF频率和大小为1的第二频率振荡器32b输出信号与带通滤波器31的输出信号进行混频，并且输出作为高频成分和低频成分。其中，ω₁频率的范围是 $\frac{3}{4}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}<{\mathrm{\&omega;}}_1<{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}.$

在这个频率范围内，假设第一频率振荡器32a的信号具有比理想信号低的频率，即，ω₁小于ω_RF，并且假设第二镜像信号的中心频率具有大于0的频率范围，即，第二镜像信号的频率4ω₁-3ω_RF大于0，从而确定频率范围。

分别通过第一和第二低通滤波器34a、34b输出第一和第二混频器33a、33b的输出信号(B和C)的低频部分。公式5和6分别表示第一和第二低通滤波器34a、34b的输出信号，图5E和5F分别表示相应信号。

$D:\frac{A_{\mathrm{RF}}}{2}\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\&omega;}}_1)t+\frac{A_{\mathrm{IM}1}}{2}\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\&omega;}}_1)t---\left(5\right)$

$E:\frac{A_{\mathrm{IM}1}}{2}\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\&omega;}}_1)t---\left(6\right)$

其中，使用低通滤波器34b获得第二低通滤波器34b输出信号(E)，以从第二混频器33b的输出信号中将ω_RF-ω₁频率成分提取为低频部分。

在减法器35中将第一低通滤波器34a的输出信号(D)与第二低通滤波器34b的输出信号(E)进行相减，并且如图5G所示输出理想信号。在第三混频器37中，将减法器35的输出信号(F)与第三频率振荡器36的输出信号进行混频，并且通过第三低通滤波器38进行输出。其中，第三低通滤波器38通过消除高频信号并通过低频信号而输出基带信号。具体来讲，第三频率振荡器36输出ω_RF-ω₁频率信号，而第三低通滤波器38输出具有 大小和中心频率为0的信号。

图6显示的是根据本发明，用于抑制镜像信号的接收器的第二个优选实施例的框图，而图7A-7C是由该接收器所生成波形的波形图。

如图6所示，其包括第一低通滤波器41，用于输出RF输入信号中的低频信号；第一减法器42，用于从第一低通滤波器41的输出信号(M)中减去RF输入信号；第一混频器44a，用于将第一减法器42的输出信号(N)与第一频率振荡器43a的ω₁信号进行混频；第二混频器44b，用于将第一减法器42的输出信号(N)与第二频率振荡器43b的3ω₁-2ω_RF信号进行混频；第二低通滤波器45a，用于输出第一混频器44a的输出信号中的低频信号；第三低通滤波器45b，用于输出第二混频器44b的输出信号中的低频信号；第二减法器46，用于从第二低通滤波器45a的输出信号中减去第三低通滤波器45b的输出信号；第三混频器48，用于将第二减法器46的输出信号与第三频率振荡器47的输出信号进行混频；第四低通滤波器49，用于输出第三混频器48的输出信号的低频部分。

在本发明的第一优选实施例中，如上所述，假设第二镜像信号出现在正的(+)频率范围。然而，在本发明的第二实施例中，假设第二镜像信号出现在负的(一)频率范围。

如图7A所示，RF输入信号包括正频率范围内的理想信号、第一镜像信号、和负频率范围中的第二镜像信号。通过第一低通滤波器41对RF输入信号进行滤波，并且因此而输出第二镜像信号，如图7B所示。

在第一减法器42中，对第一低通滤波器41的输出信号和RF输入信号进行相减，并且输出如图7C所示的信号。具体来讲，输出通过从RF输入信号减去第二镜像信号而得到的信号。

分别在第一混频器44a和第二混频器44b中将第一减法器42的输出信号与第一频率振荡器43a的ω₁信号和第二频率振荡器43b的3ω₁-2ω_RF信号进行混频。对第一混频器44a和第二混频器44b的输出信号的处理与上述与第一个实施例相关的处理相同。

在第二优选实施例中，由于第二镜像信号位于小于0的范围中，所以第一频率振荡器43a的输出信号位于 $\frac{2}{3}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}<{\mathrm{\&omega;}}_1<\frac{3}{4}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}.$ 其中，第二镜像信号的中心频率小于0，并且不与和负的范围相对应的第一镜像信号的中心频率重叠。为了使第二镜像信号的中心频率小于0，需要4ω₁-3ω_RF＜0的条件。为了使第二镜像信号的中心频率不与第一镜像信号的中心频率重叠，需要-2ω₁-ω_RF＜4ω₁-3ω_RF的条件，因此而获得 $\frac{2}{3}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}<{\mathrm{\&omega;}}_1<\frac{3}{4}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}$ 的范围。

如上所述，根据本发明用于抑制镜像信号的接收器的第一实施例和第二实施例，  分别使用位于两个诸如 $\frac{3}{4}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}<{\mathrm{\&omega;}}_1<{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}$ 和 $\frac{2}{3}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}<{\mathrm{\&omega;}}_1<\frac{3}{4}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{RF}}$ 的不同范围的ω₁。然而，当ω₁不在上述的范围内时，也能够使用本发明。另外，能够使用数个ω₁范围，能够改变第一频率振荡器的3ω₁-2ω_RF的+/-符号，能够改变RF输入信号和输入模块的结构。

如上所述，在本发明中，通过取消移相器，能够消除由于电容器改变所造成的相位失衡和增益失配。另外，通过降低非线性设备，即混频器的数目，能够降低由非线性所造成的谐波影响。

上述的实施例和优点仅是示例性的，并不构成对本发明的限定。本发明可以适用于其他类型的设备。本发明的描述仅是说明性的，并不限制权利要求的范围。对于本领域技术人员，显然可以有各种替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，它不仅是结构等同的，也包括同等的结构。

Claims (21)

1.一种用于抑制镜像信号的接收器，包括：

滤波器单元，用于从射频(RF)输入信号中滤除预定带宽范围内的信号；

第一信号处理单元，用于使用第一频率对滤波器单元的输出信号进行处理，并且输出第一频率信号；

第二信号处理单元，用于使用第二频率对滤波器单元的输出信号进行处理，并且输出第二频率信号；

减法器，用于从第一信号处理单元输出的第一频率信号中减去从第二信号处理单元输出的第二频率信号；以及

第三信号处理单元，用于将减法器的输出信号与第三频率进行混频，并且输出基带信号，其中

第一信号处理单元包括：

第一混频器，用于将滤波器单元的输出信号与第一频率进行混频，从而对其进行降频变换；以及

第一低通滤波器，用于输出第一混频器的输出信号中的低频信号；

第二信号处理单元包括：

第二混频器，用于将滤波器单元的输出信号与第二频率进行混频，从而对其进行降频变换；以及

第二低通滤波器，用于输出第二混频器的输出信号中的低频信号；

第三信号处理单元包括：

第三混频器，用于将减法器的输出信号与第三频率进行混频，从而对其进行降频变换；以及

第三低通滤波器，用于输出第三混频器的输出信号中的低频信号。

2.根据权利要求1的接收器，其特征在于，滤波器单元包括带通滤波器。

3.根据权利要求1的接收器，其特征在于，滤波器单元包括：

低通滤波器，用于输出RF输入信号中的低频信号；以及

减法器，用于从低通滤波器输出的低频信号中减去RF输入信号。

4.一种用于抑制镜像信号的接收器，包括：

带通滤波器，用于通过射频(RF)输入信号中的预定频带，其中RF输入信号包括理想信号和镜像信号；

第一混频器，用于将带通滤波器的输出信号与第一频率振荡器的输出信号进行混频；

第一低通滤波器，用于输出第一混频器的输出信号中的低频信号；

第二混频器，用于将带通滤波器的输出信号与第二频率振荡器的输出信号进行混频；

第二低通滤波器，用于输出第二混频器的输出信号中的低频信号；

减法器，用于从第一低通滤波器的输出信号中减去第二低通滤波器的输出信号；

第三混频器，用于将减法器的输出信号与第三频率振荡器的输出信号进行混频；以及

第三低通滤波器，用于滤除第三混频器的输出信号中的低频，从而输出理想信号。

5.根据权利要求4的接收器，其特征在于，镜像信号包括：

关于理想信号的第一镜像信号；以及

关于第一镜像信号的第二镜像信号。

6.根据权利要求4的接收器，其特征在于，带通滤波器排除第二镜像信号。

7.根据权利要求4的接收器，其特征在于，第一频率振荡器输出ω₁频率信号，其比期望的ω_RF频率信号的频率低，第二频率振荡器输出3ω₁-2ω_RF频率信号。

8.根据权利要求7的接收器，其特征在于，第二频率振荡器的3ω₁-2ω_RF频率信号的符号可以是正或负。

9.根据权利要求4的接收器，其特征在于，理想信号和第一低通滤波器输出信号的第一镜像信号具有大致相同的中心频率。

10.根据权利要求4的接收器，其特征在于，第二低通滤波器的输出信号是第一镜像信号，其与第一低通滤波器的输出信号具有大致相同的中心频率。

11.一种用于抑制镜像信号的接收器，包括：

第一低通滤波器，用于输出射频(RF)输入信号中的低频部分，其中RF输入信号包括理想信号和镜像信号；

第一减法器，用于从第一低通滤波器的输出信号中减去RF输入信号；

第一混频器，用于将第一减法器的输出信号与第一频率振荡器的输出信号进行混频；

第二低通滤波器，用于输出第一混频器的输出信号中的低频信号；

第二混频器，用于将第一减法器的输出信号与第二频率振荡器的输出信号进行混频；

第三低通滤波器，用于输出第二混频器的输出信号中的低频信号；

第二减法器，用于从第二低通滤波器的输出信号中减去第三低通滤波器的输出信号；

第三混频器，用于将第二减法器的输出信号与第三频率振荡器的输出信号进行混频；以及

第四低通滤波器，用于仅滤除第三混频器的输出信号中的低频部分，从而输出理想信号。

12.根据权利要求11的接收器，其特征在于，镜像信号包括：

关于理想信号的第一镜像信号；以及

关于第一镜像信号的第二镜像信号。

13.根据权利要求11的接收器，其特征在于，第一低通滤波器和第一减法器一起排除第二镜像信号。

14.根据权利要求11的接收器，其特征在于，第一频率振荡器输出ω₁频率信号，其比期望的ω_RF频率信号的频率低，第二频率振荡器输出3ω₁-2ω_RF频率信号。

15.根据权利要求14的接收器，其特征在于，第二频率振荡器的3ω₁-2ω_RF频率信号的符号可以是正或负。

16.根据权利要求11的接收器，其特征在于，理想信号和第二低通滤波器输出信号的第一镜像信号具有大致相同的中心频率。

17.根据权利要求11的接收器，其特征在于，第三低通滤波器的输出信号是第一镜像信号，其具有与第二低通滤波器的输出信号大致相同的中心频率。

18.一种接收器，包括：

第一信号处理单元，用于对射频(RF)输入信号的至少一部分进行降频变换，并且输出第一降频信号；

第二信号处理单元，用于对RF输入信号的至少一部分进行降频变换，并且输出第二降频信号；

减法器，用于从第一降频信号中减去第二降频信号，其中第一和第二信号处理单元的至少其中之一包括低通滤波器；

其中，

第一信号处理单元包括：

第一混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第一振荡器输出的信号进行混频，并且输出第一降频信号；

第一低通滤波器，用于对第一降频信号进行滤波；

第二信号处理单元包括：

第二混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第二振荡器输出的信号进行混频，并且输出第二降频信号；

第二低通滤波器，用于对第二降频信号进行滤波。

19.根据权利要求18的接收器，还包括第三信号处理单元，用于对从减法器输出的信号进行降频变换，并且输出基带信号，其中，

第三信号处理单元包括：

混频器，用于将减法器的输出信号与第三振荡器的输出信号进行混频；以及

低通滤波器，用于对混频器的输出进行滤波，并且输出基带信号。

20.一种接收器，包括：

第一信号处理单元，用于对射频(RF)输入信号的至少一部分进行降频变换，并且输出第一降频信号；

第二信号处理单元，用于对RF输入信号的至少一部分进行降频变换，并且输出第二降频信号；以及

减法器，用于从第一降频信号中减去第二降频信号，其中，在输入到减法器之前，第一和第二降频信号都不进行相移；其中，

第一信号处理单元包括：

第一混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第一振荡器输出的信号进行混频，并且输出第一降频信号；

第一低通滤波器，用于对第一降频信号进行滤波；

第二信号处理单元包括：

第二混频器，用于将RF信号的至少一部分与从第二振荡器输出的信号进行混频，并且输出第二降频信号；

第二低通滤波器，用于对第二降频信号进行滤波。

21.一种从射频(RF)信号中获得理想频率成分的方法，包括：

使用从第一振荡器输出的信号，对RF信号的至少一部分进行降频变换，以生成第一降频信号；

使用从第二振荡器输出的信号，对RF信号的至少一部分进行降频变换，以生成第二降频信号；以及

从第一降频信号中减去第二降频信号，以生成第三信号。

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