CN1365197A - 在接收机中避免频带干扰波的方法和电路 - Google Patents

Abstract

在一种通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率变频到固定中频时避免在接收机中产生的频带干扰波的方法中,当接收信号的频率在接收频带的低频端时,执行信道设置和路由切换控制,以使接收信号通过低通滤波器。同时公开了一种用于避免频带干扰波的电路。

Description

在接收机中避免频带干扰波的方法和电路

技术领域

本发明涉及用于在接收机中避免频带干扰波的方法和电路，该频带干扰波是在通过使用本机信号振荡器的振荡频率将用于无线电通信的接收频率转换成固定中频(IF)时产生的，更具体地说，本发明涉及用于在接收机中避免在1/2 IF杂散频带产生的干扰波。

背景技术

通常，在用于无线电通信的无线电接收机电路中，当通过使用作为接收机组成部分的变频器把RF频带的接收信号频率转换成IF频带的接收信号后，通过使用作为接收机组成部分的正交解调器从IF频带的接收信号产生基带接收信号，接收机对获得的基带接收信号进行解调，并从解调的接收信号中抽取诸如语音和图象数据的数据。在无线电通信中使用的接收机可以按照从RF频带到IF频带的频率转换次数进行分类。设计成执行一次频率转换的接收机称为外差接收机，而设计成执行两次频率转换的接收机称为双外差接收机。

现在参照图1说明常规外差接收机。

图1示出无线电装置，它包括：接收机120，用于从连接到天线110的天线复用器111接收RF频带的接收信号，并将该接收信号频率转换成基带接收信号；基带信号处理部分130；和发射机140。

在接收机120中，放大器121将RF频带的信号放大，该信号由天线110接收，并由天线复用器111的带通滤波器分离，并且接收频率带通滤波器122仅传送RF频带中信道设置的接收信号中具有接收频率Fr的信号。变频器123通过使用从本机信号振荡器124收到的本机振荡频率F1将具有接收频率Fr的接收信号变频成中频Fi频带的接收信号。IF滤波器125随后只传送具有中频Fi的接收信号。

正交解调部分126接收从基带信号处理部分130反馈的增益控制信号G，并将接收信号的增益控制为预定值。此外，正交解调部分126执行接收信号的正交解调。基带信号处理部分130将IF频带的接收信号变频成基带接收信号。

下面将描述接收机中变为干扰波的频率的出现。

参照图1和图2，变频器123将具有不同频率的两种信号输入非线性电路用于进行频率转换。根据这些信号的输入而输出的频率包括作为输入频率的接收频率Fr、本机振荡频率F1以及两种不同频率的输入之间的和与差频率。一般都知道，变频器123由有源元件组成并且具有非线性特性。如果从变频器123输出的IF频带的接收信号频率由中频Fi表示，则各个频率具有以下关系：

Fi＝F1-Fr                                 ...(1)

变频器123通过使用等式(1)表示的关系将RF频带(频率Fr)的接收信号变频成IF频带(频率Fi)的接收信号。

然而，由于变频器123是具有非线性特性的有源元件，因此由于非线性失真而产生的第二和第三谐波也被输出。

第二和第三谐波具有以下影响。

假定接收机120同时接收了接收频率Fr和干扰波Fu，它们具有下面给出的等式(2)所表示的频率关系：

Fu＝F1-Fi/2                               ...(2)

通过将等式(1)和(2)中的频率Fi和Fr替换为频率Fui和Fu，可获得IF频带的干扰波Fu的输出频率Fui，并且得出了下面给出的等式(3)：

Fui＝F1-Fu

   ＝F1-(F1-Fi/2)

   ＝Fi/2                                 ...(3)

此输出频率Fui的第二谐波表示为

2×Fui＝2×(Fi/2)

      ＝Fi                               ...(4)

也就是说，输出频率Fui的第二谐波在中频Fi的频带中。此问题称为1/2 IF杂散问题，已知为接收灵敏度恶化的原因。

例如，防止由于1/2 IF杂散分量而造成的接收灵敏度恶化的普通已知方法是改进天线复用器111和接收频率带通滤波器122在1/2IF杂散频带的截止特性，并改进变频器123的失真特性。

通过增加变频器123的电流消耗可以实现后一方法，即改进变频器123的失真特性。然而，近来用于无线电通信的许多接收机作为便携式部件而使用电池供电。因此，如果电流消耗增加，则接收机的电池工作时间缩短。因而此技术不能视为是改进。

另一种技术是日本公开特许公报No.1-1666626中公开的接收电路。如图3所示，在此接收电路中，低通滤波器202和高通滤波器203由转换器201和204按照接收频率进行切换，以防止在第一中频未设为是双超外差方案中最大接收频率两倍或更大频率时产生的干扰波。也就是说，此技术的目的是防止在接收频率Fr和干扰波频率Fu的和成为第一中频的条件下的干扰波。

此接收电路包括低通滤波器202和高通滤波器203，并通过使用转换器201和204切换接收频带来接收信号。在此配置中，第一本机信号振荡器207的频率被改变，以便将频率Fi1/2和Fih/2设置为低通滤波器202和高通滤波器203的接收禁止频带，频率Fi1/2和Fih/2分别是第一变频器206转换的第一中频Fi1和Fib的一半。此外，第二变频器212通过改变第二本机信号振荡器213的频率来将第一中频Fi1和Fih转换成单个第二频率Fi2。

如图4A到图4C所示，低通滤波器202的频率特性显示有一个更高的频带来禁止在低频端的频率Fi1/2，而高通滤波器203的频率特性显示有一个更低的频带来禁止在低频端的频率Fih/2。

参照图1描述的常规接收机具有称为1/2 IF杂散问题的接收灵敏度恶化问题。

防止由于1/2 IF杂散问题而使接收灵敏度恶化的一种方法的示例是改进天线复用器111和接收频率带通滤波器122在1/2 IF杂散频带的截止特性。

现在参照图1和图2来描述此方法中的问题。

一般知道，接收频率Fr的频带被设置为相对宽带的带宽Fw，以便确保足够的通信线路或通信容量。这是因为在中频Fi频带中，为了只提取接收信道，只设置一个中频Fi，以便没有超出信道宽度的带宽。

如图2所示，为了传送接收信号而不产生任何损失，天线复用器111和接收频率带通滤波器122需要具有等于或大于带宽Fw的带宽。然而，如果本机振荡频率F1的频带在接收频率Fr附近，即，中频Fi的频带低，1/2 IF杂散频带也接近接收频率Fr的频带。

这种情况下，天线复用器111和接收频率带通滤波器122无法令人满意地截止1/2 IF杂散频带。也就是说，无法确保天线复用器111和接收频率带通滤波器122在1/2 IF杂散频带的足够的截止特性。特别是，如图2所示，当接收机接收在接收频带中最低接收频率Fr时，由1/2 IF杂散分量的引起的干扰波频率Fu最接近接收频带。因此，不能指望天线复用器111和接收频率带通滤波器122将截止或减弱干扰波。

按照参照图3描述的接收电路，照图4A到4C来描述，作为第一中频Fi1和Fih一半的频率Fi1/2和Fih/2，相对于两个接收频带，被设置在低通滤波器202和高通滤波器203的频率特性外，以防止在接收频率Fr与干扰波频率Fu的和成为第一中频Fi1和Fih的条件下出现干扰波。因此，此电路不用于禁止如等式(2)所示的由本机信号振荡器的振荡频率和作为中频一半的频率Fi/2产生的干扰波频率Fu。

发明内容

考虑到上述情况而作出本发明，本发明目的是提供一种用于在接收机中避免1/2 IF杂散频带的干扰波的方法和电路，该方法和电路可防止在接收频带中源于本机信号振荡器振荡频率F1与作为中频一半的频率Fi/2之间差值的干扰频率Fu。

很明显，通过至少在图2所示带宽Fw中的低频端缩小接收频率带通滤波器的带宽，可防止1/2 IF杂散频带中的干扰波Fu。因此，通过使用上述参考中公开的提供多个接收频率带通滤波器的技术来采取下述方式。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供一种避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的方法，其中，当接收信号的频率在接收频带的低频端时，执行信道设置和路由切换控制，以便使所述接收信号通过低通滤波器。

按照本发明的第二方面，提供一种避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的方法，它包括以下步骤：设置多个带通滤波器的带宽，用于划分接收频率的频带，这样，所述本机信号振荡器的振荡频率所产生的频带干扰波的频率落在通频带外；以及把所述多个带通滤波器中的一个切换到对应于所述接收信号的频率的带通滤波器。

按照本发明的第三方面，第二方面中所述通频带外的频率最好是通过将中频一半的频率加到每个所述带通滤波器的所述频带中的最低频率而获得的频率。

按照本发明的第四方面，提供一种用于避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的电路，它包括用于将接收频率的频带划分成多个窄频带的带通滤波器和用于按照对应于信道设置的接收信号的接收频率来切换所述带通滤波器的转换器，其中，所述多个带通滤波器分别具有设置带宽的频率特性，以致所述本机信号振荡器的振荡频率产生的频带干扰波的频率落在通频带外。

按照本发明的第五方面，第四方面中所述多个带通滤波器的带宽中的每一个最好都被设置，以致通过把中频一半的频率加到每个所述频带的最低频率所得到的频率落在所述通频带外。

按照本发明的第六方面，提供一种用于避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的电路，它包括：多个带通滤波器，它们将接收频率的频带划分成多个窄频带，并且它们分别具有被设置的带宽，以致通过将所述中频一半的频率加到每个频带的最低接收频率而得到的频率落在通频带外；转换器，用于按照接收频率来切换所述带通滤波器；以及本机信号振荡器，用于通过按照接收频率来改变所生成的振荡频率而生成固定中频。

从上述每个实施例明白，按照本发明，即使接收机将基于可导致接收灵敏度恶化的1/2 IF杂散分量的干扰波与接收信号同时接收，也不会出现接收灵敏度恶化，并且可执行良好的无线电通信。

这是因为相对于接收频带在低频端独立提供至少一个带通滤波器。因此，即使由1/2 IF杂散分量引起的干扰波接近接收频带，也可充分地从1/2 IF杂散频带中分开低频端带通滤波器的频率特性，并且可使1/2 IF杂散频带落在低频端带通滤波器的完全截止范围。

参照下面详细说明和附图，本领域的技术人员将理解本发明的上述和许多其它目的、特性和优点，其中结合本发明原理的优选实施例作为说明性示例来说明。

附图说明

图1是示出常规接收机示例的功能方框图；

图2是示出图1中接收机处理的频带之间位置关系的示例的图形；

图3是示出与图1所示接收机不同的常规接收机的另一示例的功能方框图；

图4A到4C每个图形示出图3接收电路中处理的带通滤波器的频率特性与干扰频率之间位置关系的示例；

图5是示出按照本发明的接收机的实施例的功能方框图；

图6是示出图5中接收机的一部分的详细示例的功能方框图；以及

图7是示出按照本发明的接收机中处理的频带之间位置关系的示例的图形。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本发明的优选实施例。

图5是示出按照本发明实施例的接收机的功能方框图。图5所示的无线电装置包括：接收机2，用于从连接到天线1的天线复用器11接收无线电频带中的接收信号，并将接收信号变频成基带信号；基带信号处理部分3；以及发射机4。对与本发明无关的功能框的说明从略。

接收机2包括放大器21、在输入侧的转换器22、低通滤波器23、高通滤波器24、在输出侧的转换器25、变频器26、IF滤波器27、正交解调部分28及本机信号振荡器29。

接收机2的放大器21的输入端子连接到天线复用器11的接收信号输出端子。放大器21的输出端子连接到转换器22的输入端子。转换器22的两个输出端子之一连接到低通滤波器23的输入端子，且另一输出端子连接到高通滤波器24的输入端子。低通滤波器23和高通滤波器24的输出端子分别连接到转换器25的输入端子。转换器22和25的切换信号输入端子连接到基带信号处理部分3的切换信号输出端子S。转换器25的输出端子连接到变频器26的RF频带输入端子。

本机信号振荡器29的输出端子连接到变频器26的本机信号输入端子。变频器26的IF频带输出端子连接到IF滤波器27的输入端子。IF滤波器27的输出端子连接到正交解调部分28的输入端子。下面将参照图6来描述正交解调部分28的输入和输出端子的连接。

放大器21是用于接收RF频带信号并对接收信号进行放大的宽带放大器，所述信号是通过天线1接收的并由天线复用器11的带通滤波器分开。转换器22和25按照接收信号的接收频率Fr来对放大器21到低通滤波器23和高通滤波器24之一的接收信号的传送路由进行切换，并在基带信号处理部分3的控制下将信号输出到变频器26。低通滤波器23仅传送两个分开的接收频带的较低频带中的信号分量；高通滤波器24仅传送两个分开的接收频带的较高频带中的信号分量。

变频器26从转换器25接收RF频带中信道设置的接收信号(频率Fr)，并通过使用另外从本机信号振荡器29接收的本机信号(频率F1)将该接收信号变频到IF频带的接收信号(频率Fi)。IF滤波器27仅传送从变频器26接收的IF频带的接收信号(频率Fi)。正交解调部分28由基带信号处理部分3进行反馈控制，并控制从IF滤波器27接收的信号电平，使其变得恒定，从而对IF频带的接收信号进行正交解调。正交解调部分28还将接收信号变频到基带接收信号，并将它发送到基带信号处理部分3。

除参照图5外，下面还参照图6来描述正交解调部分28和基带信号处理部分3。

如图6所示，正交解调部分28包括可变增益放大器31、正交解调器32和本机信号振荡器33。基带信号处理部分3包括信号处理部分34、功率计算部分35、增益控制信号生成部分36和信道控制部分37。

正交解调部分28的可变增益放大器31的输入端子连接到IF滤波器27的输出端子。用于增益控制信号G的可变增益放大器31的输入端子连接到用于增益控制信号G的基带信号处理部分3的输出端子。可变增益放大器31的输出端子连接到正交解调器32的IF频带输入端子。正交解调器32的本机信号输入端子连接到本机信号振荡器33的输出端子。正交解调器32的I和Q分量输出端子分别连接到基带信号处理部分3的I和Q分量输入端子。

在正交解调部分28，可变增益放大器31按照从增益控制信号生成部分36接收的增益控制信号G来控制从IF滤波器27接收的接收信号的增益，并将结果的信号输出到正交解调器32。正交解调器32通过使用输入接收信号和本机信号振荡器33输出的本机信号将IF频带的接收信号变频到基带接收信号。此外，正交解调器32对接收信号进行正交解调，并将结果的信号作为I和Q分量接收信号输出到基带信号处理部分3的信号处理部分34和功率计算部分35。

在基带信号处理部分3，信号处理部分34执行诸如输入接收信号纠错的信号处理，然后抽取诸如语音或图象数据的数据。功率计算部分35计算从正交解调器32输入的接收信号的功率，并将计算结果输出到增益控制信号生成部分36。

如果从功率计算部分35输入的功率计算结果大，则增益控制信号生成部分36通过生成增益控制信号G来控制可变增益放大器31，用于减少可变增益放大器31的增益。另一方面，如果输入的功率计算结果小，则增益控制信号生成部分36通过生成增益控制信号G来控制可变增益放大器31的增益，用于增加可变增益放大器31的增益。因此，可变增益放大器31的增益控制输入到基带信号处理部分3的每个接收信号的功率，使其变得恒定。

信道控制部分37设置接收信道，并执行转换器22和25的路由切换控制。转换器22和25的切换控制如下。如果接收信道在接收频带的低频端，则选择低通滤波器23的路由。如果接收信道在接收频带的高频端，则选择高通滤波器24的路由。

除参照图5和图6外，下面还参照图7来描述此实施例的操作和操作实现的功能。

首先，参照图5，从基站(未示出)发射的信号由天线1接收。天线1接收的接收信号通过天线复用器11输入到放大器21。天线复用器11仅传送预定频率范围的接收信号(频率Fr)，并截止除接收信号外的干扰波。放大器21用预定的增益对接收信号进行放大，并输出放大的信号。

转换器22和25受基带信号处理部分3的信道控制37的切换控制，这样，如果接收信号的频率Fr在接收频带的低频端，则选择低通滤波器23的路由，而如果接收信号的频率Fr在接收频带的高频端，则选择高通滤波器24的路由。

从放大器21输出的接收信号(频率Fr)被输入到转换器22。如上所述，如果接收信号的频率Fr在接收频带的低频端，则信号通过低通滤波器23和转换器25的路由从转换器22输入到变频器26。如果接收信号的频率在接收频带的高频端，则接收信号通过高通滤波器24和转换器25的路由从转换器22输入到变频器26。

如等式(1)所示，变频器26通过使用输入接收信号(频率Fr)和本机信号振荡器29输出的本机信号(频率F1)将RF频带的接收信号(频率Fr)变频到IF频带的接收信号(频率Fi)，并输出该接收信号。从变频器26输出的接收信号(频率Fi)通过IF滤波器27输入到正交解调部分28的可变增益放大器31。

从可变增益放大器31输出的接收信号通过正交解调器32输入到基带信号处理部分3的功率计算部分35。功率计算部分35计算输入接收信号的功率值，并将该功率值通告可变增益放大器31。可变增益放大器31生成增益控制信号G，用于保持每个输入接收信号功率恒定，并将其发送到可变增益放大器31，从而控制其可变增益。因此，如上所述，可变增益放大器31可以用预定增益对接收信号进行放大，并将放大的信号输出到正交解调器32。

图7示出对应于频率Fi的IF频带、对应于接收机2接收的频率Fr范围的接收频带、对应于干扰频率Fu范围的1/2 IF杂散频带及对应于频率F1范围的本机振荡频带。

IF频带的带宽不超过信道宽度，以便仅抽取接收信道。然而，接收频带、1/2 IF杂散频带和本机振荡频带中的每个频带具有与接收频带的带宽Fw相同的带宽Fw，以确保通信线路或通信容量。

这是因为当等式(1)中的中频Fi被固定时，本机振荡频率F1按照接收频率Fr的移动范围进行改变。也就是说，在从信道控制部分37收到控制信号C时，本机信号振荡器29就向变频器26提供本机振荡频率F1，该频率比信道设置的接收频率Fr高出一个中频Fi。

在这样的条件下，为了避免在等式(4)表示的中频Fi的频带内的输出频率的第二谐波，可以避免等式(2)表示的干扰频率Fu。

如图7所示，在接收频率Fr在接收频带的低频端时，由于本机振荡信号的频率F1也存在于本机振荡频带的低频端，1/2 IF杂散频带中干扰波的频率Fu也存在于1/2 IF杂散频带中的低频端。然而，由于低频端的接收频率Fr通过使用低通滤波器23被接收，因此可以指望低通滤波器23充分地截止1/2 IF杂散频带。因而这便可以防止由于1/2 IF杂散分量而使接收灵敏度恶化。

在图7所示的情况下，在高通滤波器24的频率特性中，1/2 IF杂散频带中的干扰频率Fu在频带外。这种情况下，即使高通滤波器在高频端具有1/2 IF杂散频带中的频率特性，由于相对于该高频端的接收频率Fr的干扰频率Fu也在1/2 IF杂散频带的高频端产生，因此在具有通过高通滤波器24传送的接收频率Fr的信号中的干扰波可令人满意地被截止。

按照上述说明，用于接收信号的接收频率带通滤波器的频率范围被分成低频端和高频端。如果中频Fi低，则高频端的本机振荡频带必然接近接收频带。这种情况下，由于1/2 IF杂散频带重叠接收频带，因此可使用许多接收频率带通滤波器，其中每个滤波器具有从低频端到高频端范围的一段小带宽。

Claims (6)

1.一种避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的方法，其中，当接收信号的频率在接收频带的低频端时，执行信道设置和路由切换控制，以便使所述接收信号通过低通滤波器。

2.一种避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的方法，它包括以下步骤：设置多个带通滤波器的带宽，用于划分接收频率的频带，这样，所述本机信号振荡器的振荡频率所产生的频带干扰波的频率落在通频带外；以及把所述多个带通滤波器中的一个切换到对应于所述接收信号的频率的带通滤波器。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述通频带外的频率是通过将中频一半的频率加到每个所述带通滤波器的所述频带中的最低频率而获得的频率。

4.一种用于避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的电路，它包括用于将接收频率的频带划分成多个窄频带的带通滤波器和用于按照对应于信道设置的接收信号的接收频率来切换所述带通滤波器的转换器，其中，所述多个带通滤波器分别具有设置带宽的频率特性，以致所述本机信号振荡器的振荡频率产生的频带干扰波的频率落在通频带外。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于所述多个带通滤波器的带宽中的每一个都被设置，以致通过把中频一半的频率加到每个所述频带的最低频率所得到的频率落在所述通频带外。

6.一种用于避免在通过使用本机信号振荡器的振荡频率把用于无线电通信的接收频率转换成固定中频时在接收机中产生的频带干扰波的电路，它包括：

多个带通滤波器，它们将接收频率的频带划分成多个窄频带，并且它们分别具有被设置的带宽，以致通过将所述中频一半的频率加到每个频带的最低接收频率而得到的频率落在通频带外；

转换器，用于按照接收频率来切换所述带通滤波器；以及

本机信号振荡器，用于通过按照接收频率来改变所生成的振荡频率而生成固定中频。

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