CN1628421A - 多波段接收机 - Google Patents

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Abstract

一种用于接收频率处于第一波段或第二波段内的输入信号的多波段接收机。该接收机包含一个混频器，它用于合并频率基本与输入信号相同的放大信号和由本地振荡器所生成的周期信号。该混频器生成中频信号，该中频信号(IF)被输入到一个IF带通滤波器。该IF带通滤波器的中心频率基本等于中频信号的频率。该接收机的特征在于该IF带通滤波器的中心频率基本与放大信号和周期信号的合并模式无关，其中所述合并模式从上部外差模式和下外差模式中选择。

Description

多波段接收机
本发明涉及到如权利要求1的前序部分中所描述的多波段接收机。
在例如IEEE 802.11a和HIPERLAN等国际或国家标准中都对通信网络的工作频段作出了规定。依照HIPERLAN，其工作频段为[2.4～2.5]GHz，而依照IEEE 802.11a，其工作频段为[5.2～5.8]GHz。外差接收机把输入信号的频率变换为中频(IF)信号。这种变换用混频器来实现，其中混频器把输入信号与由本地振荡器生成的信号进行合并。这种合并的结果就是IF信号。该IF信号具有这样的频率，它或是表示在所谓的上外差(upper heterodyne)模式中振荡器频率与输入信号频率的差值，或是表示在所谓的下外差(lower heterodyne)模式中输入信号频率与振荡器频率的差值。一般来讲，用于接收不同频段信号的接收机都配有不同的振荡器，其中每个振荡器用于一个频段或者如果可能的话用于一组频段。降低振荡器的数量具有多种好处，例如降低成本、减小接收机的尺寸、降低用于构建振荡器的电路以及输入电路的复杂度等等。
根据US-A4132952可知这种解决方案。在该专利申请中给出了拥有固定宽带输入滤波器的多波段调谐器。此文档中所描述的接收机被用于接收来自广播视频信号，该广播视频信号位于相互间隔开的两个频段中。对IF频段进行选择，以便改善镜频抑制(image frequencyrejection)。此外，本发明中使用的混频器可以采用上外差模式或下外差模式。在这种情况下采用两个可选择的带通滤波器。第一个带通滤波器用于选择当采用上外差模式时所导致的频率。第二个带通滤波器用于选择当采用下外差模式时所导致的频率。在此值得一提的是，所述振荡器必须是具有最小频率(fmin)和最大频率(fmax)的可变频率振荡器。在所给出的实施例中fmax/fmin的比值大于2。必须注意到：上述比值对于工作在相对较高频率范围(例如GHz)内的振荡器来说实现起来是比较困难的。本地振荡器通常都受电压控制，并且因为在相对较高频率系统中电压范围不足以控制振荡器频率，因此必须低电压操作。而且为了降低成本，一般都期望使用尽可能少的元件。
因此，本发明的一个目的是提供一种成本相对较低的多波段接收机。
根据本发明，这一目的用如权利要求1的前序部分中所描述的设备来实现，该设备的特征在于IF带通滤波器的中心频率基本与放大的信号和周期信号的合并模式无关，其中所述合并模式是从上外差模式和下外差模式中选择的。
在上外差模式中，中频(IF)信号具有这样的频率，该频率代表放大信号的频率与周期信号的频率间的差值。如果放大信号被包含在不同的波段中，则经过仔细选择的IF信号在上外差模式中是fIF＝fRF-fosc，而在下外差模式中是fIF＝fosc-fRF。在上述关系中fIF是IF信号的频率，fosc是由本地振荡器所生成的周期信号的频率，以及fRF是输入信号的频率。这样，用于接收位于不同波段中的信号的接收机只使用一个振荡器。而且由于IF信号的频率并不取决于在混频器内如何合并信号，因此只需要一个中心频率基本等于IF信号频率的带通滤波器。该带通滤波器中可以包含多个镜像干扰抑制(image rejection)滤波器，用于抑制在上外差模式或下外差模式中出现的镜像频率。可以看到，通过使用外部信号，镜像干扰抑制滤波器的调谐频率是可控制的，所述外部信号用于指示是执行上外差模式还是下外差模式。由于使用仅一个IF信号带通滤波器和仅一个本地振荡器，因此所述多波段接收机相对廉价并且易于构建。
参考附图，通过以下对本发明示范实施例的描述，将清楚地看到本发明上述的和其他的特征及好处，其中：
图1描述了根据本发明的多波段接收机的框图；
图2描述了采用根据本发明的多波段接收机的收发机的框图。
图1描述了根据本发明的多波段接收机的框图。该接收机包含输入端I，它用于接收较高频率输入信号Rfin，其中该信号Rfin具有处于第一频段(例如[2.4～2.5]GHz)或第二频段(例如[5.2～5.8]GHz)内的频率fRF。可以通过天线或传感器(比如光电传感器)去接收输入信号。所述输入信号被输入到第一带通滤波器BPF1以及第二带通滤波器BPF2。BPF1的第一中心频率处于第一频段，以及BPF2的第二中心频率处于第二频段。这两个滤波器都是线性滤波器，即其输出端的信号具有所述输入信号的频率fRF。BPF1和BPF2的输出信号被输入到复用器(MUX)30。复用器30受控制信号BS的控制。控制信号BS确定复用器30的哪一个输出信号(即或是BPF1的输出信号或是BPF2的输出信号)被进一步发送给接收机1。可以看到，复用器30选择接收机1的频段。在复用器30的输出端可以得到一个频率为fRF的信号。输入信号RFin的幅度一般都会比较小，因此需要对该信号加以放大。在复用器的输出端所获得的信号在低噪声放大器(LNA)40内被线性放大。在LNA40的输出端所获得的输出信号具有与输入频率即fRF相同的频率，并且其幅度与输入信号成比例，具有更大的幅度。在LNA40的输出端所获得的放大信号被输入到混频器50的第一输入端，该混频器被耦合到LNA40。本地振荡器(OSC)70被耦合到混频器50的第二输入端。本地振荡器70生成频率为fosc的周期信号。该周期信号与LNA40生成的信号合并。混频器50生成信号IF。信号IF的频率即fIF或者是上外差模式中的fIF＝fRF-fosc或者是下外差模式中的fIF＝fosc-fRF。除了中频信号之外，还会生成一种被称作镜像信号的寄生信号。混频器50被耦合到IF带通滤波器60，其中心频率基本等于中频fIF。IF带通滤波器60内还包含镜像干扰滤波器，用于衰减镜像信号的幅度。这些镜像干扰抑制滤波器被调谐到镜像频率，所述镜像频率取决于输入信号频率fRF以及IF信号的频率fIF。镜像干扰抑制滤波器通常为椭圆滤波器、陷波或带阻滤波器，最好使用无源元件来实现。IF带通滤波器60进一步对中频信号IF进行放大，以便补偿在滤波过程中造成的固有损耗。控制信号BS控制IF带通滤波器60，以使得在IF带通滤波器60的输出端获得幅度相对固定、频率基本等于fIF的信号。所述的IF带通滤波器60输出信号的幅度和频率基本与操作模式(即上外差模式和下外差模式)无关。如果输入信号RFin位于波段[2.4～2.5]GHz中或波段[5.2～5.8]GHz中，则合适的中频可以是fIF＝1.5GHz。选择本地振荡器70，使其生成频率fosc位于[5.2～5.4]GHz波段的周期信号。该频率fosc被用来在混频器50内与信号fRF进行合并，以使得IF信号的频率与输入信号RFin的波段无关。当输入信号的频率位于[2.4～2.5]GHz波段内时使用上外差模式，而当输入信号的频率位于[3.7～4.3]GHz波段内时使用下外差模式。可以看到，本地振荡器的调谐比值，即最大振荡频率与最小振荡频率之间的比值相对较低，例如为1.16。即使在使用相对较高频率的时侯，该调谐比值也比较容易实现。此外，接收机1包含仅仅一个振荡器和仅仅一个IF带通滤波器，从而形成较廉价的接收机。现代通信网络使用正交信号，因此可以使用正交本地振荡器。
可以看到，输入信号RFin可以由无线通信系统中的天线生成，它可以是由光网络内中的传感器(例如光检测器)生成的信号，或者可以是利用互耦合(例如磁耦合或电荷耦合)得到的信号。
还可以看到，如果输入信号RFin对应于IEEE 802.11a标准(例如fRF＝5.2GHz)，则接收机1可以按现在这样使用。所以，接收机1可以被用于接收对应于以下三种标准的信号，即：HIPERLAN、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b。
图2中描述了利用根据本发明的多波段接收机1的收发机100的框图。收发机100内包含经可控开关3耦合到发射机2的多波段接收机1。控制信号‘模式’(MODE)确定是以接收模式还是以发送模式来使用收发机100。控制信号‘模式’通常都是二进制信号。在接收模式中，控制信号‘模式’确定把在输入/输出I/O端接收的信号输入到该接收机的输入端I，即开关3把I/O端耦合到该开关的端点R。在发送模式中，控制信号‘模式’确定把发射机2发送的输出信号0输入到I/O端，即开关3把I/O端耦合到该开关的端点T。所述控制信号‘模式’可以是例如电压、电流、电荷的电信号，或者是例如光强度、温度、压力的非电信号。
收发机100适用于发送与上述标准相对应的信号，它相对廉价且相对易于实际实施。
值得注意的是，本发明的保护范围并不局限于在此描述的实施例。本发明的保护范围也并不局限于权利要求中的参考数字。词语“包含”并不排除权利要求中没有提到的其他部件。处于元件之前的词语“一”并不排除多个这种元件。构成本发明一部分的装置可以以专用硬件的形式或可编程处理器的形式来实施。本发明体现在每个新特征或特征的组合。

Claims (6)

1.一种用于接收一个频率处于第一波段或第二波段内的输入信号(RFin)的多波段接收机(1)，该接收机(1)包含混频器(50)，它用于合并频率基本与输入信号(RFin)相同的放大信号(RF)和由本地振荡器(70)所生成的周期信号，该混频器(50)生成中频信号(IF)，该中频信号(IF)被输入到中心频率基本等于中频信号(IF)频率的IF带通滤波器(60)，该接收机(1)的特征在于，IF带通滤波器(60)的中心频率基本与放大信号(RF)和周期信号的合并模式无关，其中所述合并模式从上外差模式和下外差模式中选择。
2.如权利要求1中要求的接收机(1)，其中由本地振荡器(70)所生成的周期信号处于第三波段内，该第三波段基本与所述合并模式无关。
3.如权利要求1中要求的接收机(1)，其中所述第三波段介于第一波段和第二波段之间。
4.如权利要求1中要求的接收机(1)，其中IF带通滤波器(60)中包含多个镜像干扰抑制滤波器，它们用于衰减由混频器(50)造成的镜像频率信号，该IF带通滤波器(60)由控制信号(BS)进行控制。
5.如权利要求1中要求的接收机(1)，其中本地振荡器(70)是正交振荡器。
6.一种包含如权利要求1中要求的接收机(1)的收发机(100)，该收发机(100)中还包含开关装置(3)，它耦合到接收机(1)的输入端(I)和发射机(2)的输出端(0)，该开关装置控制收发机(100)的通信模式，其中所述通信模式从接收模式和发送模式中选择。
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