CN1801634A - 带校准电路的低中频无线接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一带校准电路的低中频无线接收机，其包括提供正交相位粗调的高速分频器和提供正交相位细调及幅度调节的混频器。其在高速分频器增加差分偏置电流可调阵列，通过微调偏置电流改变本振占空比，实现镜频干扰相位的粗调，以及在混频器增加电阻负载可调阵列和开关电容负载可调阵列，通过调节电阻负载消除镜频干扰的幅度失配，调节电容负载实现镜频干扰相位的细调。本发明带校准电路的低中频无线接收机的镜频干扰抑制校准电路通过相位的粗、细调和幅度调节有效的改善了由电路、版图不对称及工艺误差导致的相位和幅度的失配，提高了镜频干扰抑制。

Description

带校准电路的低中频无线接收机
技术领域
本发明涉及一种无线通讯接收设备，特别涉及一种低中频无线接收机。
背景技术
随着工艺水平的进步和对系统集成度要求的提高，对低中频接收机(图1)的研究和设计越来越多。低中频接收机将射频信号变换到低中频，再变换到基带，不仅克服了零中频接收机直流干扰问题，而且低中频对滤波器的品质因数要求降低，使滤波器可以片内实现，又克服了传统接收机集成度低的缺点。
低中频接收机的最大缺陷是镜频干扰抑制低。镜频干扰与射频信号在频谱上以本振频率为对称中心，相差两倍的中频频率(图2)。超外差接收机采用高中频，镜频干扰和射频信号在频谱上相隔通常有几百兆，片外的射频选择滤波器(RF Filter)可以有效的抑制镜频干扰，从而降低了对片外镜频滤波器(IR Filter)的要求。而低中频接收机的镜频干扰和射频信号在频谱上只有几兆或十几兆，片外的射频选择滤波器无法抑制镜频干扰。与此同时片内的镜频干扰抑制电路对相位和幅度的失配又非常灵敏，相位和幅度的微小失配就会严重恶化镜频干扰抑制，从而使镜频干扰抑制无法满足系统要求。
图5是一种典型的低中频无线接收机前端框图。电压控制振荡器(VCO)输出频率为2fLO的本振，经二分频器(DIV2)产生频率为fLO的正交本振。正交混频器(Mixer)将二分频器产生的正交本振信号与经过低噪声放大器(LNA)放大的射频信号混频产生正交低中频信号。射频信号和镜频干扰信号经过正交混频器后会落入同一个频带，但正交相位分别为90度和270度。经镜频干扰抑制器(IR Filter)，正交信号被叠加，而正交干扰被抵消。但电路、版图的不对称以及工艺的误差都会导致混频器输出的正交干扰幅度与相位的失配，从而使镜频干扰信号没有办法完全抵消。
因此，采用低中频接收机，必须利用校准电路调节引起镜频干扰抑制恶化的相位和幅度的失配，有效地提高镜频干扰抑制，从而满足系统要求。
发明内容
本发明提供一种带校准电路的低中频无线接收机，其通过相位的粗、细调和幅度调节有效的改善了由电路、版图不对称及工艺误差导致的相位和幅度的失配，提高了镜频干扰抑制。
如图3所示，该低中频无线接收机的电压控制振荡器(VCO)的输出与高速分频器(DIV2)的时钟注入端相连；该高速分频器一输出端与第一混频器的一输入端相连，高速分频器的另一输出端与第二混频器的一输入端相连；射频信号输入低噪声放大器(LNA)；该低噪声放大器的输出端分别与第一混频器、第二混频器(Mixer)的另一输入端相连；第一、第二混频器的输出端分别与镜频干扰抑制器(IR Filter)的输入端相连；镜频干扰抑制器输出正交低中频信号。
本发明带校准电路的低中频无线接收机在高速分频器偏置电路中并联若干组由偏置电流与控制开关相串联的电路。通过控制开关微调Q1、Q2的偏置电压，改变二分频输出正交本振的占空比，从而改变正交混频器输出镜频干扰的正交相位，实现相位粗调。在传统的吉波特混频器负载输出级并联若干组由负载电阻与控制开关相串联的电路。通过控制开关调节混频器输出负载电阻，改变正交混频器输出镜频干扰的正交幅度，实现幅度调节。在传统的吉波特混频器负载输出级并联若干组由负载电容与控制开关相串联的电路。通过控制开关微调正交混频器输出的镜频干扰正交相位。
本发明的带校准电路的低中频无线接收机通过相位的粗、细调和幅度调节有效的改善了由电路、版图不对称及工艺误差导致的相位和幅度的失配，提高了镜频干扰抑制。
附图说明
图1是低中频结构射频接收机框图；
图2是镜频干扰和射频信号在频谱上相对于本振频率的关系框图；
图3是低中频无线接收机前端框图；
图4是传统的高速分频器框图；
图5是本发明增加相位粗调阵列的二分频器框图；
图6是传统的Gilbert混频器框图；
图7是本发明增加相位细调和幅度调节阵列的混频器框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图3所示，在本发明中，电压控制振荡器的输出与高速分频器的时钟注入端相连。如图4所示，传统的高速二分频器由时钟注入级(Q1-Q2)、正交振荡级(Q3-Q6)、负载级(R1-R4)和偏置电路构成。如图5所示，本发明带校准电路的低中频无线接收机，其中高速分频器在传统的高速分频器上增加了两组偏置电流可调阵列，分别位于时钟注入极(Q1、Q2)的基极与直流电压源之间，两偏置电流可调阵列分别由n(n≥1)个带开关的电流源并联组成，通过控制开关微调Q1、Q2的偏置电压，改变二分频输出正交本振的占空比，从而改变正交混频器输出镜频干扰的正交相位、实现相位调节。在本发明中，高速分频器一输出端与第一混频器的一输入端相连，高速分频器的另一输出端与第二混频器的一输入端相连；射频信号输入低噪声放大器；该低噪声放大器的输出端分别与第一混频器、第二混频器的另一输入端相连；第一、第二混频器的输出端分别与该镜频干扰抑制器的输入端相连；该镜频干扰抑制器的输出正交低中频信号。
如图3所示，在本发明中，电压控制振荡器的输出与高速分频器的时钟注入端相连；高速分频器一输出端与第一混频器的一输入端相连，高速分频器的另一输出端与第二混频器的一输入端相连。如图6所示，传统的吉波特混频器由射频驱动级(Q7-Q8)、本振开关级(Q9-Q12)、负载输出级(R1-R2)和偏置电路构成。本发明带校准电路的低中频无线接收机的混频器在传统吉波特混频器的基础上增加了两组正交相位调节电路，两组正交相位调节电路分别由m(m≥1)个带开关的负载电容并联组成，两组正交相位调节电路的一端分别与混频器的两负载输出端相连，另一端接地，该电容负载可调阵列通过控制开关微调正交混频器输出的镜频干扰正交相位。在本发明中，射频信号输入低噪声放大器；该低噪声放大器的输出端分别与第一混频器、第二混频器的另一输入端相连；第一、第二混频器的输出端分别与镜频干扰抑制器的输入端相连；该镜频干扰抑制器的输出正交低中频信号。
如图3所示，在本发明中，电压控制振荡器的输出与高速分频器的时钟注入端相连；高速分频器一输出端与第一混频器的一输入端相连，高速分频器的另一输出端与第二混频器的一输入端相连。如图6所示，传统的吉波特混频器由射频驱动级(Q7-Q8)、本振开关级(Q9-Q12)、负载输出级(R1-R2)和偏置电路构成。本发明带校准电路的低中频无线接收机的混频器在传统吉波特混频器的基础上增加了两组正交幅度调节电路，两组正交幅度调节电路分别由p(p≥1)个带开关的负载电阻并联组成，并分别与混频器的两负载输出端负载(R1、R2)并联，该电阻负载可调阵列通过控制开关调节混频器输出负载电阻，改变正交混频器输出镜频干扰的正交幅度，实现幅度调节。在本发明中，射频信号输入低噪声放大器；该低噪声放大器的输出端分别与第一混频器、第二混频器的另一输入端相连；第一、第二混频器的输出端分别与镜频干扰抑制器的输入端相连；该镜频干扰抑制器的输出正交低中频信号。
本发明优选实施例之一带校准电路的低中频无线接收机为同时带相位粗调、相位细调、幅度调节电路的低中频无线接收机：
如图3所示，在本发明中，电压控制振荡器的输出与高速分频器的时钟注入端相连。如图4所示，传统的高速二分频器由时钟注入级(Q1-Q2)、正交振荡级(Q3-Q6)、负载级(R1-R4)和偏置电路构成。如图5所示，本发明带校准电路的低中频无线接收机，其中高速分频器在传统的高速分频器上增加了两组偏置电流可调阵列，分别位于时钟注入极(Q1、Q2)的基极与直流电压源之间，两偏置电流可调阵列分别由n(n≥1)个带开关的电流源并联组成，通过控制开关微调Q1、Q2的偏置电压，改变二分频输出正交本振的占空比，从而改变正交混频器输出镜频干扰的正交相位，实现相位粗调。在本发明中，高速分频器一输出端与第一混频器的一输入端相连，高速分频器的另一输出端与第二混频器的一输入端相连。如图6所示，传统的吉波特混频器由射频驱动级(Q7-Q8)、本振开关级(Q9-Q12)、负载输出级(R1-R2)和偏置电路构成。如图7所示，本发明带校准电路的低中频无线接收机，其中混频器在传统吉波特混频器的基础上增加了两组正交幅度调节电路和两组正交相位调节电路，两组正交幅度调节电路分别由p(p≥1)个带开关的负载电阻并联组成，并分别与混频器的两负载输出端负载(R1、R2)并联，两组正交相位调节电路分别由m(m≥1)个带开关的负载电容并联组成，两组正交相位调节电路的一端分别与混频器的两负载输出端相连，另一端接地，该电阻负载可调阵列通过控制开关调节混频器输出负载电阻，改变正交混频器输出镜频干扰的正交幅度，实现幅度调节，该电容负载可调阵列通过控制开关微调正交混频器输出的镜频干扰正交相位。在本发明中，射频信号输入低噪声放大器；该低噪声放大器的输出端分别与第一混频器、第二混频器的另一输入端相连；第一、第二混频器的输出端分别与镜频干扰抑制器的输入端相连；该镜频干扰抑制器的输出正交低中频信号。
本发明带校准电路的低中频无线接收机，其中相位粗调、细调和幅度调节互不影响，而且本发明具有电路结构简单、不增加额外的电流功耗等特点，其通过镜频干扰相位的粗调、细调和幅度调节有效的改善了由电路、版图不对称及工艺误差导致的相位和幅度的失配，提高了镜频干扰抑制。

Claims (15)

1、一种带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述低中频无线接收机包括：
低噪声放大器；
电压控制振荡器；
具有时钟注入端、两输出端和正交相位调节电路的高速分频器；
具有两输入端和一输出端的第一混频器、第二混频器；和
镜频干扰抑制器；
所述电压控制振荡器的输出与所述高速分频器的时钟注入端相连；所述高速分频器一输出端与所述第一混频器的一输入端相连，所述高速分频器的另一输出端与所述第二混频器的一输入端相连；射频信号输入所述低噪声放大器；所述低噪声放大器的输出端分别与所述第一混频器、所述第二混频器的另一输入端相连；所述第一、第二混频器的输出端分别与所述镜频干扰抑制器的输入端相连；所述镜频干扰抑制器输出正交低中频信号。
2、根据权利要求1所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述时钟注入端包括正相和反向时钟注入极。
3、根据权利要求1所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述正交相位调节电路为两组差分偏置电流可调阵列。
4、根据权利要求2或3所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述两组差分偏置电流可调阵列，分别位于时钟注入极(Q1、Q2)与直流电压源之间。
5、根据权利要求4所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述偏置电流可调阵列可以由n(n≥1)个带开关的电流源并联组成。
6、一种带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述低中频无线接收机包括：
低噪声放大器；
电压控制振荡器；
具有时钟注入端和两输出端的高速分频器；
具有两输入端、一输出端和正交幅度调节电路的第一混频器、第二混频器；和
镜频干扰抑制器；
所述电压控制振荡器的输出与所述高速分频器的时钟注入端相连；所述高速分频器一输出端与所述第一混频器的一输入端相连，所述高速分频器的另一输出端与所述第二混频器的一输入端相连；射频信号输入所述低噪声放大器；所述低噪声放大器的输出端分别与所述第一混频器、所述第二混频器的另一输入端相连；所述第一、第二混频器的输出端分别与所述镜频干扰抑制器的输入端相连；所述镜频干扰抑制器输出正交低中频信号。
7、根据权利要求6所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述第一、第二混频器为吉波特混频器(Gilbert Mixer)。
8、根据权利要求7所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述正交幅度调节电路为两组电阻负载可调阵列。
9、根据权利要求8所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述两组电阻负载可调阵列分别与所述混频器的两负载输出端负载(R1、R2)并联。
10、根据权利要求9所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述电阻负载可调阵列由p(p≥1)个带开关的负载电阻并联组成。
11、一种带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述低中频无线接收机包括：
低噪声放大器；
电压控制振荡器；
具有时钟注入端和两输出端的高速分频器；
具有两输入端、一输出端和正交相位调节电路的第一混频器、第二混频器；和
镜频干扰抑制器；
所述电压控制振荡器的输出与所述高速分频器的时钟注入端相连；所述高速分频器一输出端与所述第一混频器的一输入端相连，所述高速分频器的另一输出端与所述第二混频器的一输入端相连；射频信号输入所述低噪声放大器；所述低噪声放大器的输出端分别与所述第一混频器、所述第二混频器的另一输入端相连；所述第一、第二混频器的输出端分别与所述镜频干扰抑制器的输入端相连；所述镜频干扰抑制器输出正交低中频信号。
12、根据权利要求11所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述第一、第二混频器为吉波特混频器(Gilbert Mixer)。
13、根据权利要求12所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述正交相位调节电路为两组电容负载可调阵列。
14、根据权利要求13所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述两组电容负载可调阵列一端接地，另一端分别与所述混频器的两负载输出端相连。
15、根据权利要求14所述的带校准电路的低中频无线接收机，其特征在于：所述电容负载可调阵列由m(m≥1)个带开关的负载电容并联组成。
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