CN1868133A - 用于在收发器中对信号进行滤波的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于在通信系统中对信号进行滤波的系统和方法通过有选择地将滤波器沿收发器的发送器路径和接收器路径进行连接而减小对硬件和芯片规模的需求。在操作中,控制器产生控制信号,用于当收发器在发送器模式下时将滤波器沿发送器路径连接,以及用于当收发器在接收器模式下时将滤波器沿接收器路径连接。控制器接着参数另外的信号,用于基于所连接的路径来设置滤波器的一个或多个参数,或者基于收发器的操作模式而不同地安置。在一种变形中,控制器以还控制对发送器和接收器信号的处理的方式来设置耦合到滤波器的其它单元的参数。该系统和方法还特别适合于在具有直接变频结构且一般执行时间复用应用的收发器的前端控制信号的滤波。
Description
技术领域
本发明一般地涉及对信号进行处理,而更具体地涉及用于在通信系统的收发器中对信号进行滤波的系统和方法。
背景技术
收发器是集成的设备,其在通信系统中发送以及接收信号。收发器一般以两种模式之一进行操作。如果收发器在发送期间不能接收信号,则其被称为以半双工模式进行操作。如果收发器在发送期间能够接收信号,则其被称为以全双工模式进行操作。全双工模式收发器组成了所有当今使用的RF收发器的主要的部分,然而,半双工模式收发器仍然执行许多重要的应用。
收发器中的接收器部分包括前端部分以及信号处理部分。前端部分执行基带信号恢复的功能,并且从设计者的角度来说是重要的,因为其噪声系数以及线性将决定收发器的整体性能。信号处理部分根据各种无线标准之一来处理基带信号。
可以使用执行基带信号恢复的方式作为用于分类接收器的基础。如果基带恢复以两个步骤被执行(使用两个本地振荡器信号),则接收器可以被分类为超外差接收器。如果基带恢复以一个步骤来执行(使用一个本地振荡器信号),则接收器可以被分类为零差接收器。
图1显示了以两个下变频(down-conversion)级来恢复基带信号的超外差收发器的接收器部分。在第一下变频级,接收信号与第一振荡器信号(本地振荡器LO1)在混频器1进行混频(mix)以产生中频信号。在第二下变频级,中频信号与第二振荡器信号(LO2)在混频器2进行混频以产生基带信号,其随后被滤波用于输入到接收器的信号处理部分。振荡器信号通过相应的锁相回路电路3和4而被产生,以及多个滤波器5-8与放大器9和10可以被包括以便在沿着基带信号恢复路径的各个级上处理信号。收发器的发送器部分(没有显示)使用两个上变频(up-conversion)级来将基带信号转换为预定的载波频率。
图2显示了零差(直接变频(direct-conversion))收发器的接收器部分,其在一个下变频级恢复基带信号。所述接收器部分包括低噪声放大器11,下变频单元12,以及用于处理相应的I和Q信号的两个基带电路13和14。下变频单元包括混频器15和16,其将来自于低噪声放大器的I和Q信号与本地振荡器(LO)信号的移相形式进行混频,以由此恢复基带信号。与超外差接收器不同,本地振荡器信号被置为接收的信号的频率(即,载波频率)。这导致不用使用中频就可恢复基带信号,因此称为“直接变频”接收器。基带电路使用几个低通滤波器17和18以及可变增益放大器19和20来处理滤波的I和Q信号。从基带电路输出的信号然后通过A/D转换器21和22转换为数字信号,并且输入接收器的信号处理部分。收发器的发送器部分使用单个上变频级来将基带信号转换为预定的载波频率。
超外差收发器当在多模式以及其它应用中被使用时具有缺陷。例如,位于IF混频器之前的滤波器通常为具有高品质因子的带通滤波器。可以看出,很难以集成的形式使用这种滤波器来实现高精确度和低损耗。因此,超外差收发器经常沿着其基带信号恢复路径使用无源滤波器。不幸地是,这些无源滤波器对于支持多种无线协议具有有限的灵活性。
零差(直接变频)接收器作为在移动系统设计者中的接收器的选择而出现,因此其能够实现多模式/多频带的应用。此种类型的接收器也是优选的,因为其可以使用比外差接收器少的硬件来支持各种无线标准(例如,802.11b,GSM,以及蓝牙)。另外,直接变频接收器可以用集成的低通滤波器来替代外差结构中的无源滤波器,例如,所述低通滤波器可以对应于多个高性能模拟滤波器中的任何一个。
由于多种原因,用集成的低通滤波器来替代无源滤波器可以是优选的。例如,尽管SAW以及其它类型的无源滤波器与集成滤波器相比较显示出提高的性能,但是,无源滤波器具有固定的特性,并且因此,诸如通带带宽和中心频率的关键参数不可以被改变。为了克服这个缺点,必需使用多个无源滤波器来支持相等数目的工作带宽以及通信标准。
另一方面,集成滤波器的电特性可以被控制,因而可以提供多项功能。因此,当用在多模式系统中时,单个集成滤波器可以仅通过基于输入信号来改变滤波器的特性而支持多个标准。另外,尽管就线性和灵敏度来说,集成滤波器的性能趋向于低于无源滤波器,但是,这些性能缺陷可以通过将集成滤波器与诸如增益受控放大器的其它电路构建块相结合来克服。
图3显示了集成的模拟低通滤波器的有源RC实现,其通常在直接变频接收器的基带信号恢复部分中用于信道选择目的。此特定的实现是具有串联连接的三个不同的放大器25-27的三阶椭圆滤波器。此滤波器的特性(例如,截止频率)基于为可变电容器C1-C5和电阻R1-R5选择的值而被确定。在此实现中,电容器具有可以变化以改变滤波器的特性的电容。
虽然与无源滤波器相比,使用集成的模拟低通滤波器来实现基带信号恢复是有益的,但是,前面类型的滤波器在用于传统的收发器中时至少具有两个缺点。首先,此类型的滤波器占用过多数量的芯片面积,这可能主要地是由于其电容和电阻的尺寸及空间的要求。这通常破坏了使得电路的接收器部分小型化以及因此使得收发器芯片小型化的能力。
其次,传统收发器沿着其发送器和接收器路径使用分离的基带滤波器。接收器滤波器被用于信道选择以及发送器滤波器被用来从诸如数字至模拟转换器的数字处理块中抑止寄生信号。由于这些滤波器执行非常不同的功能,因此,其经常拥有非常不同的特性。这些特性中的多数可以通过自适应地调谐滤波器来控制。然而,甚至当采用自适应调谐方案时,直接变频的滤波结构以及其它类型的收发器并不是优选的,因为接收器和发送器滤波器仍然作为分离的部件而被实现。使用分离的滤波器基本上会增加收发器的尺寸并因此破坏了小型化。
由于前面的考虑,明显地需要一种这样的系统和方法,其可以被实现以便在通信收发器的发送器和接收器部分中更加有效地对信号进行滤波,并且其可以用比这种类型的传统电路更大的集成程度来实现这种改进的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种与传统的滤波器设计相比更加有效地在收发器的发送器和接收器部分中对信号进行滤波的系统和方法。
本发明的另一个目的是在通信收发器中提供一种滤波结构,其是被更加高度集成的,并因此比在传统通信收发器中使用的滤波结构占用更少的芯片空间。
本发明的另一个目的是减少在通信收发器中对信号进行滤波所需的硬件的数量,以由此实现制造收发器和任何相关主机系统的成本的成比例减少。
本发明这些以及其它目的和优点可以通过提供以下装置来获得:包括滤波器的收发器;有选择地将滤波器连接至发送器路径和接收器路径的连接器;以及基于所述滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置所述滤波器的至少一个参数的控制器。所述连接器优选地包括开关电路,其响应于控制器的输出,用于将滤波器连接到发送器或接收器路径。或者,分离的控制器可以被提供以控制连接器的切换。由控制器调整的参数可以是截止频率、增益、群延迟、以及阻带衰减中的一个或者多个。控制器、连接器以及滤波器优选地被包括在收发器的基带信号恢复部分中,收发器可以具有下变频或者多边频的结构。根据一种变化,附加的电路元件可以被连接到滤波器并且由控制器基于连接路径来调整。这些元件包括放大器和另外的滤波器。
根据另一个实施例,本发明提供一种收发器,其包括滤波器以及控制器,该控制器基于所述收发器的操作模式来设置所述滤波器的至少一个参数。该控制器当收发器在发送器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第一参数,以及当收发器在接收器式下进行操作时将滤波器设置到至少第二参数。第一和第二参数可以是不同的截止频率。可选地,所调整的参数可以是增益、群延迟、或者阻带衰减。收发器还包括连接器,其基于来自于控制器的选择信号输出而有选择地将滤波器连接到发送器路径和接收器路径。
根据另一个实施例,本发明提供一种收发器控制系统,其包括控制器以及耦合到滤波器的连接器。连接器基于来自于控制器的选择信号将滤波器连接至发送器路径和接收器路径之一,以及同一个或者不同的控制器基于收发器的操作模式产生选择信号。控制器还基于连接器将滤波器连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器的至少一个参数。
根据另一实施例,本发明提供了一种用于在收发器中对信号进行滤波的方法,该方法包括:确定收发器的操作模式,以及基于操作模式来设置滤波器的至少一个参数。在设置步骤中,当收发器被确定为在发送器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第一参数,以及当收发器被确定为在接收器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第二参数。第一和第二参数可以是不同的截止频率或者不同的增益、群延迟、或者阻带衰减。该方法还包括基于操作模式将滤波器连接到发送器路径和接收器路径之一。在一种变形中,放大器和/或另外的滤波器被连接到前述滤波器,以及基于收发器的连接状态或者操作模式来设置这些额外的元件的一个或者多个参数。
根据另一个实施例,本发明提供一种用于在收发器中控制信号滤波的方法。该方法包括:产生用于有选择地将滤波器连接到发送器路径和接收器路径的第一信号,以及产生用于基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器的至少一个参数的第二信号。所述第一产生步骤包括确定收发器的操作模式以及基于操作模式产生第一信号。附加的信号可以被产生以基于第一滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来调整耦合到该第一个滤波器的放大器和/或另外的滤波器的参数。这里所描述的本发明的实施例适合于各种收发器,包括但并不限于对信号执行时分复用的收发器。
通过这些实施例以及在下面讨论的其它实施例,本发明有利地重新使用功能构建块在通信收发器中对信号进行滤波,例如,所述通信收发器执行时分复用。这减少了硬件需求并且使得信号处理更加快速以及更加有效率。
附图说明
图1是示出超外差接收器的接收器部分的图;
图2是示出直接变频接收器的接收器部分的图;
图3是示出集成模拟低通滤波器的有源RC实现的图,其可以被用于在直接变频收发器的基带恢复部分中的信道选择;
图4是示出根据本发明的第一实施例的用于在收发器中对信号进行滤波的系统的图;
图5是示出在图4中所示的本发明的系统的第一实施例中所包括的连接器的另一种实现的图;
图6是示出本发明的滤波器的实例的图,其可以被重新配置以在两种操作模式之间切换;
图7是示出图6的滤波器可以被配置用于蓝牙应用的一种方式的图;
图8是示出图7的滤波器的频率特性的图;
图9是示出图6的滤波器可以被配置用于802.11b应用的一种方式的图;
图10是示出图9的滤波器的频率特性的图;
图11是显示根据本发明的一个实施例的用于在收发器中对信号进行滤波的方法中所包括的步骤的流程图;
图12(a)是12(b)是示出根据本发明的第二实施例的滤波器的接收和发送路径为等效电路图;
图13是示出用于重新配置图12(a)和12(b)中所示的滤波器的控制系统的图。
具体实施方式
本发明是用于在通信收发器中滤波信号的系统和方法。不同于其它方案,所述系统和方法使用一个滤波器或者至少其中一部分来沿着收发器的发送器和接收器路径处理信号。这导致基本上增加了处理速度和效率,以及同时减小了在芯片中引入收发器的规模以及成本,因为较少的硬件被使用。另外,为了优化性能,滤波器的特性可以基于是发送器信号还是接收器信号正被处理而被改变,然而,如果需要,相同的滤波器特性可以被用于两种类型的信号。另外,虽然所述滤波器理想地适合用于前端并且更具体地来说,是收发器的基带信号恢复部分,但是,本领域技术人员应当理解,其它位置也是可能的,包括信号处理部分或者在收发器中需要对发送器和接收器信号进行滤波的任何其它位置。
在这里描述的所有实施例中,收发器优选地是包括在无线终端中的,例如无线电话、个人数字助手(PDA)、或者计算器中。然而,本领域技术人员可以预期到,本发明可以适用于任何类型的通信系统,包括但不限制于硬连线的或者光的系统。为此,应当注意,本发明的控制电路可以保持基本不变,而仅此系统的连接和滤波部分可以有所不同,以便兼容被使用的传输媒介(空气、电线、光、等等)的类型,然而这不是必需如此的。另外,滤波器可以是任何已知的类型的,包括但不限于模拟或者数字滤波器、低通、带通或者高通滤波器、单阶或者n阶滤波器、等等。
图4显示了根据本发明的第一实施例的用于在收发器中滤波信号的系统。所述系统包括滤波器101、第一连接器102、第二连接器103以及控制器104。第一连接器选择性地连接滤波器的输入侧至信号线IN(Rx)以及信号线IN(Tx),信号线IN(Rx)承载从天线(未显示)输入的接收器信号,信号线IN(Tx)承载来自于收发器的信号处理部分的信号。第二连接器选择性地连接滤波器的输出侧至信号线OUT(Rx)以及OUT(Tx),信号线OUT(Rx)例如可以最终将滤波的接收器信号传递给收发器的信号处理部分,信号线OUT(Tx)可以最终将滤波的发送器信号传递给之前提及的或者另一个天线。收发器可以具有直接变频结构或者超外差结构,或者如果需要甚至可以是具有其它类型结构的结构。
第一和第二连接器每个可以被形成以包括一个或者多个开关。在图4中,显示的每个连接器包括两个开关SW1以及SW2,分别用于切换至滤波器的接收器信号/来自于滤波器的发送器信号。或者,一个或者两个连接器可以被实现为一个开关的结构,如在图5中所示的那样。在此实现中,在每个连接器中的开关SW被控制,以使得滤波器在第一位置连接至接收器线以及在第二位置被连接至发送器线。虽然模拟开关是优选的,因为其不提供任何非线性,但是,本领域技术人员可以知道,本发明的第一和第二连接器可以通过任何其它选择的连接而被实现。
控制器优选地以协同的方式产生用于控制连接器的信号以及滤波器的一个或者多个参数。这些信号可以基于收发器的操作模式来产生。例如,在半双工收发器中,发送器以及接收器模式是交替执行的,即,收发器不在同一时间发送以及接收信号。因此,发送器滤波器在接收器滤波器无效时有效,而反之亦然。这些操作模式的切换是基于现有技术中已知的控制方案的。执行时间复用通信(例如,802.11b,GSM,以及蓝牙)的收发器以类似的方式执行,即,发送器和接收器部分不会同时起作用,而是在分开的时间被操作。
本发明的控制器检测或者另外接收来自于收发器的其它控制部分的关于在任何指定时间将被执行的操作模式的信号,以及然后,相应地产生信号,用于控制连接器以及滤波器。检测功能可以根据预先编程的特征来实现。例如,基带调制解调器或者主机控制器可以被编程以选择操作模式,以及然后产生给控制器的命令,用于操作连接器以及滤波器。在这种示例性实现中,控制器104可以以无源方式进行操作,而允许从在RF系统外部的主主机控制器给出操作指示。或者,控制器104可以解码输入控制信息以调整滤波器的一个或者多个参数。
控制器优选地产生两种类型的信号。第一类型对应于用于基于收发器的操作模式设置连接器的状态的选择信号。如果收发器操作在接收器模式下,则控制器产生的选择信号设置连接器以使得IN(Rx)以及OUT(Rx)线连接至滤波器。相反地,如果收发器操作在发送器模式下,则控制器产生的选择信号设置连接器以使得IN(Tx)以及OUT(Tx)线连接至滤波器。选择信号优选地一致地或者通过首先设置的输出线而被输出,以便保证滤波的信号沿着适当线路以及以时间协调的方式到达其目的地。
第二种类型的信号设置滤波器的一个或者多个参数以保证其特性匹配被处理的信号的类型。正如之前提到的,对于发送器信号执行的滤波类型可以与对于接收器信号所需的滤波类型是不同的。例如,接收器信号可以被滤波用于信道选择目的,而发送器信号可以被滤波以便抑制从收发器的数字信号处理块(即,D/A转换器)输出的寄生信号。这些不同的滤波目的可能要求不同的滤波特性。相应地,本发明的控制器可以产生信号用于设置滤波器的一个或者多个参数,以便获得所要求的滤波类型:截止频率、增益、群延迟以及阻带衰减。根据要执行的滤波的类型,滤波器可以被设置在例如作为低通滤波器的一种操作模式下,以及在带通或高通滤波器的另一种操作模式。实际上,任何特性都可以通过设置滤波器值来产生。
图6显示了本发明的滤波器的一个示例性实现。此滤波器是以3阶低通Chebyshev滤波器的形式的,其具有分别地连接至连接器102以及103的输入和输出端Vin以及Vout,例如,如在图4中显示的。所述滤波器包括串联连接的操作放大器110、111以及112,例如,放大器110的输出被输入到放大器111的反相输入端,而放大器111的输出被输入到放大器112的反相输入端。放大器112的输出反馈至放大器110的反相输入端,而电阻115位于反馈线路上。每个放大器的非反相输入端连接至可以是接地或者其它值的参考电位。
电阻115连接至由并联连接在放大器110的输出以及反相端的电阻116以及电容117形成的布置。滤波器还包括连接至放大器111的反相输入端的电阻120和121以及电容122,以及电阻123以及124连接至放大器112的反相端。另外,滤波器包括连接至输入端的电容118以及电阻119。在此电路中的电阻以及电容优选地是可变电阻以及可变电容,其值可以基于从控制器104提供的信号改变,因而获得想要的滤波器的频率响应。
图7显示了可以怎样配置Chebyshev滤波器用于蓝牙应用。在这种情况下,控制器104设置电阻以及电容的示例值,以使得滤波器具有500KHz的通带频率、100mdb的通带纹波、650KHz的输出频率Fo、以及1.341的Q因数。在图8中,曲线图被提供来显示滤波器的频率特性(例如,500KHz截止频率)。在此图中,增益曲线200显示带外干扰信号被衰减的方式。曲线210显示带内增益纹波以及群延迟特性。为了减小对期望的信号的损伤,这些是重要的。
图9显示了可以怎样配置Chebyshev滤波器用于802.11b应用。在此情况下,控制器104设置电阻以及电容的示例值,以使得滤波器具有6MHz的通带频率、100mdB的通带纹波、7.799MHz的输出频率Fo、以及1.341的Q因数。在图10中,曲线图被提供以显示滤波器的频率特性(例如,6MHz的截止频率)。在图中,增益曲线22显示带外干扰信号被衰减的方式。滤波器的阶以及类型可以被选择以实现这个衰减。曲线23显示带内增益纹波以及群延迟特性。为了减小对期望的信号的损伤,这些是重要的。
因此,在前面的例子中,控制器104基于滤波器被施加的应用来设置滤波器的值为图7和9中的一个。这包括改变电阻119以及电容117、118、122的值,以及放大器的非反相端的参考电位。
虽然之前提及的滤波器代表本发明的优势应用,但是,其仅被提供用于示例目的。除了重新配置滤波器以在不同的通信协议之间进行切换之外,本发明的系统和方法可以被用于重新配置滤波器以便基本上匹配所需要的任何信号应用或任何特性。
作为另一实例,本发明的控制器可以被实现在收发器中,以根据是发送器信号还是接收器信号被滤波来不同地设置滤波器的特性。在此情况中,发送器滤波特性可以有比接收器滤波器特性相对更宽的截止频率。这是因为发送器滤波器所要抑制的寄生信号位于远离期望的信号的位置。相反,接收器滤波器特性具有窄的截止频率,以便抑制临近信道干扰。
当收发器的操作模式需要从发送器模式变化至接收器模式时,控制器104产生信号用于相应地转换滤波器的特性。在图7以及9中,所述转换包括改变多个电路值。然而,根据应用的复杂性,不同数目和/或类型的电路元件可以被调节。例如,调节可以很简单,包括设置仅一个或者两个元件至新值,以便重新定位截止频率为期望的频率。在较复杂的方案中,调节可以包括设置多个参数。正如之前显示的,滤波器参数的调整优选地与对连接器所作的调节同时执行。
图11是显示根据本发明的第一实施例的用于在收发器中滤波信号的方法中所包括的步骤的流程图。出于说明的目的,这些步骤将参考图4中的系统而被描述。
所述方法的初始步骤包括确定收发器的操作模式,例如,收发器是在接收器模式下还是在发送器模式进行操作的。(块200)。正如先前所提到的,这可以由检测电路执行或者根据例如在半双工收发器中所采用的各个控制操作方案中的任何一个来执行。
第二步包括产生选择信号用于根据在初始步骤中确定的操作模式而沿着发送器路径和接收器路径中的一个来连接滤波器。(块210)。因此,例如,如果收发器在发送器模式下进行操作以及信号被接收,则控制器可以产生选择信号用于沿着收发器的接收器路径连接滤波器。
本方法的第三步骤包括产生信号用于基于在初始步骤确定的操作模式或者可选地基于连接器的连接状态来设置滤波器的特性。(块220)。此步骤可以通过以之前描述的方式改变一个或者多个参数来执行。另外,提请注意,如果需要,第二以及第三步骤可以用颠倒的次序来执行,或者如果期望的话同时执行。
图9显示根据本发明的第二实施例的用于滤波信号的系统。该系统包括沿着发送器以及接收器路径放置的第一连接器301、处理块302以及第二连接器303。第一以及第二连接器可以是与第一实施例中的连接器相同的或者相似的,并且发送器以及接收器路径使用相同标号标识。第二实施例不同于第一实施例在于处理块的配置以及用于控制其而产生的信号。
不同于第一实施例,处理块包括两个滤波器304以及306,其间有放大电路305,该放大器例如可以是可变增益放大器。这些元件中的一个或者多个的值通过调谐和控制电路307而被控制,调谐和控制电路307还可以产生信号用于控制在第一以及第二连接器中的开关。这些值是基于接收器的操作模式而被控制的,例如,滤波器和/或放大器的一个或者多个参数可以根据收发器是在发送器模式还是接收器模式下以及根据这些模式中的每个中所要达到的特定处理目的而被设置为不同值。
虽然仅有两个滤波器以及一个放大器被显示,但是本领域技术人员可以知道,根据本发明,不同数量的这些元件可以被包括在处理块中以及被控制。
图12(a)和12(b)显示了根据本发明的另一个实施例的收发器子系统中包括的滤波器的等效电路图。在等效电路图中,出于概念目的,接收器路径250以及发送器路径260被显示为彼此分开。在图12(a)中显示的接收器模式(Rx)滤波器配置中,滤波器包括两个3阶Butterworth滤波器251和253以及三个可变增益放大器252、254和255,其中的每个放大器都可以有0至20dB的示例性的增益控制范围。在图12(b)中显示的发送器模式(Tx)滤波器配置中,滤波器包括3阶Butterworth滤波器251以及可变增益放大器252,其中在发送模式下,上面提及的其它滤波器和放大器被无效或者被绕过。例如通过根据本发明的切换功能可以实现绕过这些元件。
图13显示了控制器270,其以与开关280、281和290、191同步的方式在其接收器模式和发送器模式之间切换滤波器,所述开关280、281和290、191分别连接至输入和输出端In(Rx)、In(Tx)、Out(Rx)、和Out(Tx)。在接收器模式中,开关280以及290关闭以如图12(a)中显示的那样配置滤波器。然后,控制器产生控制信号以设置Butterworth滤波器251的一个或者多个参数,从而实现用于接收器操作所期望的频率特性。在发送器模式下,开关281和291关闭以如图12(b)中显示的那样配置滤波器。然后,控制器产生控制信号以设置Butterworth滤波器251的一个或者多个参数,从而实现用于发送器模式所期望的频率特性。Butterworth滤波器253以及放大器254和255的参数可以设定为固定值,或者控制器270也可以产生控制信号用于设置这些参数以实现期望的特性。另外,如果需要,控制器可以操作输入和输出端的开关。
通过重新配置单个滤波器来处理收发器的多种操作模式,与其它滤波器设计相比,实现了非常快速的且更加有效率的电路。在发送模式下,涉及接收模式的大部分硬件被关闭而不使用。然而,初始滤波器以及放大器被保留。在接收器模式下,这些相同的元件被重新使用以及连接至附加的硬件。本发明因此重新使用滤波器的许多功能构建块用于不同的操作模式,因而减少硬件的需求并增加信号处理速度。
本发明前述的实施例可以用各种方式中的任一方式而被改变。例如,本发明的滤波器的位置可以沿着收发器的发送器和接收器路径而被改变。例如,沿着接收器路径,滤波器的输入可以连接至下变频混频器或者可变增益放大器的输出,而滤波器的输出可以连接至另外的可变增益放大器的输入或者另外的滤波器的输入。沿着发送器路径,滤波器的输入可以连接到数字至模拟转换器的输出或者可变增益放大器的输出,而滤波器的输出可以连接至另外的滤波器的输入、上变频混频器的输入、或者可变增益放大器的输入。正如之前提及的那样,在优选的应用中,所有前面的元件均位于收发器的前端部分。
另外,在前述实施例中,单个控制器被显示为产生信号用于控制本发明的连接器以及处理块(单滤波器或者滤波器-放大器设计)。如果需要,分离的控制器或者处理元件可以用来产生处理块以及连接器信号。
另外,虽然本发明特别适合于在时间复用的系统中滤波信号,但是本领域技术人员可以理解,本发明可以被应用于在根据其它通信技术进行操作的收发器中滤波信号。
另外,虽然上面讨论了在仅两个操作模式之间的切换,但是,本发明可以通过其控制器以及适当的开关而被改变以重新配置单个滤波器来处理三个或者更多的操作模式。
另外,虽然本发明的滤波器已被描述为实现在收发器中,但是本领域技术人员可以理解,本发明并不限于此特定的应用。相反,本发明的实施例可以应用于其中需要信号滤波的任何多模式系统。
总之,诸如执行时间复用或者半双工应用的收发器的传统收发器使用分离的基带滤波器用于处理发送器和接收器信号。这会有以下不良效果:增加成本以及实现电路所需的芯片面积。通过在发送器以及接收器路径之间共享滤波器,本发明有利地减少了实现其收发器所需的硬件数量。这基本上不会引起任何开销,因为连接器的成本基本上是可忽略的,并且引入连接器基本上没有给信号处理时间增加延迟。另外,通过本发明,用于沿着传统接收器的信号路径构建基带滤波器的大的有源器件以及无源部件(例如,电容以及电阻)被减少或者甚至被去除。因此,与传统收发器拓扑相比,实现收发器所需的芯片面积可以基本上被减少例如几乎50%。
根据前面的公开,本发明的其它修改和变化对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此,虽然仅本发明的特定实施例在这里被具体地描述了,但是,明显地,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行多种修改。
Claims (65)
1.一种收发器,包括:
滤波器;以及
连接器,其有选择地将滤波器连接到发送器路径和接收器路径。
2.根据权利要求1的收发器,还包括:
控制器,其基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器的至少一个参数。
3.根据权利要求2的收发器,其中,所述参数是截止频率、增益、群延迟和阻带衰减中的至少一个。
4.根据权利要求1的收发器,还包括:
第一控制器,其产生指示收发器的操作模式的信号,其中,连接器基于所述信号将滤波器连接到发送器路径和接收器路径之一。
5.根据权利要求4的收发器,其中,控制器在所述信号指示发送器操作模式时将滤波器连接到发送器路径,以及在所述信号指示接收器操作模式时将滤波器连接到接收器路径。
6.根据权利要求4的收发器,还包括:
第二控制器,其基于收发器的操作模式来设置滤波器的至少一个参数。
7.根据权利要求6的收发器,其中,第二控制器基于收发器是在发送器模式还是在接收器模式下进行操作来设置滤波器的所述至少一个参数。
8.根据权利要求6的收发器,其中,所述参数是截止频率、增益、群延迟和阻带衰减中的至少一个。
9.根据权利要求6的收发器,其中,第一控制器和第二控制器是同一控制器。
10.根据权利要求1的收发器,其中,连接器包括用于将滤波器连接到发送器路径和接收器路径的切换电路。
11.根据权利要求1的收发器,还包括:
耦合到滤波器的放大器;以及
控制器,其基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器和放大器的至少一个参数。
12.根据权利要求11的收发器,还包括:
耦合到放大器的另外的滤波器,
其中,控制器基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器、所述另外的滤波器和放大器的至少一个参数。
13.根据权利要求1的收发器,其中,连接器沿着接收器路径的基带信号恢复部分来连接滤波器。
14.根据权利要求13的收发器,其中,基带信号恢复部分基于仅一个下变频而从接收的信号中恢复基带信号。
15.根据权利要求13的收发器,其中,基带信号恢复部分使用仅一个混频器而从接收的信号中恢复基带信号。
16.根据权利要求1的收发器,其中,发送器路径和接收器路径具有直接变频结构。
17.一种收发器,包括:
滤波器;以及
控制器,其基于收发器的操作模式来设置滤波器的至少一个参数。
18.根据权利要求17的收发器,还包括:
连接器,其有选择地将滤波器连接到发送器路径和接收器路径,
其中,控制器当收发器在发送器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第一参数,以及当收发器在接收器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第二参数。
19.根据权利要求18的收发器,其中,第一参数和第二参数是不同的截止频率。
20.根据权利要求17的收发器,其中,所述参数是截止频率、增益、群延迟和阻带衰减中的至少一个。
21.根据权利要求18的收发器,其中,控制器基于所述操作模式来产生选择信号,以及连接器基于所述选择信号将滤波器连接到发送器路径和接收器路径之一。
22.根据权利要求18的收发器,其中,连接器包括至少一个用于将滤波器连接到发送器路径和接收器路径的开关。
23.根据权利要求17的收发器,还包括:
耦合到滤波器的放大器,其中,控制器基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器和放大器的至少一个参数。
24.根据权利要求23的收发器,还包括:
耦合到放大器的另外的滤波器,
其中,控制器基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器、所述另外的滤波器和放大器的至少一个参数。
25.一种收发器控制系统,包括:
控制器;以及
耦合到滤波器的连接器,所述连接器基于来自于控制器的选择信号将滤波器连接到发送器路径和接收器路径之一。
26.根据权利要求25的系统,其中,控制器基于收发器的操作模式来产生选择信号。
27.根据权利要求26的系统,其中,当收发器在发送器模式下进行操作时,选择信号控制连接器将滤波器连接到发送器路径,其中,当收发器在接收器模式下进行操作时,选择信号控制连接器将滤波器连接到接收器路径。
28.根据权利要求25的系统,其中,控制器基于连接器将滤波器连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器的至少一个参数。
29.根据权利要求28的系统,其中,所述参数是截止频率、增益、群延迟和阻带衰减中的至少一个。
30.根据权利要求25的系统,其中,连接器包括至少一个用于将滤波器连接到发送器路径和接收器路径的开关。
31.一种用于在收发器中对信号进行滤波的方法,包括:
确定收发器的操作模式;以及
基于操作模式来设置滤波器的至少一个参数。
32.根据权利要求31的方法,其中,所述设置步骤包括:
当收发器被确定为在发送器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第一参数;以及
当收发器被确定为在接收器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第二参数。
33.根据权利要求32的方法,其中,第一参数和第二参数是不同的截止频率。
34.根据权利要求31的方法,其中,所述参数是截止频率、增益、群延迟和阻带衰减中的至少一个。
35.根据权利要求31的方法,还包括:
基于操作模式将滤波器连接到发送器路径和接收器路径之一。
36.根据权利要求35的方法,其中,所述连接步骤包括:
对于发送器模式,将滤波器连接到发送器路径;以及
对于接收器模式,将滤波器连接到接收器路径。
37.根据权利要求31的方法,其中,所述设置步骤包括:
基于操作模式来设置滤波器和放大器的至少一个参数。
38.根据权利要求37的方法,其中,所述设置步骤包括:
基于操作模式来设置滤波器、另外的滤波器和放大器的至少一个参数。
39.根据权利要求31的方法,其中,滤波器位于收发器的基带信号恢复部分。
40.根据权利要求31的方法,其中,收发器具有直接变频结构。
41.一种用于在收发器中控制信号滤波的方法,包括:
产生用于有选择地将滤波器连接到发送器路径和接收器路径的第一信号;以及
产生用于基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器的至少一个参数的第二信号。
42.根据权利要求41的方法,其中,产生第一信号的步骤包括:
确定收发器的操作模式;以及
基于操作模式来产生第一信号。
43.根据权利要求42的方法,其中,产生第一信号以便当收发器被确定为在发送器模式下进行操作时将滤波器连接到发送器路径,并且其中,产生第一信号以便当收发器被确定为在接收器模式下进行操作时将滤波器连接到接收器路径。
44.根据权利要求41的方法,其中,所述参数是截止频率、增益、群延迟和阻带衰减中的至少一个。
45.根据权利要求41的方法,还包括:
产生用于基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置耦合到滤波器的放大器的增益的第三信号。
46.根据权利要求45的方法,还包括:
产生用于基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置耦合到放大器和滤波器的另外的滤波器的至少一个参数的第四信号。
47.根据权利要求41的方法,其中,滤波器沿着接收器路径的基带信号恢复部分而被定位。
48.根据权利要求41的方法,其中,收发器是直接变频收发器。
49.一种用于在收发器中对信号进行滤波的方法,包括:
确定收发器的操作模式;以及
基于操作模式将滤波器连接到发送器路径和接收器路径之一。
50.根据权利要求49的方法,其中,所述连接步骤包括:
对于发送器模式,将滤波器连接到发送器路径;以及
对于接收器模式,将滤波器连接到接收器路径。
51.根据权利要求49的方法,还包括:
当收发器被确定为在发送器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第一参数,以及当收发器被确定为在接收器模式下进行操作时将滤波器设置到至少第二参数。
52.根据权利要求51的方法,其中,第一参数和第二参数是不同的截止频率。
53.根据权利要求49的方法,其中,所述第一和第二参数是从包括截止频率、增益、群延迟和阻带衰减的组中选择的。
54.根据权利要求49的方法,其中,放大器被耦合到滤波器,以及其中,该方法还包括基于操作模式来设置放大器的增益。
55.根据权利要求54的方法,其中,另外的滤波器被耦合到放大器和滤波器,以及其中,该方法还包括基于操作模式来设置所述另外的滤波器的增益。
56.根据权利要求49的方法,其中,滤波器位于收发器的基带信号恢复部分。
57.根据权利要求49的方法,其中,收发器具有直接变频的结构。
58.一种用于在收发器中对信号进行滤波的方法,包括:
有选择地将滤波器连接到发送器路径和接收器路径;以及
基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置滤波器的至少一个参数。
59.根据权利要求58的方法,还包括:
确定收发器的操作模式,其中,所述连接和设置步骤是基于操作模式来执行的。
60.根据权利要求59的方法,其中,所述连接步骤包括:当收发器在发送器模式下时将滤波器连接到发送器路径,以及当收发器在接收器模式下时将滤波器连接到接收器路径。
61.根据权利要求58的方法,其中,所述参数是截止频率、增益、群延迟和阻带衰减中的至少一个。
62.根据权利要求58的方法,还包括:
基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置被耦合到滤波器的放大器的增益。
63.根据权利要求62的方法,还包括:
基于滤波器被连接到发送器路径还是接收器路径来设置被耦合到放大器和滤波器的另外的滤波器的至少一个参数。
64.根据权利要求58的方法,其中,滤波器位于收发器的基带信号恢复部分。
65.根据权利要求58的方法,其中,收发器具有直接变频结构。
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