TW201505383A - 寬頻可調陷波消除 - Google Patents
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Abstract
用於寬頻可調陷波消除之系統及方法,其為被動且不需反饋或前饋電路。包含干擾之輸入頻譜分裂為相互相位差180度之二信號。該較佳信號為使用陷波濾波器濾除該180度相位差之信號,同時原始信號被發送通過延遲線。接著該二信號以功率加法器加總,使得消除與該原始信號180度相位差之干擾信號,並留下該較佳信號。該陷波濾波器可針對不同較佳信號調諧。
Description
本發明大體上關於射頻接收器系統。更特別地,本發明關於接收器,其從較佳信號移除干擾,不需複雜反饋或混合電路。
在商業通訊系統中,射頻干擾(RFI)為熟知現象,尤其是在無線到處涵蓋之市區。大部分射頻(RF)落於電磁頻譜中,範圍從音頻以上至紅外波段。
簡言之,干擾來自較佳信號路徑外部之外源並於較佳信號中產生不必要之人造物。一同源為共通道干擾(CCI),其係於二不同無線電發射器使用相同頻率時發生。在蜂巢式網路中,例如鄰近基地台配賦不同頻率。由於可用頻率有限,接收器偶爾在使用相同頻率之二不同基地台的範圍內,導致接收器性能惡化。基於無線電及電視台或傳輸射頻之任何系統,可發生類似問題。在此狀況下,干擾稱為射頻干擾(RFI)。
另一干擾源為鄰近通道干擾(ACI)。此發生
於接收器檢測到來自鄰近通道之外部功率或頻率時。由發射器發射之外部功率典型地稱為鄰近通道洩漏,為射頻(RF)濾波器之函數。
第三干擾源為共同站台干擾。該干擾源自允許附近頻率信號洩漏至其通帶之不完美接收器。此類型干擾特別挑戰鄰近通道近距離傳輸至試圖接收弱信號之接收器的情況。
難以避免RFI。可能的來源包括刻意傳輸,諸如來自無線電及TV台或行動電話,以及意外輻射,來自電線、電器及其他無線裝置之來源。
典型地,接收器經設計而具各式濾波器以改進其僅拾取較佳信號之能力,然而收發器系統中若干標準及頻帶的整合施予接收器設計嚴峻挑戰。接收器鏈可由嚴峻信號干擾環境中大干擾源或信號阻斷器降低敏感度。此需接收器以某頻率偏移實施阻斷功能而移除具最大干擾功率之RFI。阻斷功能亦須具有抵銷不同頻率阻斷器之靈活性。一種傳統方式為採用外部被動表面聲波(SAW)濾波器將該些阻斷器衰減至可由接收器鏈處理之位準。然而,實際上來說,由於SAW裝置不僅消耗大量印刷電路板(PCB)面積,因而增加電話聽筒尺寸,亦增加成本,幾乎不可能整合多模式、多標準收發器。此外,其使收發器前端之整合及可製造性變複雜。
用於接收器之另一種濾波器為陷波濾波器。其為具窄阻帶之帶阻濾波器用以消除阻帶中部分接收之信
號。目前大部分陷波消除技術係建立在例如反饋或前饋(FF)陷波消除架構上,其通常為窄頻帶且難以作業而具有限陷波消除性能。若干寬頻陷波消除採用非線性傳輸線(NLTL)作為調諧元件。然而,其遭遇額外雜散響應及線性度問題。
習知技藝前饋(FF)干擾消除技術經歷若干問題,包括例如其難以以較高微波/毫米波頻率實施及其僅用於單一信號消除之事實。由於大部分FF干擾消除技術目標為減少相互調變(IM)產物,其使用一或多控制迴路以拒絕阻斷器,且迴路選擇性取決於開放迴路增益而非二路徑之增益匹配。
因此,需干擾消除架構而以使用FF及I/Q混頻器之習知技藝裝置,例如非對稱封閉迴路轉移函數,來解決I/Q增益相位失配及濾波器核心過度雜訊。
寬頻可調陷波消除之系統及方法提供以上及其他目標,該系統及方法為被動且不需習知反饋或前饋電路。包含干擾之輸入頻譜分裂為相互180度相位差之二信號。較佳信號係從一信號濾出,接著加回原始信號,使得180度相位差之干擾信號相互消除。
在一實施例中,所揭露之射頻接收器包括分離器,用於接收包含輸入頻譜之較佳部分及輸入頻譜之干擾部分的輸入信號;延遲線,用於接收來自分離器之第一
輸出;可調陷波濾波器,用於接收來自分離器之第二輸出,第二輸出具有與來自分離器之第一輸出180度相位差,該可調陷波濾波器濾除輸入頻譜之較佳部分並僅輸出干擾部分;以及加法器,用於組合可調陷波濾波器之輸出及延遲線,使得加法器之輸出信號中消除輸入頻譜之干擾部分。
在另一實施例中,射頻接收器之陷波濾波器包括第一寬頻混合耦合器,具耦接至分離器之第一輸出的輸入;第二寬頻混合耦合器,具耦接至加法器的輸出;及第一及第二頻阻濾波器,耦接至第一寬頻混合耦合器之輸出及第二寬頻混合耦合器之輸入。
在任何上述實施例中,頻阻濾波器進一步包括變容器,用於調諧陷波濾波器以濾除輸入頻譜之較佳部分;及偏壓元件,用於改變變容器之等效電容值,使得設定陷波濾波器之中心工作頻率。
在任何上述實施例中,寬頻混合耦合器進一步包括藍澤耦合器;及輸入阻抗,耦接至第一寬頻混合耦合器之輸入及第二寬頻混合耦合器之該輸出的吸收負載,其中,輸入阻抗及吸收負載為50歐姆。
在進一步實施例中,揭露一種實施寬頻信號上陷波消除之方法,該方法包含以下步驟:將包含頻譜之較佳部分及該頻譜之干擾部分的寬頻信號分裂為相位差180度之信號;於延遲線接收來自功率分配器之第一輸出;於可調陷波濾波器接收來自功率分配器之第二輸出,
第二輸出具有與來自第一輸出180度相位差,該可調陷波濾波器濾除輸入頻譜之較佳部分,且僅輸出干擾部分;以及使用功率加法器組合可調陷波濾波器之輸出及延遲線,使得功率加法器之輸出信號中消除頻譜之干擾部分。
10、18、20、24、28、32‧‧‧線
12‧‧‧較佳信號
14‧‧‧干擾信號
16‧‧‧0/180功率分配器
22‧‧‧可調陷波濾波器
26‧‧‧延遲線
30‧‧‧0/0功率加法器
34、36‧‧‧寬頻90度混合耦合器
38、40‧‧‧均衡陷波濾波器元件
52、74‧‧‧電阻性負載
54、64‧‧‧耦接部分
56、66‧‧‧偏置風扇短截
58、68‧‧‧偏壓電壓
60、70‧‧‧可變電容器
62、72‧‧‧變容器等效串聯電阻
78、80‧‧‧電阻器
附圖提供視覺表現,其將用以更完整地說明各式代表實施例,並可供熟悉本技藝之人士用以更佳理解文中所揭露之代表實施例及其固有優點。在該些圖式中,類似標號識別相應元件。
圖1為具向量干擾消除之可調陷波濾波器無線電消除器之方塊圖。
圖2為圖1之均衡可調陷波濾波器之頂級組態之方塊圖。
圖3為圖2之均衡可調陷波濾波器之更詳細圖。
如圖中所示為描繪用途並如以下說明,針對使用向量干擾消除之陷波消除揭露新穎技術。
圖1中顯示依據本發明之實施例的接收器。線10上接收之輸入頻譜包含較佳信號12及干擾信號14。0/180功率分配器16將輸入頻譜10分裂為二線18及20。在實施例中,可使用馬爾尚巴倫分頻器,其後為其輸
出路徑之一者中之180度移相器,實施功率分配器16。在線18上,頻譜與線10上之輸入頻譜同相,同時在線20上,輸入頻譜與線10上之輸入頻譜180度相位差。線20輸入至可調陷波濾波器22,其拒絕來自線10上之輸入頻譜的較佳信號12,使得僅不欲之干擾留在線24上可調陷波濾波器22之輸出的頻譜中。從功率分配器16輸出之線18,輸入至延遲線26。延遲線26經設定而具有與從可調陷波濾波器22延遲相同之延遲時間量。此允許干擾信號之最大消除。延遲線26將來自線18之同相輸入頻譜輸出至線28。
線28上之輸入頻譜及線24上之180度相位差干擾頻譜接著輸入至0/0功率加法器30,其為同相功率結合器。在實施例中,功率加法器30可實施為威爾金森分頻器。因在輸入功率分配器產生之180度相位差,來自二頻譜之干擾信號消除,且僅較佳信號保存在線32上之功率加法器30的輸出。在理想狀況下,線32上將無剩餘干擾信號。然而,實際上消除未完美,所有將有若干殘餘留下,如圖1中所示之干擾信號。為達成最大消除程度,需追蹤二路徑之信號相位及振幅。在輸出加法器,若線24及28上之信號相位確實相互180度相位差,且振幅確實相同,則加總將完全消除干擾信號。若其並非180度相位差,或振幅並非相同,干擾信號將不完全消除。例如可藉由在路徑之一者插入補償可變移相器及衰減器,而實施信號之相位及振幅調整。熟悉本技藝之人士將理解如何將
該些元件插入圖1之電路,以便提供最佳干擾信號消除。通常,其將插入具延遲線、線28之路徑,但無法插入線24。
圖2中顯示可調陷波濾波器22之更詳細圖。陷波濾波器為一種濾波器,通常已知為具窄阻帶之帶阻濾波器。意即陷波濾波器有效地將「陷波」取出輸入信號。大部分陷波濾波器具有匹配阻帶或陷波帶之極差回波損耗或阻抗,結果部分在陷波濾波器接收之信號功率反射回來源。因重新混合返回信號與鏈中其他大信號,在陷波帶反射之信號可惡化整個系統之線性度。為保存良好匹配狀況,本揭露中使用吸收均衡混頻器。如圖2中所見,在均衡陷波濾波器元件38及40之輸入及輸出埠使用寬頻90度混合耦合器34及36。該些混合可使用寬邊耦接設計技術或多級組態實施,以達較佳寬帶寬度作業。在上路徑及下路徑中,陷波濾波器核心相同。如圖2中所見,陷波濾波器核心為頻阻濾波器(BSF)38及40。提供相同BSF確保均衡作業及高拒絕位準。在實施例中,陷波濾波器核心可與半導體基板上其他主動或被動IC組件整合,例如矽(Si)、銦磷(InP)、或砷化鎵(GaAs)基板等。此外,可整合晶片上可調變容器二極體以使陷波濾波器可調而抑制動態改變阻斷器信號。
圖3中顯示圖2之陷波濾波器之實施例的更詳細組態。寬頻混合耦合器34及36為例如藍澤耦合器類型。此類型耦合器提供約2:1之帶寬比。從圖2,頻阻濾
波器38包括耦接部分54、偏置風扇短截56、偏壓電壓58、可變電容器60、變容器等效串聯電阻62及電阻器78。圖2之頻阻濾波器40包括耦接部分64、偏置風扇短截66、偏壓電壓68、可變電容器70、變容器等效串聯電阻72及電阻器80。儘管圖3中已描繪特定電路,本技藝中一般技術之人士將認同可實施組件替代。例如,在實施例中,耦接部分54及64為微帶線(MCLIN)。
寬頻混合耦合器34及36、耦接部分54及64、及變容器60/62及70/72負責寬頻陷波調諧。變容器代表為例如可變電容器60、70及變容器等效串聯電阻62、72,但可使用提供可變電容之任何適當電路。變容器之電壓係分別由風扇短截56、66及偏壓電壓58、68提供。分別針對變容器60及70之偏壓電壓58及68係經由風扇短截56及66注入,其作為部分RF偏壓電路。改變偏壓電壓調諧變容器之等效電容值。因此,其改變陷波濾波器之中心工作頻率。設定陷波濾波器之中心工作頻率以選擇較佳輸入信號。
從下路徑(圖2之頻阻濾波器40)及上路徑(圖2之頻阻濾波器38)組態中失配產生之任何波係於連接至寬頻耦合器之電阻性負載52、74中吸收,取代返回下及上路徑內部,電阻性負載52、74亦連接至陷波濾波器阻斷外之其他外部組件。電阻性負載52及74為例如50歐姆,但可使用任何適當電阻。
以上可調陷波濾波器之模擬展示在帶內及外
優於20dB回波損耗之極佳寬頻阻抗匹配。達成約50MHz之明顯陷波即時帶寬。陷波拒絕位準約25dB。
如圖中為描繪用途所示及如以下所說明,揭露用於具寬頻可調陷波消除之RF接收器的新穎技術。所揭露之方法可應用於其中存在嚴峻信號干擾或阻斷之許多衛星相位陣列、雷達、及商業通訊系統。
文中已詳細說明之代表實施例已藉由範例而非侷限呈現。熟悉本技藝之人士將理解的是可以所說明之實施例的形式及內容實施各式改變,導致等效實施例仍在下列申請項之範圍內。
34、36‧‧‧寬頻90度混合耦合器
52、74‧‧‧電阻性負載
54、64‧‧‧耦接部分
56、66‧‧‧偏置風扇短截
58、68‧‧‧偏壓電壓
60、70‧‧‧可變電容器
62、72‧‧‧變容器等效串聯電阻
78、80‧‧‧電阻器
Claims (20)
- 一種射頻接收器,包含:分離器,用於接收輸入信號,該輸入信號包含輸入頻譜之較佳部分及該輸入頻譜之干擾部分;延遲線,用於接收來自該分離器之第一輸出;可調陷波濾波器,用於接收來自該分離器之第二輸出,該第二輸出具有與來自該分離器之該第一輸出180度相位差,該可調陷波濾波器濾除該輸入頻譜之該較佳部分,且僅輸出該干擾部分;以及加法器,用於組合該可調陷波濾波器之該輸出及該延遲線,使得該加法器之輸出信號中消除該輸入頻譜之該干擾部分。
- 如申請專利範圍第1項之接收器,其中,該陷波濾波器進一步包含:第一寬頻混合耦合器,具有耦接至該分離器之該第一輸出的輸入;以及第二寬頻混合耦合器,具有耦接至該加法器的輸出。
- 如申請專利範圍第2項之接收器,其中,該陷波濾波器進一步包含:第一頻阻濾波器及第二頻阻濾波器,耦接至該第一寬頻混合耦合器之輸出及該第二寬頻混合耦合器之輸入。
- 如申請專利範圍第3項之接收器,其中,該第一頻阻濾波器及該第二頻阻濾波器進一步包含變容器,用於調諧該陷波濾波器以濾除該輸入頻譜之該較佳部分。
- 如申請專利範圍第4項之接收器,其中,該第一頻阻濾波器及該第二頻阻濾波器進一步包含偏壓元件,用於改變該變容器之等效電容值,使得設定該陷波濾波器之中心工作頻率。
- 如申請專利範圍第2項之接收器,其中,該第一寬頻混合耦合器及該第二寬頻混合耦合器進一步包含藍澤(Lange)耦合器。
- 如申請專利範圍第2項之接收器,進一步包含輸入阻抗,耦接至該第一寬頻混合耦合器之輸入及該第二寬頻混合耦合器之該輸出的吸收負載。
- 如申請專利範圍第7項之接收器,其中,該輸入阻抗及該吸收負載為50歐姆。
- 一種實施寬頻信號上陷波消除之接收器,該接收器包含:功率分配器,用於接收該寬頻信號,該寬頻信號包含頻譜之較佳部分及該頻譜之干擾部分,並將該寬頻信號分裂為相位差180度之信號;延遲線,用於接收來自該功率分配器之第一輸出;可調陷波濾波器,用於接收來自該功率分配器之第二輸出,該第二輸出具有與來自該分離器之該第一輸出180度相位差,該可調陷波濾波器濾除該輸入頻譜之該較佳部分,且僅輸出該干擾部分;以及功率加法器,用於組合該可調陷波濾波器之該輸出及該延遲線,使得該功率加法器之輸出信號中消除該頻譜之 該干擾部分。
- 如申請專利範圍第9項之接收器,其中,該陷波濾波器進一步包含:第一寬頻混合耦合器,具有耦接至該功率分配器之該第一輸出的輸入及二輸出;第一頻阻濾波器及第二頻阻濾波器,耦接至該第一寬頻混合耦合器之輸出,每一頻阻濾波器具有輸出;以及第二寬頻混合耦合器,具有耦接至該第一阻濾波器及該第二頻阻濾波器之該等輸出的輸入,及耦接至該功率加法器的輸出。
- 如申請專利範圍第10項之接收器,其中,該第一頻阻濾波器及該第二頻阻濾波器進一步包含變容器,用於調諧該陷波濾波器以濾除該輸入頻譜之不同較佳部分。
- 如申請專利範圍第11項之接收器,其中,該第一頻阻濾波器及該第二頻阻濾波器進一步包含偏壓元件,用於改變該變容器之等效電容值,使得設定該陷波濾波器之中心工作頻率。
- 如申請專利範圍第10項之接收器,其中,該第一寬頻混合耦合器及該第二寬頻混合耦合器進一步包含藍澤耦合器。
- 如申請專利範圍第10項之接收器,進一步包含:輸入阻抗,耦接至該第一寬頻混合耦合器之輸入;以及 吸收負載,在該第二寬頻混合耦合器之該輸出;其中,該輸入阻抗及該吸收負載為50歐姆。
- 一種實施寬頻信號上陷波消除之方法,該方法包含以下步驟:將包含頻譜之較佳部分及該頻譜之干擾部分的該寬頻信號分裂為相位差180度之信號;於延遲線接收來自功率分配器之第一輸出;於可調陷波濾波器接收來自該功率分配器之第二輸出,該第二輸出具有與來自該第一輸出180度相位差,該可調陷波濾波器濾除該輸入頻譜之該較佳部分,且僅輸出該干擾部分;以及使用功率加法器組合該可調陷波濾波器之該輸出及該延遲線,使得該功率加法器之輸出信號中消除該頻譜之該干擾部分。
- 如申請專利範圍第15項之方法,進一步包含以下步驟:提供第一寬頻混合耦合器,具有耦接至該功率分配器之該第一輸出的輸入及二輸出;提供第一頻阻濾波器及第二頻阻濾波器,耦接至該第一寬頻混合耦合器之輸出,每一頻阻濾波器具有輸出;以及提供第二寬頻混合耦合器,具有耦接至該第一阻濾波器及該第二頻阻濾波器之該等輸出的輸入,及耦接至該功率加法器的輸出。
- 如申請專利範圍第16項之方法,其中,該第一頻阻濾波器及該第二頻阻濾波器進一步包含變容器,用於調諧該陷波濾波器以濾除該輸入頻譜之不同較佳部分。
- 如申請專利範圍第17項之方法,其中,該第一頻阻濾波器及該第二頻阻濾波器進一步包含偏壓元件,用於改變該變容器之等效電容值,使得設定該陷波濾波器之中心工作頻率。
- 如申請專利範圍第16項之方法,其中,該第一寬頻混合耦合器及該第二寬頻混合耦合器進一步包含藍澤耦合器。
- 如申請專利範圍第16項之方法,進一步包含以下步驟:提供輸入阻抗,耦接至該第一寬頻混合耦合器之輸入;以及提供吸收負載,在該第二寬頻混合耦合器之該輸出;其中,該輸入阻抗及該吸收負載為50歐姆。
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