[發明專利]零中頻的載波自適應濾波方法和系統以及零中頻接收機

有效

• 申請號: 200910244566.8
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN101764625A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 何梁
• 申請（專利權）人: 北京北方烽火科技有限公司
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04B7/26
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理事務所(普通合伙) 11304
• 代理人: 王學強

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種零中頻的載波自適應濾波方法 和系統以及零中頻接收機。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術的飛速反戰，無線通信系統產品越來越普及， 成為當今人類信息社會發展的重要組成部分。射頻接收機位于無線通信系統 的最前端，其結構和性能直接影響著整個通信系統。優化設計結構和選擇合 適的制造工藝，以提高系統的性能價格比，是射頻工程師追求的方向。

零中頻接收機因不需要片外高Q值帶通濾波器、可以實現單片集成而受 到人們的廣泛重視。具體地，請參見圖1所示的零中頻接收機的結構框圖。 零中頻接收機的結構較超外差接收機簡單很多。其工作過程如下：接收到的 射頻信號經帶通濾波器(RF?BPF)和低噪聲放大器(LNA)放大后，與互為 正交的兩路本振信號混頻，分別產生同相和正交兩路基帶信號，由于本振信 號頻率與射頻信號頻率相同，因此混頻后直接產生基帶信號。同相和正交兩 路基帶信號分別經過各自對應的低通濾波器(LPF)和可變增益放大器(VGA)， 以完成信道選擇和增益調整功能。由此可見，零中頻接收機最吸引人之處在 于下變頻過程中不需要經過中頻，且鏡像頻率就是射頻信號本身，不存在鏡 像頻率干擾，可以省去原超外差結構中必需的鏡像抑制濾波器及中頻濾波器 均可省略，這樣，一方面取消了外部元件，有利于系統的單片繼承，降低成 本，另一方面，系統所需的電路模塊以及外部節點數減少，降低了接收機的 功耗，并減小了射頻信號受外部干擾的機會。

但是零中頻接收機本身也存在缺陷，例如直流偏差、本振泄露和IQ失衡 等。

具體地，對于本振泄露，如圖2所示，零中頻結構的本振頻率與信號頻 率相同，如果混頻器的本振口與射頻口之間的隔離性能不好，本振信號就很 容易從混頻器的射頻口輸出，再通過低噪聲放大器泄漏到天線，輻射到空間， 形成對鄰道的干擾。

對于直流偏差，直流偏差是零中頻方案特有的一種干擾，它是由自混頻 (Self-Mixing)引起的，泄漏的本振信號可以分別從低噪放的輸出端、濾波器的 輸出端及天線端反射回來，或泄漏的信號由天線接收下來，進入混頻器的射頻 口。它和本振口進入的本振信號相混頻，差拍頻率為零，即為直流。同樣，進入低 噪放的強干擾信號也會由于混頻器的各端口隔離性能不好而漏入本振口，反過 來和射頻口來的強干擾相混頻，差頻為直流。這些直流信號將疊加在基帶信號 上，并對基帶信號構成干擾，被稱為直流偏差。直流偏差往往比射頻前端的噪聲 還要大，使信噪比變差，同時大的直流偏差可能使混頻器后的各級放大器飽和， 無法放大有用信號。當自混頻隨時間發生變化時，直流偏差問題將變得十分復 雜。這種情況可在下面的條件下發生：當泄漏到天線的本振信號經天線發射 出去后又從運動的物體反射回來被天線接收，通過低噪放進入混頻器，經混頻 產生的直流偏差將是時變的。

對于I/Q失配，采用零中頻方案進行數字通信時，如果同相和正交兩支路 不一致，例如混頻器的增益不同，兩個本振信號相位差不是嚴格的90°，會引起 基帶I/Q信號的變化，即產生I/Q失配問題。I/Q失配在基帶上的表現也是出 現一個直流偏置。以前I/Q失配問題是數字設計時的主要障礙，隨著集成度的 提高，I/Q失配雖已得到相應改善，但設計時仍應引起足夠的重視。

針對直流偏差，現有技術中常用的方法是交流耦合(AC?Coupling)。將下 變頻后的基帶信號用電容隔直流的方法耦合到基帶放大器，以此消除直流偏差 的干擾。對于直流附近集中了比較大能量的基帶信號，這種方法會增加誤碼率， 不宜采用。因此減少直流偏差干擾的有效方法是將欲發射的基帶信號進行適 當的編碼并選擇合適的調制方式，以減少基帶信號在直流附近的能量。此時可 以用交流耦合的方法來消除直流偏差而不損失直流能量。缺點是要用到大電 容，增大了芯片的面積。但這種方法在WCDMA等擴頻調試中明顯不適用，在 寬帶的擴頻調試中，零頻及其附近的區域被有效信號占據。還有一些基于獨 立的校準信號的方法，但這些方法不得不中斷有效信號的傳輸來對IQ的非平 衡進行校準。比如使用特殊的信號源輸入接收機，用于檢測IQ的失衡程度， 再進行補償，這樣就不能正常的接收手機的信號了。

發明內容