[發明專利]共享射頻前端的雙通道導航射頻接收機系統架構

無效

• 申請號: 201110315666.2
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102445699A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 倪文海;韓業奇;錢曉輝;徐文華
• 申請（專利權）人: 上海迦美信芯通訊技術有限公司
• 主分類號: G01S19/33
• 分類號: G01S19/33;G01S19/37;G01S19/36
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術領域

本發明涉及一種無線通訊領域的射頻芯片，特別涉及一種共享射頻前端的雙通道導航射頻接收機系統架構。

背景技術

全球導航定位系統（GPS）已經廣泛應用于車載導航、車輛跟蹤、時間同步、測量測繪、船只或車輛監控、地理數據采集、航天工業等等。到目前為止，導航定位系統最大和最多的用戶是車載和手持導航。在手持導航儀（PND，Portable?Navigation?Device）或類似的應用中，由于整個導航儀通過電池供電，所以針對這種應用，導航系統的芯片功耗有著特殊的意義：功耗越低，使用的時間就越長。目前在市場上，像美國的SiRF公司，加拿大的SiGe公司和美國的MAXIM公司都已經有了很成熟的導航射頻芯片，其產品多數用SiGe工藝來設計和制作，以達到低功耗，高性能的目的。

如圖1所示，這些產品都是采用傳統的低中頻導航射頻接收機的系統架構中，1575.42MHz的導航GPS射頻調制信號，通過天線（未畫出）被接收到射頻的信號通道中，通過前端的低噪聲放大器10（LNA）進行放大。為了過濾掉鄰近的手機或別的通訊干擾信號，經放大的射頻RF信號需要輸出到芯片外，由片外聲濾波器20（SAW?FILTER）進行濾波處理；再接回到片內的射頻預放大器30（RFA）作進一步放大后，輸出到正交下變頻器40和50（MixerI，MixerQ）進行射頻RF到中頻IF的下變頻轉換。為了便于說明，我們以單位頻率f₀=1.023MHz來計算射頻（1540f₀）和中頻頻率。在導航射頻芯片中，主流的中頻頻率是4f₀。中頻濾波器60（IF?Filter）對中頻信號進行信道選擇，過濾出在帶寬內需要被解調的中頻信號，帶寬外的任何信號或噪聲可以得到充分的過濾。導航GPS的帶寬是2f₀，一般中頻濾波器的帶寬比2f₀稍高。此中頻信號經可調增益放大器70（VGA）放大后，提供適度的信號強度給模數轉換器80（ADC），從而把中頻模擬信號轉換成包含極性SIGN及幅度MAG的兩位數字信號，最后這些數字信號被輸出至數字基帶（未畫出）做后續的信號處理。在低中頻導航射頻接收機系統架構中，因為射頻芯片需要獨立成為一顆單芯片，所以模數轉換器80輸出的幅度MAG信號還通過可調增益放大器控制電路90（VGA?Controller）反饋到可調增益放大器70，用作其信號強度的檢測，以使該可調增益放大器70能為模數轉換器80提供恒定的信號輸出。

其中，進行射頻RF至中頻IF下變頻的正交下變頻器40和50，其本振是由頻率綜合器來提供的。無論是整數分頻頻率綜合器（Integer-N?RFPLL）還是小數分頻頻率綜合器（Fractional-N?RFPLL），頻率綜合器鎖相環（RFPLL）一般包含由鑒頻鑒相器120（PFD）、電荷泵130（CP）、環路濾波器140（LPF）、壓控振蕩器150（VCO）、一組分頻模塊連接形成的反饋回路。其中，鑒頻鑒相器120，將反饋信號與一個標準參考時鐘（導航射頻芯片一般用16f₀）進行比較；由該比較結果控制，所述電荷泵130對環路濾波器140進行充電或放電，使環路濾波器140輸出過濾后的直流電壓，對壓控振蕩器150的頻率進行控制。壓控振蕩器150產生的本振信號，經由二分頻器160（DIV2）、預分頻器170（Prescaler）、反饋分頻器180（Feedback?Divider）的分頻處理后，反饋輸出到鑒頻鑒相器120；當反饋的頻率和參考的標準頻率相等的時候，鑒頻鑒相器120控制該頻率綜合器鎖相環鎖定，此時壓控振蕩器150所輸出的本振頻率就是參考時鐘的N倍（倍數N由所述若干分頻模塊160、170、180配合決定）。由于導航射頻芯片主流的系統架構都選擇兩倍頻的壓控振蕩器頻率，即2×1536f₀，因此壓控振蕩器150的輸出經由二分頻器160分頻獲得正交本振LOI和LOQ，分別輸出至所述正交下變頻器40和50。

一般來說，為了滿足導航射頻芯片對頻率的高精度要求，由片外的溫補的晶振（TCXO，未畫出）提供的時鐘信號（TCXO_IN），經過時鐘隔離放大器100（CLK?BUF）的整形后，輸進頻率綜合器鎖相環（RFPLL）作為標準參考時鐘。與此同時，時鐘隔離放大器100輸出的這個時鐘也提供給模數轉換器80作為其采樣時鐘。該采樣時鐘最終還經過另外一個時鐘隔離放大器110（CLK?BUF）的整形，輸出到片外的導航基帶芯片作數據采樣的同步。