[發明專利]復用模數轉換輸出的雙通道射頻接收機及其數據處理方法

有效

• 申請號: 201110331431.2
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102508262A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 鐘錦定;倪文海;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: G01S19/13
• 分類號: G01S19/13;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

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技術領域

本發明涉及一種無線通訊領域的射頻芯片，特別涉及一種復用模數轉換輸出的雙通道射頻接收機及其數據處理方法。

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。