[發明專利]一種自適應變中頻射頻接收機

有效

• 申請號: 201210593792.9
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103001654A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 陳弟虎;郭建平;黃沫
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04B1/06
• 分類號: H04B1/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 方振昌

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其是一種自適應變中頻射頻接收機。

背景技術

名詞解釋：

CW：單載波；

ZIF：零中頻；

DC?offset：直流偏移；

ACS：鄰道選擇；

ACI：鄰道干擾；

LIF：低中頻；

LNA:低噪聲放大器；

Mixer：混頻器；

PLL：鎖相環。

現有的射頻接收機架構主要有以下三種：

（1）超外差架構

超外差結構是早期射頻接收機應用最廣泛的一種系統結構，它的基本原理是將從天線接收到的高頻信號經過放大和下變頻后轉換為一固定中頻的信號，然后對該固定中頻信號進行進一步下變頻或者直接進行解調。

實現超外差接收機遇到的一個主要問題是鏡像抑制問題，該問題是由下變頻引起的。在下變頻時，除了有用信號被變換到中頻外，鏡像信號也被變換到中頻，從而對有用信號造成干擾。抑制鏡像干擾的唯一辦法就是在下變頻前抑制鏡像信號，而鏡像信號的抑制一般由位于下變頻器前的鏡像抑制濾波器來完成。為了使接收機在很差的接收環境下依然保持較高的性能，鏡像抑制濾波器必須高度壓縮鏡像信號，因而鏡像抑制濾波器需要具有高品質因子和高階數，很難集成在硅片上，一般采用外接的方式來實現。這就增加了電路規模和片外元件數目，提高了系統成本，從而使得超外差結構的應用受限極大。

（2）零中頻架構

在ZIF接收機中，有用信號被直接下變頻到基帶，這樣，鏡像信號就是有用信號本身，減輕了對鏡像抑制的要求。然而ZIF接收機存在一系列的問題，如I/Q支路不匹配、DC?offset和1/f噪聲等。由下變頻及后級模塊引入的DC?offset成分將直接疊加在有用信號上，從而對有用信號造成干擾。這些DC?offset成分的能量可能比有用信號強很多，會淹沒有用信號，并使得后級的各級處理模塊出現飽和。故DC?offset是阻礙零中頻接收機廣泛應用的一個主要因素。

圖1顯示的是在CW輸入的情況下，ZIF架構接收機雙邊帶輸出頻譜的情況。其中，DC?offset位于0Hz處。一般情況下，未校準的DC?offset都比靈敏度測試時的有用信號更大（以窄帶系統GSM為例，射頻接收機一般要求靈敏度達到-108dBm），因此若不校準將嚴重限制窄帶系統接收機的接收信噪比和靈敏度。

目前對DC?offset進行校準的技術大體可分為靜態和動態校準兩大類：

1）靜態校準（包括模擬/數字電路的實現方式）：檢測一段時間有用信號中的直流偏移成分大小并將其減去。該方法存在的問題是，接收機的DC?offset在進入接收狀態后存在較長的穩定過程（源于電路固有的瞬態響應）。如圖2所示，假設接收信號為正弦波信號，則其接收輸出的DC?offset（見圖中的黑粗線）要經很長一段時間才能穩定下來。因為只有待DC?offset穩定后的檢測結果才有意義，故對DC?offset進行檢測也需要一段較長的時間。而且對DC?offset進行檢測必須要在射頻系統剛進入接收狀態，有效數據到來之前完成，否則將會影響有效數據到來后的接收信噪比。而對多數協議系統時序而言，系統每次進入接收模式前只有很有限的時間（通常小于100us）可用于DC?offset檢測和消除。因此，靜態DC?offset檢測校準的效果通常不理想。

2）動態校準：利用一個轉角頻率很窄（通常小于1KHz）的高通濾波器把DC?offset予以濾除。該高通濾波器的轉角頻率是DC?offset抑制、接收信號質量和信號穩定時間的折衷：如果選擇轉角頻率較寬，對DC?offset抑制更好，但對于窄帶信號而言將有較多的有用信號被衰減，從而影響了接收信號的質量；而如果選擇轉角頻率較窄，接收信號的質量將有所提高，但對DC?offset的抑制有限，且窄轉角頻率的階躍響應時間較長，接收機穩定時間也較長，不能滿足GSM系統接收模式的時序要求。

3）低中頻架構

由于超外差接收機容易受到鏡像信號的干擾，而ZIF接收機又會受到DC?offset的干擾，因此人們提出了LIF接收機架構。LIF接收機將鏡像抑制問題由射頻轉移到比較低的中頻，緩解了實現的壓力，使得該類接收機比較容易集成，而且LIF接收機下變頻后的信號不位于零頻，避免了ZIF接收機所遇到的DC?offset問題。