射頻接收機及具有該射頻接收機的電子設備的製作方法

2023-09-15 12:19:55 1

專利名稱：：射頻接收機及具有該射頻接收機的電子設備的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種通信設備，尤其與一種射頻接收機及具有該射頻接收機的電子設備有關。
背景技術：
：近年來隨著無線通信技術的飛速發展，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。射頻接收機位於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製造工藝，以提高系統的性能價格比，是射頻設計的追求方向。零中頻接收機最吸引人之處在於下變頻過程中不需經過中頻，且鏡像頻率即是射頻信號本身，不存在鏡像頻率幹擾，原超外差結構中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,有利於系統的單片集成，降低成本。另一方面系統所需的電路模塊及外部節點數減少，降低了接收機所需的功耗並減少射頻信號受外部幹擾的機會。超外差體系結構被認為是最可靠的接收機拓撲結構，因為通過適當地選擇中頻和濾波器可以獲得極佳的選擇性和靈敏度。由於有多個變頻級，直流偏差和本振洩漏問題不會影響接收機的性能。但鏡像幹擾抑制濾波器和信道選擇濾波器均為高Q值帶通濾波器，它們只能在片外實現，從而增大了接收機的成本和尺寸。目前，要利用集成電路製造工藝將這兩個濾波器與其它射頻電路一起集成在一塊晶片上存在很大的困難。因此,超外差接收機的單片集成因受到工藝技術方面的限制而難以實現。由於零中頻接收機具有體積小、成本低和易於單片集成的特點，已成為射頻接收機中極具競爭力的一種結構，在無線通信領域中受到廣泛的關注。不過零中頻結構存在著直流偏差、本振洩漏和閃爍噪聲等問題，其中，直流漂移幹擾成為零中頻接收機的主要解決的問題，這些直流信號將疊加在基帶信號上，並對基帶信號構成幹擾，被稱為直流偏差或直流漂移。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後的各級放大器飽和，無法放大有用信號。嚴重影響接收機的解調性能。
發明內容針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種射頻接收機，能夠對射頻接收機中產生的直流漂移信號進行精確的計算和估計，減小或者消除直流漂移信號對接收信號造成的影響，提高射頻接收機的性能。本發明的另一目的在於提供一種具有本發明射頻接收機的電子設備。為實現上述目的，本發明的技術方案如下..一種射頻接收機，包括射頻前端下變頻單元和直流漂移消除單元；所述射頻前端下變頻單元，用於接收工作模式的射頻信號和校準模式的校準信號，並將所述射頻信號與校準信號下變頻為基帶信號輸出；所述直流漂移消除單元，在校準模式，接收所述校準信號下變頻後的基帶信號，經FFT運算，生成並存儲不同接收機增益下對應的直流校準表；在工作模式，通過查找所存儲的直流校準表，對射頻信號進行直流漂移消除。本發明的電子設備，具有本發明的射頻接收機。由上述技術方案可知，本發明具有以下有益效果本發明通過在射頻前端可變增益放大器輸出部分增加直流漂移消除單元，消除了射頻接收機中的直流漂移，和現有的方法比較有如下優點1、直流漂移消除電路能夠直接集成在射頻接收機晶片中；2、降低了基帶數位訊號處理的複雜程度；3、有效地抑制了接收機中的直流漂移；下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。圖1本發明實施例的射頻接收機的模塊結構圖；圖2本發明實施例的射頻接收機的電路圖。具體實施例方式下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步說明。本發明實施例的射頻接收機，包括射頻前端下變頻單元和直流漂移消除單元；所述射頻前端下變頻單元，用於接收工作模式的射頻信號和校準模式的校準信號，並將所述射頻信號與校準信號下變頻為基帶信號輸出；所述直流漂移消除單元，在校準模式，接收所述校準信號下變頻後的基帶信號，經FFT運算，生成並存儲不同接收機增益下對應的直流校準表，所述直流校準表由一定數量的對應不同增益值的表元構成；在工作模式，通過查找所存儲的直流校準表，對射頻信號進行直流漂移消除。如圖1和圖2所示，本發明實施例的射頻接收機，所述射頻前端下變頻單元包括LNA電路，鎖相環，混頻器/正交解調器，低通濾波器，可變增益放大器，AD轉換器；所述AD轉換器將所述基帶信號轉換為數字基帶信號，所述直流漂移消除單元連接於所述AD轉換器的輸出端。AD轉換器把可變增益放大器輸出的模擬基帶信號轉變為數字基帶信號輸出至數位訊號處理部分的直流漂移消除單元。AD轉換器的結構可以為傳統的AD轉換器結構，也可以為2-A(Sigma-Ddta)結構的AD轉換器。如圖1和圖2所示，本發明實施例的射頻接收機，所述直流漂移消除單元包括一個N點的FFT(N-pointFFT)運算模塊、用於存儲直流校準表的存儲器及使用直流漂移校準表消除直流漂移的消除模塊，所述FFT模塊在校準模式通過在頻域推算不同接收機增益下直流漂移大小並生成所述直流校準表。N點的FFT運算模塊，其實現可以根據硬體的複雜程度和運算的精度折中進行選擇。存儲器優選的為FLASH。射頻前端下變頻單元，其在工作模式用於接收通常的射頻信號；在校準模式，該信號接收單元接收和載波具有一定頻偏的單音校準信號，該單音信號的功率恆定；並將接收到的射頻信號(包括校準信號)下變頻為基帶信號。FFT運算模塊，該模塊對接收的校準單音信號的數字基帶進行FFT變換，推算校準單音信號對應AD滿量程刻度數值，生成直流校準表，存儲於FLASH或其它存儲器中。消除模塊，在射頻接收機的工作模式，利用存儲器中存儲的直流校準表，通過查表的方式，消除接收機直流漂移信號。其中，FFT運算模塊對射頻接收機的射頻前端下變頻單元輸出的數字基帶信號進行FFT變換，計算不同接收機增益下，直流漂移信號和校準單音信號的功率差，由於有用的校準信號功率和AD滿量程有已知的對應關係，通過上述功率差就可以推算出直流漂移信號幅度和AD滿量程信號大小的對應關係，得出不同接收機增益下對應的I/Q兩路直流漂移信號大小，生成直流校準表，保存於直流漂移消除單元的存儲器中。其中，直流漂移消除單元在接收機正常工作時，利用FFT運算模塊推算出的直流校準表，在對應的接收機增益(AGC),通過閉環處理的方式，在數字基帶信號中消除射頻接收機產生的直流漂移。下面簡述一下本發明實施例的視頻接收機在校準模式下的工作流程，首先，在射頻接收機校準模式，生成並保存直流漂移信號的校準表，如圖l所示，包括以下步驟首先，設定射頻接收機的接收增益序列。本發明實施例的射頻接收機，在進行校準時，需要根據實際情況，將射頻接收機的接收增益的取值範圍分段，得到射頻接收機的一個接收增益序列，AGC(i)(i4，2，…,N)，在初始狀態，取i=l。本發明的射頻接收機的接收增益的分段方法，需要在校準時間和直流漂移的推算精度之間進行折中選擇。如果分段越細緻，則得到的推算精度就越高，同時也加長了迸行校準和查找校準表的時間複雜度。在實踐中，可以根據射頻接收機的接收增益變化與直流漂移變化趨勢之間的關聯關係，確定接收增益的分段。然後，射頻接收機接收用於校準的射頻信號，並將其下變頻為基帶信號。該射頻信號功率恆定，優選的為一個和載波頻率有一定頻偏的單音信號(即正弦波)，之所以要與載波信號有一定的頻偏，是為今後的處理步驟中能夠更容易更準確的推算直流漂移信號的幅值。該單音信號，既可以由外部信號源發射，也可由射頻接收機自身內置的發射模塊發射，並由射頻接收機自身的信號接收模塊接收。如圖2所示，射頻接收機接收到的射頻信號(包括單音信號)經帶通濾波器(BPF)和低噪聲放大器(LNA)放大後，與互為正交的兩路本振信號(L0)混頻，分別產生同相和正交兩路基帶信號。由於本振信號頻率與射頻信號頻率相同，因此混頻後直接產生基帶信號，而信道選擇和增益調整在基帶上進行，由晶片上的低通濾波器(LPF)和可變增益放大器(AGC)完成。在上述調整完成後，輸入數模轉換器(ADC)進行模數轉換並進行採樣。進行FFT運算並生成校準表。FFT(FastFourierTransform,快速傅立葉變換)模塊，其作用是將採樣的數據從時域變換到頻域。AD採樣的點數，即N點的FFT運算的N值，可以根據實際需要選取，如取^256、512、1024基帶信號經過AD採樣得到其對應的數字樣點，樣點直接輸出至基帶處理器中的FFT模塊中。從FFT變換的特點可以得知，基帶信號的能量主要集中在頻率偏移為^。"處，直流漂移信號的能量集中在零頻處。把基帶信號映射到頻域後，則在某一接收機增益下，可以得到偏移信號(校準單音信號)的信號功率和直流信號(漂移信號)的功率。在本步驟中，對校準單音信號經過AD轉換後的數字基帶信號進行FFT變換，計算校準信號功率和在零頻的直流信號功率的差值，根據校準單音信號幅度和AD滿量程刻度的已知對應關係，推算出直流漂移信號對應的AD滿量程刻度數值。其可細化為如下步驟首先，取校準信號的功率和直流漂移信號功率的差值。把基帶信號映射到頻域後，則在某一接收機增益力GW)，'、l，W…iV下，可以得到偏移信號力6的信號功率&(/)(單位:dBm)和直流信號的功率4W(單位:dBm)，其功率的大小和接收機的增益」°^，/=1，2，3''^是一一對應的。FFT變換後，取校準信號的功率和直流漂移信號功率的差值。由上一步的計算，再得到校準信號功率和AD滿量程刻度的對應關係。得到單音校準信號的功率&和接收機AD的滿量程刻度的一個對應關係，這種對應關係可以通過手動或者自動的方式準確的獲得。在具體的接收機實現中，這種對應關係是確定和己知的。有上述對應關係，可推得到直流信號相對於AD滿量程刻度的數值。為了得到直流信號的幅度，根據前兩步得到的兩個對應關係，可以得到在不同的接收機增益^G^G下，直流信號相對於AD滿量程刻度的數值，如表1所在表1中，"'"^^和^'^i^分別為i路和q路直流信號對應AD滿量程刻度的幅值大小。在上述的步驟中，相對於每一個確定的接收增益值，均可生成所述直流校準表的一個表元；為得到整個的直流校準表，需要進行一個循環。在初始狀態，在接收增益序列中取其第一個值，即AGC(1)，當得到對應於AGC(1)的表元後，即判斷i+l的值是否大於N，如是，則說明直流校準表的各表元均己生成，即可退出循環。如果i+l的值不大於N，則令i二i+l，AGC=AGC(i+1)，然後返回，繼續進行循環，得到下一個接收增益值對應的表元。直到得到直流校準表的所有表元。得到所有表元後即可生成直流漂移信號校準表並將其存儲，其格式如表l所示。表1tableseeoriginaldocumentpage9在校準模式生成直流校準表後，射頻接收機就可以在工作模式進行直流漂移信號消除，該步驟利用之前FFT運算推算出的直流信號滿量程刻度數值，在數字基帶信號中消除直流信號。如圖2所示，本發明實施例的射頻接收機，所述的直流漂移信號消除步驟，利用FFT運算模塊中推算得出的直流漂移信號校準表，採用閉環處理的方式，在數字基帶信號中消除直流漂移。首先根據確定的射頻接收機的接收增益值，查找直流漂移信號校準表，按照校準表指示的電流大小，生成一校準電流，輸入加法器，與加法器另一輸入端輸入的基帶信號中的直流漂移信號進行抵銷。本發明實施例的射頻接收機，克服了現有接收機不能對射頻接收機產生的直流漂移信號進行精確消除的缺陷，提高了接收機的性能。本發明實施例的電子設備，具有本發明實施例的射頻接收機。本發明的電子設備可以為手機、數位電視等。本發明可應用於各種無線接收機的應用場合，包括增強型第三代移動通信LTETDD/FDD，數位電視廣播DVB，無線區域網WLAN。通過使用該射頻接收機，可以有效地消除射頻接收機產生的直流漂移信號對接收機解調性能造成的影響。以上所述的僅為本發明的較佳可行實施例，所述實施例並非用以限制本發明的專利保護範圍，因此凡是運用本發明的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本發明的保護範內。權利要求1.一種射頻接收機，包括射頻前端下變頻單元和直流漂移消除單元；所述射頻前端下變頻單元，用於接收工作模式的射頻信號和校準模式的校準信號，並將所述射頻信號與校準信號下變頻為基帶信號輸出；所述直流漂移消除單元，在校準模式，接收所述校準信號下變頻後的基帶信號，經FFT運算，生成並存儲不同接收機增益下對應的直流校準表；在工作模式，通過查找所存儲的直流校準表，對射頻信號進行直流漂移消除。2.如權利要求1所述的射頻接收機，其特徵在於，所述射頻前端下變頻單元包括LNA電路，鎖相環，混頻器/正交解調器，低通濾波器，可變增益放大器，AD轉換器，所述直流漂移消除單元連接於所述AD轉換器的數字基帶信號輸出端。3.如權利要求1所述的射頻接收機，其特徵在於，所述直流漂移消除單元包括一個N點的FFT運算模塊、用於存儲直流校準表的存儲器及使用直流漂移校準表消除直流漂移的消除模塊，所述FFT模塊在校準模式通過在頻域推算不同接收機增益下直流漂移大小並生成所述直流校準表。4.如權利要求3所述的射頻接收機，其特徵在於，所述校準信號為單音信號，所述單音信號的頻率偏移載波一定頻率。5.如權利要求4所述的射頻接收機，其特徵在於，所述直流漂移消除單元，通過閉環處理，在數字基帶信號中對直流漂移進行消除。6.如權利要求2所述的射頻接收機，其特徵在於，所述存儲器為FLASH。7.如權利要求3所述的射頻接收機，其特徵在於，所述AD轉換器為2-A結構的AD轉換器。8.如權利要求4所述的射頻接收機，其特徵在於，在所述校準模式，在設定的射頻接收機的接收增益下，接收校準信號並將其下變頻為基帶信號，並由FFT運算模塊進行FFT運算並生成直流校準表，所述直流校準表由一定數量的對應不同增益值的表元構成。9.如權利要求8所述的射頻接收機，其特徵在於，利用取得的校準信號功率和漂移信號功率的差值，得到校準信號功率和AD滿量程刻度的對應關係，換算為直流信號相對於AD滿量程刻度的數值；並通過對接收增益序列的不同取值的循環，生成直流校準表每一表元。10.—種電子設備，其特徵在於，具有權利要求l-9任一所述的射頻接收機。全文摘要一種射頻接收機，包括射頻前端下變頻單元和直流漂移消除單元；所述射頻前端下變頻單元，用於接收工作模式的射頻信號和校準模式的校準信號，並將所述射頻信號與校準信號下變頻為基帶信號輸出；所述直流漂移消除單元，在校準模式，接收所述校準信號下變頻後的基帶信號，經FFT運算，生成並存儲不同接收機增益下對應的直流校準表；在工作模式，通過查找所存儲的直流校準表，對射頻信號進行直流漂移消除。本發明的射頻接收機及具有該射頻接收機的電子設備，可應用於各種無線接收機的應用場合，可以有效地消除射頻接收機產生的直流漂移信號對射頻接收機解調性能造成的影響。文檔編號H04B1/30GK101299616SQ200810137839公開日2008年11月5日申請日期2008年7月8日優先權日2008年7月8日發明者雷於,李濟水申請人:北京天碁科技有限公司