用於接收器的跟蹤濾波器的製作方法

2023-06-11 21:23:31

專利名稱：用於接收器的跟蹤濾波器的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及電子器件，且更具體地說，涉及用於接收器的濾波器。
背景技術：
無線通信裝置(例如，蜂窩式電話)可利用收發器來實現與無線通信系統的雙向 通信。收發器可包括用於數據發射的發射器和用於數據接收的接收器。對於數據發射，所述 發射器可調製具有數據的射頻(RF)載波信號以獲得經調製的信號。發射器可進一步放大 經調製的信號以獲得輸出RF信號，且接著經由無線信道將此信號發射到無線系統中的基 站。對於數據接收，接收器可接收來自基站的RF信號，且可調節並處理接收到的RF信號， 以獲得由基站發送的數據。無線裝置可能夠與不同無線系統通信，且/或可支持多個頻帶上的操作。這些能 力可允許無線裝置接收來自較多系統的通信服務，且享有較大覆蓋。無線裝置可在接收器 中具有針對所有所支持的頻帶和系統的多個接收路徑。每一接收路徑可包括例如帶通濾波 器、低噪聲放大器(LNA)等的一組電路塊。每一接收路徑的電路塊可經設計以特別用於所 述接收器路徑所支持的頻帶和/或系統。無線裝置可具有許多接收路徑和許多電路塊，以 便支持多個頻帶和/或多個系統。這些許多接收路徑可增加無線裝置的複雜性、大小、成本 和/或功率消耗，所有這些情形都可能是不可取的。

發明內容
無


圖1展示與多個系統通信的無線裝置。
圖2展示無線裝置的示範性設計的框圖。
圖3展示無線裝置的另一示範性設計的框圖。
圖4展示RF後端的框圖。
圖5展示具有跟蹤濾波器的接收路徑的框圖。
圖6展示具有跟蹤濾波器的另一接收路徑的框圖
圖7展示具有另一跟蹤濾波器的接收路徑的框圖
圖8展示具有又一跟蹤濾波器的接收路徑的框圖
圖9展示微分器的框圖。
圖10展示跟蹤濾波器對接收到的信號的處理。
具體實施例方式
詞「示範性」在本文中用以表示「充當實例、例項或說明」。本文中描述為「示範性」 的任何示範性實施例不一定被解釋為比其它示範性實施例優選或有利。
本文中所描述的跟蹤濾波器可用於可支持任何數目的通信系統和任何數目的頻 帶的各種無線和有線通信裝置。舉例來說，跟蹤濾波器可用於碼分多址(CDMA)系統、時分 多址(TDMA)系統、頻分多址(FDMA)系統、正交FDMA(OFDMA)系統、單載波FDMA(SC-FDMA)系 統、無線區域網(WLAN)、廣播系統、衛星定位系統等的無線通信裝置。CDMA系統可實施例如 通用陸上無線電接入(UTRA)、cdma2000等無線電技術。UTRA包括寬帶CDMA(W-CDMA)和其 它CDMA型式。cdma2000涵蓋IS-2000、IS-95和IS-856標準。TDMA系統可實施例如全球 移動通信系統(GSM)等無線電技術。OFDMA系統可實施例如演進的UTRA(E-UTRA)、超移動 寬帶(UMB)、IEEE 802. Il(Wi-Fi)、IEEE 802. 16 (WiMAX)、IEEE 802. 20、Flash- OFDM 等 無線電技術。UTRA和E-UTRA是通用移動電信系統(UMTS)的一部分。UTRA、E-UTRA、UMTS 和GSM描述於來自名為「第三代合作夥伴計劃」(3GPP)的組織的文獻中。cdma2000和UMB 描述於來自名為「第三代合作夥伴計劃2」(3GPP2)的組織的文獻中。這些各種無線電技術 和標準是此項技術中已知的。圖1展示能夠與多個無線通信系統120和122通信的無線通信裝置110。無線系 統120可為可實施W-CDMA或cdma2000的CDMA系統。無線系統122可為GSM系統。為了 簡單起見，圖1展示包括一個基站130和一個移動交換中心(MSC) 140的無線系統120，以及 包括一個基站132和一個無線電網絡控制器(RNC)的系統122。一般來說，每一系統可包 括任何數目的基站以及任一組網絡實體。在系統120中，基站130支持在其覆蓋下的無線 裝置的無線電通信，且MSC 140提供對耦合到MSC的基站的協調和控制。在系統122中，基 站132支持在其覆蓋下的無線裝置的無線電通信，且RNC 142提供對耦合到RNC的基站的 協調和控制。基站也可被稱作節點B、演進的節點B(eNB)、接入點等。MSC 140和RNC 142 也可由某一其它術語來指代。無線裝置110可為蜂窩式電話、個人數字助理(PDA)、具有無線功能的計算機、無 線數據機、手持式裝置、膝上型計算機、無繩電話等。無線裝置110也可被稱作用戶裝 備(UE)、移動臺、終端、接入終端、訂戶單元、臺等。無線裝置110可配備有任何數目的天線。 在一個示範性設計中，無線裝置110包括一個外部天線和一個內部天線。多個天線可用以 提供對抗例如衰落、多路徑、幹擾等不利路徑效應的分集。無線裝置110還可能夠接收來自廣播臺的信號。為了簡單起見，圖1中僅展示一 個廣播臺134。無線裝置110可支持MediaFLO 、針對手持式裝置的數字視頻廣播(DVB-H)、 針對陸上電視廣播的綜合服務數字廣播(ISDB-T)和/或其它陸上廣播系統。無線裝置110還可能夠接收來自衛星150的信號。衛星150可屬於例如美國全球 定位系統(GPS)、歐洲伽利略系統、俄國GL0NASS系統等衛星定位系統(SPS)。每一 GPS衛 星發射編碼有信息的GPS信號，所述信息允許地球上的GPS接收器測量GPS信號的到達時 間(TOA)。足夠數目的GPS衛星的測量結果可用以獲得對GPS接收器的準確的三維位置估 計。一般來說，無線裝置110可能夠經由任何無線電技術(例如，W-CDMA, cdma2000, GSM、GPS等)與任何數目的無線系統通信。為了清楚起見，以下描述中的許多內容假定無線 裝置110能夠與GSM和CDMA (例如，W-CDMA和/或cdma2000)系統通信且接收GPS信號。 無線裝置110還可支持任何數目的頻帶。圖2展示作為圖1中的無線裝置110的一個示範性設計的無線裝置IlOa的框圖。
5無線裝置IlOa包括模擬部分210和數字部分260。模擬部分210包括RF前端220和RF後 端250，兩者共同支持針對GSM和CDMA的多個頻帶以及針對GPS的一個頻帶。GSM使用時分 雙工(TDD)，且同一頻道用於以不同時間間隔進行發射和接收。CDMA使用頻分雙工(FDD)， 且不同頻道用以同時發射和接收。在RF前端220內，天線(Ant)切換模塊222執行切換，以允許RF前端220處理GSM 或CDMA。模塊222在RF前端220正處理GSM時進一步執行發射與接收之間的切換。模塊 222具有耦合到主要天線202的天線埠，以及耦合到雙工器240、功率放大器(PA) 228和 表面聲波(SAW)濾波器230a到230d的多個輸入埠。模塊222在任一給定時刻將天線端 口耦合到輸入埠中的一者。對於GSM，模塊222在發射周期期間將來自PA 228的發射GSM信號耦合到天線 202，且在接收周期期間將從天線202接收到的RF信號耦合到SAW濾波器230a到230d中 的一者。每一 SAW濾波器230針對相應的頻帶而對其輸入RF信號進行濾波。SAW濾波器 230a到230d將經濾波的RF信號分別提供給LNA 232a到232d。每一 LNA 232放大其經濾 波的RF信號，且將經放大的RF信號提供給RF後端250。對於發射路徑，來自RF後端250 的輸出GSM信號由濾波器226濾波且由PA 228放大，以獲得由模塊222耦合到天線202的 發射GSM信號。對於CDMA，模塊222將天線202耦合到雙工器240。雙工器240將來自PA 248的 發射CDMA信號路由到模塊222，且進一步將從模塊222接收到的RF信號路由到LNA242。對 於接收路徑，從雙工器240接收到的RF信號由LNA 242放大且由濾波器244濾波，以獲得 被提供給RF後端250的輸入CDMA信號。對於發射路徑，來自RF後端250的輸出CDMA信 號由濾波器246濾波且由PA 248放大，以獲得經由雙工器240路由且由模塊222耦合到天 線202的發射CDMA信號。為了簡單起見，圖2針對CDMA的一個頻帶展示雙工器240、LNA 242、濾波器244和246以及PA 248的一個組。這些電路塊的多個組可用以支持CDMA的多 個頻帶。天線切換模塊224具有耦合到分集/次要天線204的天線埠，以及耦合到SAW 濾波器230e到230h的多個輸入埠。模塊224在任一給定時刻將從天線204接收到的RF 信號耦合到SAW濾波器230e到230h中的一者。每一 SAW濾波器230針對相應的頻帶而 對其輸入RF信號進行濾波。SAW濾波器230e到230h將經濾波的RF信號分別提供給LNA 232e到232h。每一 LNA 232放大其經濾波的RF信號，且將經放大的RF信號提供給RF後 端 250。—般來說，接收器可包括用於任何數目的頻帶和任何頻帶的任何數目的SAW濾波 器。在圖2中所展示的示範性設計中，SAff濾波器230a到230d分別支持GSM850、GSM900、 GSM1800和GSM1900頻帶。GSM850和GSM1900帶通常在美國使用，且GSM900和GSM1800帶 通常在歐洲使用。SAW濾波器230e到230f分別支持通常用於CDMA的蜂窩式帶、PCS帶和 IMT-2000帶。SAW濾波器230g支持GPS帶。SAW濾波器230a到230h還可支持其它頻帶， 例如 GSM450、GSM2600 等。RF後端250可包括各種電路塊，例如降頻轉換器、可變增益放大器(VGA)、放大器、 緩衝器、低通濾波器等。RF後端250可對來自LNA 232a到232h以及濾波器244的RF信號 進行降頻轉換。RF後端250可進一步放大經降頻轉換的信號並對其進行濾波，且將基帶信號提供給數字部分260。RF後端250還可放大基帶GSM和CDMA信號、對所述信號進行濾波 並對所述信號進行升頻轉換，且將輸出GSM和CDMA信號分別提供給濾波器226和246。在數字部分260內，調製器/解調器(數據機)處理器270可執行針對GSM和 CDMA的數據機處理。數據機處理器270可使基帶信號數位化以獲得樣本，且可進 一步處理(例如，解調和解碼)所述樣本以獲得經解碼的數據。針對GSM和W-CDMA的調製 解調器處理描述於3GPP文獻中，且針對cdma2000的數據機處理描述於3GPP2文獻中。 3GPP和3GPP2文獻是可公開獲得的。控制器/處理器280可控制數據機處理器270和 RF後端250的操作。存儲器282可存儲用於數據機處理器270和控制器/處理器280 的數據和程序代碼。可在一個或一個以上RFIC、混合信號IC等上實施RF前端220和RF後端250的全 部或部分。舉例來說，可在單個RFIC上實施LNA 232a到232h以及RF後端250。可用外部 離散組件來實施模塊222和224、雙工器240以及SAW濾波器230a到230h。可在一個或一 個以上專用集成電路(ASIC)上實施數據機處理器270、控制器/處理器280以及存儲 器 282 ο如圖2中所展示，無線裝置IlOa可包括許多SAW濾波器以支持多個系統、多個頻 帶和/或多個天線。SAW濾波器可用以衰減通常被稱作人為幹擾或阻擋信號(blocker)的 大振幅帶外信號。人為幹擾的振幅可比所要信號的振幅大得多。因此，LNA和後續混頻器 可具有較高的線性要求，以便減輕人為幹擾與所要信號的互調製。此互調製可導致互調製 失真產物，所述互調製失真產物可屬於所要信號帶寬，且充當可使性能降級的噪聲。通過用 SAW濾波器衰減人為幹擾，可放寬對LNA和混頻器的線性要求。然而，SAW濾波器增加無線 裝置IlOa的面積和成本。在一方面中，跟蹤濾波器可用以在LNA之前衰減帶外信號和鄰近信道信號，且可 能夠放寬對LNA和後續電路塊的線性要求。跟蹤濾波器還可被稱作可調諧濾波器、可調 諧帶通濾波器等。跟蹤濾波器可支持多個頻帶和/或具有同一組電路組件的多個系統，這 可大大簡化接收器的設計。還可用有源電路組件來實施跟蹤濾波器，且可在RF集成電路 (RFIC)上高效地實施跟蹤濾波器，以減少面積和成本兩者。圖3展示作為圖1中的無線裝置110的另一示範性設計的無線裝置IlOb的框圖。 無線裝置IlOb包括模擬部分310和數字部分360。模擬部分310包括RF前端320和RF後 端350，兩者共同支持針對多個系統(例如，GSM、CDMA和GPS)的多個頻帶。RF前端320包括天線切換模塊322，其執行切換以允許RF前端320處理GSM或 CDMA。對於CDMA，模塊322將主要天線302耦合到雙工器340。對於接收路徑，從雙工器 340接收到的RF信號由LNA 342放大且由濾波器344濾波，以獲得提供給RF後端350的 輸入CDMA信號。對於發射路徑，來自RF後端350的輸出CDMA信號由濾波器346濾波且由 PA 348放大，以獲得經由雙工器340路由且由模塊322耦合到天線302的發射CDMA信號。 一般來說，RF前端320可針對CDMA的任何數目的頻帶包括任何數目個組的雙工器340、LNA 342、濾波器344和346以及PA348。對於GSM，模塊322在發射周期期間將來自PA 328的發射GSM信號耦合到天線 302，且在接收周期期間將來自天線302的第一所接收RF信號耦合到跟蹤濾波器330a。跟 蹤濾波器330a基於跟蹤或追蹤所要信號的中心頻率的頻率響應對第一所接收RF信號進行濾波，且提供第一經濾波RF信號。LNA332a放大第一經濾波RF信號，且將第一經放大RF信 號提供給RF後端350。類似地，跟蹤濾波器330b接收來自分集/次要天線304的第二所接 收RF信號，基於跟蹤所要信號的中心頻率的頻率響應對第二所接收RF信號進行濾波，且提 供第二經濾波RF信號。LNA 332b放大第二經濾波RF信號，且將第二經放大RF信號提供給 RF後端350。可獨立地操作跟蹤濾波器330a和330b。跟蹤濾波器330a和/或330b可在任一 給定時刻活動。跟蹤濾波器330a和330b可在相同或不同頻帶上且從相同或不同系統接收 RF信號。跟蹤濾波器330a和330b還可具有相同或不同設計。舉例來說，跟蹤濾波器330a 和330b可具有相同或不同帶寬、相同或不同濾波器階數以及頻率響應等。下文描述跟蹤濾 波器330a和330b的若干示範性設計。RF後端350可包括各種電路塊，例如混頻器、VGA、放大器、緩衝器、低通濾波器等。 RF後端350可對來自LNA 332a、332b和濾波器344的RF信號進行降頻轉換，放大經降頻轉 換的信號並對其進行濾波，且將基帶信號提供給數字部分360。在數字部分360內，數據機處理器370可使基帶信號數位化以獲得樣本，且可 進一步處理所述樣本以獲得經解碼的數據。控制器/處理器380可控制數據機處理器 370和RF後端350的操作。存儲器382可存儲用於數據機處理器370和控制器/處理 器380的數據和程序代碼。可在一個或一個以上RFIC、混合信號IC等上實施RF前端320和RF後端350的 全部或部分。舉例來說，可在單個RFIC上實施跟蹤濾波器330a和330b、LNA 332a和332b 以及RF後端350。可在一個或一個以上ASIC上實施數據機處理器370、控制器/處理 器380和存儲器382。如圖2和圖3中所展示，可通過使用跟蹤濾波器330代替SAW濾波器230來簡化 無線裝置110內的接收器。對於圖2和圖3中所展示的示範性設計，跟蹤濾波器330的使 用可允許去除八個SAW濾波器、六個LNA、一個天線切換模塊以及可能多個IC引腳和焊盤。 跟蹤濾波器330的使用因此可大大減小接收器的面積和成本。一般來說，可用超外差式架構或直接轉換架構來實施接收器。在超外差式架構中， 在多個級中將信號從RF降頻轉換到基帶，例如在一個級中從RF降頻轉換到中頻(IF)，且接 著在另一級中從IF降頻轉換到基帶。在也被稱作零IF(ZIF)架構的直接轉換架構中，在一 個級中將信號從RF直接降頻轉換到基帶。超外差式架構和直接轉換架構可使用不同電路 塊和/或具有不同要求。跟蹤濾波器可用於超外差式架構和直接轉換架構兩者。為了清楚 起見，下文描述跟蹤濾波器用於直接轉換架構。圖4展示RF後端350的實施直接轉換架構的一部分的示範性設計的框圖。在RF 後端350內，降頻轉換器352a接收來自LNA 332a的第一經放大RF信號，且用來自LO產生 器354a的第一本機振蕩器(LO)信號對第一經放大RF信號進行降頻轉換，且提供第一經降 頻轉換信號。低通濾波器356a對第一經降頻轉換信號進行濾波，且提供第一經濾波信號。 放大器(Amp) 358a放大第一經濾波信號，且提供第一基帶信號P·。類似地，混頻器352b接 收來自LNA 332b的第二經放大RF信號，且用來自LO產生器354b的第二 LO信號對第二經 放大RF信號進行降頻轉換，且提供第二經降頻轉換信號。低通濾波器356b對第二經降頻 轉換信號進行濾波，且提供第二經濾的信號。放大器358b放大第二經濾波信號，且提供第二基帶信號DOUT。圖4展示特定RF後端設計。一般來說，對接收器中的信號的調節可由放大器、濾 波器、混頻器等的一個或一個以上級來執行。可以不同於圖4中所展示的配置的方式來布 置這些電路塊。此外，圖4中未展示的其它電路塊(例如，VGA)也可用以調節接收器中的 信號。還可省略圖4中的一些電路塊。圖5展示具有跟蹤濾波器330x的接收路徑500的示範性設計的框圖。接收路徑 500可用於主要或分集天線。跟蹤濾波器330x可用於圖3和圖4中的跟蹤濾波器330a和 330b中的每一者。在圖5中所展示的示範性設計中，跟蹤濾波器330x內的求和器522接收 跟蹤濾波器的輸入信號Vin以及反饋信號Vx，從所述輸入信號中減去所述反饋信號，且提供 第一信號\。輸入信號Vin可對應於圖3中來自主要天線302的第一所接收RF信號或來自 分集天線304的第二所接收RF信號。LNA 332放大第一信號V1且提供第二信號V2。降頻 轉換器352用LO信號Vm對第二信號V2進行降頻轉換，且提供可處於基帶或IF頻率的輸
出 目號V〇ut ο在跟蹤濾波器330χ內，微分器524接收輸出信號Vqut並對其求微分，且提供第三 信號v3。升頻轉換器528用LO信號Vmtf對第三信號V3進行升頻轉換，且提供第四信號V4。 LO信號Vm和Vultf可具有相同頻率。單元530接收來自升頻轉換器528的第四信號，且提 供第四信號的實部作為給求和器522的反饋信號VFB。跟蹤濾波器330x如下操作。輸入信號Vin由LNA 332放大且由降頻轉換器352降 頻轉換以獲得輸出信號VOT。微分器524充當阻擋所要信號和放行較高頻率分量的高通濾 波器。較高頻率分量由升頻轉換器528升頻轉換，且由求和器522從輸入信號減去。跟蹤 濾波器330x的帶外抑制的量因此可由微分器524的頻率響應來決定。對於第一階微分器524，如圖5中所展示，來自跟蹤濾波器330x的輸出信號在降頻 轉換之後可表達為
等式⑴其中G為LNA 332的增益，k為微分器524的增益，fL0為用於降頻轉換的LO信號的頻率，Vin(f)為隨RF下的頻率f而變的輸入信號，且V0UT(f-fL0)為降頻轉換之後隨頻率f-U而變的輸出信號。等式(1)指示可通過對輸入信號進行降頻轉換以及應用低通濾波器來獲得輸出 信號。低通濾波器的轉移函數H(f)可表達為
等式⑵等式⑵指示低通濾波器響應具有帶寬BWut = Ι/Gk以及直流(DC)增益l/k。此 外，在降頻轉換之後應用低通濾波器，且可基於所要信號帶寬來設置低通濾波器帶寬。舉例 來說，對於GSM，可將低通濾波器帶寬設置為數百KHz，或對於CDMA，設置為若干MHz。低通 濾波器的轉移函數由升頻轉換器528有效地升頻轉換到RF，且導致遵守等效帶通濾波器的輸入信號VIN。等效帶通濾波器的帶寬和響應由低通濾波器的帶寬和響應決定。等效帶通 濾波器的質量因子Q可表達為 可基於可為數百KHz或若干MHz的所要信號帶寬來設置低通濾波器帶寬BWu^ LO 頻率由所要信號的中心頻率決定，且可為數百MHz或若干GHz。因此，可為等效帶通濾 波器實現非常高的Q。此外，可使用有源電路組件(例如，電晶體)來實現高Q，而無需高Q 無功組件(例如，電感器)。在圖5中所展示的示範性設計中，在LNA 332之前從輸入信號Vin減去反饋信號 VFB。來自求和器522的第一信號V1可具有較低的帶外信號電平，其可放寬對LNA 332和降 頻轉換器352的線性要求。還可在降頻轉換器352之前的其它位置施加反饋信號。圖6展示具有跟蹤濾波器330x的接收路徑600的示範性設計的框圖。接收路徑 600可用於主要或分集天線。在圖6中所展示的示範性設計中，寬帶帶通濾波器612接收 所接收信號Vkx並對其進行濾波，且提供經濾波的信號。所接收信號Vkx可對應於圖3中來 自主要天線302的第一所接收RF信號或來自分集天線304的第二所接收RF信號。濾波器 612可提供寬帶頻率選擇性，且濾波器612的帶寬可為數十或數百MHz。濾波器612還可提 供阻抗匹配。可用放大器614和616來實施圖5中的LNA 332。放大器614以增益G1來放 大來自濾波器612的經濾波信號，且為跟蹤濾波器330x提供輸入信號VIN。求和器522從 輸入信號Vin減去反饋信號Vfb，且提供第一信號義。放大器616以增益G2來放大第一信號 V1,且將第二信號V2提供給降頻轉換器352。圖5中的LNA 332可具有增益G，其可分別在放大器614的增益G1與放大器616 的增益G2之間分割。放大器614可提供較小的增益，且可經設計以處理可能較大的帶外信 號分量。放大器616可提供其餘增益，且可以放寬的線性要求來設計。求和器522可更容 易地在放大器614之後實施。舉例來說，可通過使來自單元530的輸出電流Ifb反相且在求 和節點處對經反相的Ifb與來自放大器614的輸出電流Iin進行求和來從Iin中減去IFB。圖7展示具有跟蹤濾波器330y的接收路徑700的示範性設計的框圖。接收路徑 700可用於主要或分集天線。跟蹤濾波器330y可用於圖3和圖4中的跟蹤濾波器330a和 330b中的每一者。在接收路徑700中，寬帶帶通濾波器712接收所接收信號Vkx並對其進 行濾波，且為跟蹤濾波器330y提供輸入信號VIN。在圖7中所展示的示範性設計中，跟蹤濾波器330y包括求和器722、升頻轉換器 728和實單元(real unit) 730，所述三者以分別與圖5中的跟蹤濾波器330x中的求和器 522、升頻轉換器528和實單元530類似的方式耦合。跟蹤濾波器330y進一步包括高通濾 波器724和寬帶低通濾波器726。高通濾波器724接收來自降頻轉換器352的輸出信號Vqut 並對其進行濾波，且提供第三信號V3。高通濾波器724可阻擋所要信號且放行帶外信號分 量。高通濾波器724可具有任何合適帶寬和濾波器階數，例如，第一階、第二階、第三階或更 高階數。可用較高階導數來實現較高階數，如下文所描述。低通濾波器726接收第三信號 V3並對其進行濾波，且將經濾波的第三信號V3提供給升頻轉換器728。低通濾波器726可 具有較寬的帶寬，且可抑制分量以及LO信號的諧波。這些LO分量與反饋信號相比可相對較大。因此，抑制這些LO分量可改進輸入信號中的帶外信號分量的衰減。圖5、圖6和圖7展示一些示範性跟蹤濾波器設計以及併入有跟蹤濾波器的一些示 範性接收器路徑設計。跟蹤濾波器和/或接收路徑可包括可改進性能的其它電路塊。舉例 來說，可在圖5中的微分器524之前之後、圖7中的高通濾波器724之後、升頻轉換器528 或728之前等插入DC偏移去除塊。DC偏移去除塊可估計並去除DC偏移，DC偏移的去除可 改進性能。圖8展示具有跟蹤濾波器330z的接收路徑800的示範性設計的框圖。接收路徑 800可用於主要或分集天線。跟蹤濾波器330z還可用於圖3和圖4中的跟蹤濾波器330a 和330b中的每一者。在跟蹤濾波器330z內，求和器822從跟蹤濾波器的輸入信號Vin減去 反饋信號Vfb，且提供第一信號\。LNA 332放大第一信號V1,且將第二信號V2提供給降頻 轉換器352。在降頻轉換器352內，混頻器852a用餘弦信號cos來對第二信號V2進 行降頻轉換，且提供同相輸出信號IOT。混頻器852b用正弦信號Sin(Coujt)對第二信號V2 進行降頻轉換，且提供正交輸出信號Qot。在跟蹤濾波器330z內，微分器824a和824b分別對Iqut和Qqut信號求微分，且提供 I3和Q3信號。在升頻轉換器828內，混頻器830a用餘弦信號cos 對I3信號進行升 頻轉換，且混頻器830b用正弦信號Sin(Coujt)對仏信號進行升頻轉換。求和器832對混 頻器830a的輸出與混頻器830b的輸出進行求和，且將反饋信號Vfb提供給求和器822。升 頻轉換器828使由13和Q3所組成的複合第三信號與由和Sin(Coujt)組成的復 合LO信號相乘，且提供所得乘積的實部。LO產生器354產生處於所要LO頻率= 2 π fL0的餘弦信號和正弦信號。緩衝 器854a和854b緩衝來自LO產生器354的餘弦信號和正弦信號，且分別將經緩衝的餘弦信 號和正弦信號提供給混頻器852a和852b。緩衝器856a和856b緩衝來自LO產生器354的 餘弦信號和正弦信號，且分別將經緩衝的餘弦信號和正弦信號提供給混頻器830a和830b。 因此，用於降頻轉換的複合LO信號具有與用於升頻轉換的複合LO信號的頻率相同的頻率。可用此項技術中已知的各種設計(例如，用吉爾伯特(Gilbert)乘法器)來實施 混頻器830a、830b、852a和852b。為了減少Ι/f噪聲，可用無源混頻器(例如，切換場效晶 體管(FET))來實施混頻器830a和830b。跟蹤濾波器可經設計以確保穩定操作。這可通過對最高操作頻率確保足夠的閉環 相位容限來實現。可在需要時將延遲單元插入在跟蹤濾波器內的適當位置處以確保穩定操 作。舉例來說，可將延遲單元插入在緩衝器856a和856b之前或之後，以調整經提供給混頻 器830a和830b的餘弦信號和正弦信號的延遲或相位。圖9展示微分器900的示範性設計的框圖，微分器900可用於圖5中的微分器524、 圖7中的高通濾波器724以及圖8中的微分器824a和824b中的每一者。在微分器900內， 將來自降頻轉換器的輸出信號Vott提供給微分器912a到912η。微分器912a為第一階微分 器，微分器912b為第二階微分器，依此類推，且微分器912η為第η階微分器，其中η可為一 或大於一的任何整數值。微分器912a到912η的輸出分別由乘法器914a到914η以比例因 子h到kn進行按比例縮放。求和器916對乘法器914a到914η的輸出進行求和，且提供第 三信號V3。一般來說，微分器900可實施任何數目的任何階數的微分器。圖10展示使用跟蹤濾波器來處理信號的過程1000的示範性設計。可從輸入信號減去反饋信號以獲得第一信號(框1012)。可(例如，用LNA)放大第一信號以獲得第二信 號(框1014)。可對第二信號進行降頻轉換以獲得輸出信號(框1016)。可對輸出信號進 行濾波(例如，求微分)以獲得第三信號(框1018)。可對第三信號進行升頻轉換以獲得 第四信號(框1020)。可基於第一 LO信號對第二信號進行降頻轉換，且可基於具有與第一 LO信號的頻率相同的頻率的第二 LO信號對第三信號進行升頻轉換。可基於第四信號得出 反饋信號(框1022)。對於框1018，可通過對輸出信號求微分、對輸出信號進行高通濾波等來實現濾波。 框1018中的濾波可阻擋正被接收的所要信號且放行帶外信號分量。還可對第三信號進行 低通濾波，以去除因用於降頻轉換和升頻轉換的LO信號而導致的偽分量。輸入信號可來自天線，例如，如圖5和圖7中所展示。還可通過放大從天線接收到 的信號和/或對其進行帶通濾波來獲得輸入信號，例如，如圖6和圖8中所展示。跟蹤濾波 器可用以對用於GSM和/或其它系統中的多個頻帶的輸入信號進行濾波。跟蹤濾波器還可 對來自主要天線或分集天線的信號進行濾波。一般來說，設備可包括跟蹤濾波器、LNA和降頻轉換器。跟蹤濾波器可包括求和器、 濾波器和升頻轉換器。求和器可從輸入信號中減去反饋信號且提供第一信號。LNA可放大 第一信號且提供第二信號。降頻轉換器可對第二信號進行降頻轉換且提供輸出信號。濾波 器可對輸出信號進行濾波(例如，求微分)且提供第三信號。濾波器可阻擋正接收的所要 信號且放行帶外信號分量。升頻轉換器可對第三信號進行升頻轉換且提供從中得出反饋信 號的第四信號。降頻轉換可基於第一 LO信號，且升頻轉換可基於具有與第一 LO信號的頻 率相同的頻率的第二 LO信號。跟蹤濾波器可具有等效帶通濾波器響應和可基於所要信號 的頻率而確定的可變中心頻率。本文中所描述的跟蹤濾波器可用於可能具有不同性能要求的各種系統。對於GSM， 接收器應能夠處置具有OdBm的功率電平的帶外阻擋信號，同時接收在約-112dBm下的所要 信號。跟蹤濾波器可能夠在LNA之前充分衰減阻擋信號，這可因而放寬對LNA和後續電路 的線性要求，且允許這些電路塊以較小功率操作。對於CDMA主要天線，接收器應能夠充分衰減由無線裝置內的發射器產生的發射 RF信號。返回參看圖3，來自PA 348的發射CDMA信號經由雙工器340和模塊322路由到 主要天線302，且在主要天線處可高達+23dBm。模塊322還將從主要天線302接收到的RF 信號路由到跟蹤濾波器330a。發射CDMA信號可經由模塊322從TX輸入洩漏到RX輸入。 跟蹤濾波器330a可能夠充分衰減發射CDMA信號洩漏，這可因而放寬對LNA 332a和後續電 路的線性要求。對於CDMA次要天線和GPS，接收器應能夠充分衰減由發射器產生的發射RF信 號。主要天線與次要天線之間的隔離度可為IOdB到15dB，且接收器應能夠處置次要天線 處-5dBm到OdBm的發射RF信號分量。跟蹤濾波器330b可能夠充分衰減發射RF信號分量， 這可因而放寬對LNA 332b和後續電路的線性要求。可在IC、RFIC、混合信號IC、ASIC、印刷電路板(PCB)、電子裝置等上實施本文中所 描述的跟蹤濾波器。還可用例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)、N溝道MOS (N-MOS)、P溝道 MOS(P-MOS)、雙極型結電晶體(BJT)、雙極型CMOS (BiCMOS)、矽鍺(SiGe)、砷化鎵(GaAs)等 各種IC工藝技術來製造跟蹤濾波器。
實施本文中所描述的跟蹤濾波器的設備可為獨立裝置或可為較大裝置的一部分。 裝置可為(i)獨立IC、(ii)可包括用於存儲數據和/或指令的存儲器IC的一組一個或一 個以上IC、(iii)例如RF接收器(RFR)或RF發射器/接收器(RTR)等RFIC、(iv)例如移 動臺數據機(MSM)等ASIC、(ν)可嵌入其它裝置內的模塊、(vi)接收器、蜂窩式電話、 無線裝置、手持機或移動單元、(vii)等。提供本發明的先前描述以使得所屬領域的技術人員能夠製作或使用本發明。對本 發明的各種修改對所屬領域的技術人員來說將是顯而易見的，且在不脫離本發明的範圍的 情況下，本文中所定義的一般原理可適用於其它變型。因此，本發明無意限於本文中所描述 的實例和設計，而是應被賦予與本文中所揭示的原理和新穎特徵一致的最寬範圍。
權利要求
一種用於通信的設備，其包含求和器，其用以接收輸入信號和反饋信號，且提供第一信號；降頻轉換器，其用以對基於所述第一信號而得出的第二信號進行降頻轉換，且提供輸出信號；濾波器，其用以對所述輸出信號進行濾波，且提供第三信號；以及升頻轉換器，其用以對所述第三信號進行升頻轉換，且提供從中得出所述反饋信號的第四信號。
2.根據權利要求1所述的設備，其進一步包含低噪聲放大器(LNA)，其用以放大所述第一信號，且提供所述第二信號。
3.根據權利要求1所述的設備，其進一步包含第一放大器，其用以放大接收到的信號，且提供所述輸入信號；以及第二放大器，其用以放大所述第一信號，且提供所述第二信號。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述求和器包含用於從針對所述輸入信號的第二 電流中減去針對所述反饋信號的第一電流的求和節點。
5.根據權利要求1所述的設備，其進一步包含帶通濾波器，其用以對接收到的信號進行濾波，且提供所述輸入信號。
6.根據權利要求1所述的設備，所述輸入信號包含處於特定頻率的所要信號，且所述 降頻轉換器將所述所要信號從所述特定頻率降頻轉換到基帶。
7.根據權利要求1所述的設備，所述降頻轉換器基於第一本機振蕩器(LO)信號對所述 第二信號進行降頻轉換，且所述升頻轉換器基於具有與所述第一 LO信號的頻率相同的頻 率的第二 LO信號對所述第三信號進行升頻轉換。
8.根據權利要求1所述的設備，所述濾波器阻擋正被接收的所要信號，且放行帶外信 號分量。
9.根據權利要求1所述的設備，所述濾波器包含微分器。
10.根據權利要求1所述的設備，所述濾波器包含不同階數的多個微分器。
11.根據權利要求1所述的設備，所述濾波器包含高通濾波器。
12.根據權利要求1所述的設備，其進一步包含低通濾波器，其用以對所述第三信號進行濾波，且提供經濾波的第三信號，所述低通 濾波器去除因用於所述降頻轉換器和所述升頻轉換器的本機振蕩器(LO)信號而導致的分 量，且所述升頻轉換器對所述經濾波的第三信號進行升頻轉換。
13.根據權利要求1所述的設備，所述求和器、所述濾波器和所述升頻轉換器形成跟蹤 濾波器，以對針對全球移動通信系統(GSM)中的多個頻帶而接收到的信號進行濾波。
14.根據權利要求1所述的設備，所述求和器、所述濾波器和所述升頻轉換器形成跟蹤 濾波器，以對從分集天線接收到的信號進行濾波。
15.一種集成電路，其包含求和器，其用以接收輸入信號和反饋信號，且提供第一信號；降頻轉換器，其用以對基於所述第一信號而得出的第二信號進行降頻轉換，且提供輸 出信號；濾波器，其用以對所述輸出信號進行濾波，且提供第三信號；以及升頻轉換器，其用以對所述第三信號進行升頻轉換，且提供從中得出所述反饋信號的 第四信號。
16.根據權利要求15所述的集成電路，其進一步包含低噪聲放大器(LNA)，其用以放大所述第一信號，且提供所述第二信號。
17.根據權利要求15所述的集成電路，所述濾波器包含微分器。
18.一種用於通信的設備，其包含跟蹤濾波器，其用以對輸入信號進行濾波，且提供第一信號； 放大器，其用以放大所述第一信號，且提供第二信號；以及降頻轉換器，其用以對所述第二信號進行降頻轉換，且提供輸出信號，所述跟蹤濾波器 基於所述輸出信號對所述輸入信號進行濾波。
19.根據權利要求18所述的設備，所述跟蹤濾波器具有基於正被接收的所要信號的頻 率而確定的可變中心頻率。
20.—種處理輸入信號的方法，其包含從所述輸入信號中減去反饋信號以獲得第一信號；對基於所述第一信號而得出的第二信號進行降頻轉換，以獲得輸出信號；對所述輸出信號進行濾波以獲得第三信號；對所述第三信號進行升頻轉換以獲得第四信號；以及基於所述第四信號得出所述反饋信號。
21.根據權利要求20所述的方法，所述對所述輸出信號進行濾波包含 對所述輸出信號求微分以獲得所述第三信號。
22.根據權利要求 所述的方法，其進一步包含 放大所述第一信號以獲得所述第二信號。
23.一種用於通信的設備，其包含用於從輸入信號中減去反饋信號以獲得第一信號的裝置；用於對基於所述第一信號而得出的第二信號進行降頻轉換以獲得輸出信號的裝置； 用於對所述輸出信號進行濾波以獲得第三信號的裝置； 用於對所述第三信號進行升頻轉換以獲得第四信號的裝置；以及 用於基於所述第四信號得出所述反饋信號的裝置。
24.根據權利要求23所述的設備，所述用於對所述輸出信號進行濾波的裝置包含用於 對所述輸出信號求微分以獲得所述第三信號的裝置。
25.根據權 要求23所述的設備，其進一步包含 用於放大所述第一信號以獲得所述第二信號的裝置。
全文摘要
本發明描述接收器中的一種用於衰減帶外信號和鄰近信道信號的跟蹤濾波器。在一個示範性設計中，一種設備包括跟蹤濾波器、LNA和降頻轉換器。所述跟蹤濾波器包括求和器、濾波器和升頻轉換器。所述求和器從輸入信號中減去反饋信號且提供第一信號。所述LNA放大所述第一信號且提供第二信號。所述降頻轉換器對所述第二信號進行降頻轉換且提供輸出信號。所述濾波器對所述輸出信號進行濾波(例如，求微分)且提供第三信號。所述濾波器阻擋所要信號且放行帶外信號分量。所述升頻轉換器對所述第三信號進行升頻轉換且提供第四信號，且從所述第四信號得出所述反饋信號。所述跟蹤濾波器具有等效帶通濾波器響應和基於所述所要信號的頻率而確定的可變中心頻率。
文檔編號H03L7/085GK101897123SQ200880120265
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月11日 優先權日2007年12月12日
發明者居坎瓦爾·辛格·薩霍塔, 拉維·斯裡達拉, 秋參·納拉通 申請人:高通股份有限公司