數字加強的射頻接收機的製作方法

2023-10-21 06:05:07 2

專利名稱：數字加強的射頻接收機的製作方法
技術領域：
本發明涉及 一 種可應用於通信系統或廣播接收系統的數字增強的 (digital-intensive) RF (射頻)接收機，更具體地涉及能夠通過在利用子採樣A/D (模擬/ 數字)轉換而將RF信號轉換為IF(中頻)信號或DC中心(DC-centered)頻帶信號中使用 期望波段的窄波段來執行噪聲整形的數字增強的RF接收機。
背景技術：
通常，在開發可滿足多波段信號和多應用領域的需要的RF接收機的過程中，使用 傳統的模擬設計方法需要許多用於處理模擬信號的電路和組件，這在能耗、晶片面積以及 對市場的快速適應方面存在劣勢。 相比較而言，由於包括數位化設計元件的RF接收機不需要用於處理模擬信號的 電路和組件，因此它可在各方面彌補模擬設計方法的缺點。 然而，實際上，實現這樣的包括許多數字設計元件的RF接收機在各個方面都並不 容易。例如，高頻帶信號必須被直接採樣，而A/D轉換器必須以相當高的頻率操作但具有高 比特解析度，這使得難以實現包括許多數位化設計元件的RF接收機。 為了處理高頻帶的信號，相關技術中的模擬型接收機具有大量具有特定模擬 (analog-specific)設計的元件，例如用以充分地降低信號頻率的混頻器等、用於減少比特 解析度和操作速度的負擔的信道濾波器和自動增益控制器、以及用於處理信號的A/D轉換 器。 然而，因為相關技術的模擬型接收機需要包括混頻器等的RF調諧器，因此它不適 於特定數字(digital-specific)設計。

發明內容
本發明的一方面提供了一種有利於特定數字設計的數字增強的RF接收機，其能 夠通過在利用子採樣A/D轉換而將RF信號轉換為IF(中頻)信號或DC中心頻帶信號中使 用期望波段的窄波段來執行噪聲整形，從而去除掉RF調諧器的必要性。
根據本發明的一個方面，提供一種數字增強的RF接收機，其包括第一濾波器單 元，被配置為允許RF信號之中的預設頻帶的RF信號從中通過；低噪聲放大器(LNA)，被配 置為放大來自第一濾波器單元的RF信號，使得RF信號具有預設的幅度；第二濾波器單元， 被配置為允許來自LNA的RF信號之中的預設頻帶的RF信號從中通過；時鐘產生單元，被配 置為產生預設的參考頻率信號、以及通過使用該參考頻率信號來產生具有比RF載頻更低
4的預設頻率的子採樣時鐘；子採樣A/D轉換單元，被配置為根據來自時鐘產生單元的子採 樣時鐘將來自第二濾波器單元的RF信號A/D轉換成數位訊號，將RF信號分成多個頻帶並 且在A/D轉換過程期間對它們進行子採樣；以及通過使用包含於RF信號中的每個子信道來 執行噪聲整形；以及數字處理單元，被配置為根據使用來自所述時鐘產生單元的參考頻率 信號產生的系統時鐘，處理來自子採樣A/D轉換單元的數位訊號。
LNA可以是不同增益的LNA，其根據RF信號幅度而改變增益。
時鐘產生單元可以包括晶體振蕩器，被配置為產生參考頻率信號；時鐘發生器，
被配置為從由晶體振蕩器產生的所述參考頻率信號來產生子採樣時鐘。 子採樣時鐘可以是單個子採樣時鐘和包括多個不同的第一、第二至第n子採樣時
鐘的多子採樣時鐘之中的一個或多個。 子採樣A/D轉換單元可以包括多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器，其根據 來自時鐘產生單元的單個子採樣時鐘將來自第二濾波器單元的RF信號分成多個頻帶，並 將劃分後的頻帶的每一個RF信號A/D轉換成數位訊號，其中第一、第二至第n子採樣A/D 轉換器的每一個可根據來自時鐘產生單元的子採樣時鐘對來自第二濾波器單元的RF信號 進行子採樣。 所述多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器的多個噪聲整形頻率的每一個可被 設置為具有與包含於所述子採樣信號中的多個第一、第二至第n子信道之間的間隔相同的 間隔，並且被設置為具有與包含於所述子採樣信號中的多個第一、第二至第n子信道的每 一個的中心頻率相同的頻率 多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器的多個噪聲整形頻率的每一個可被設置 為具有彼此相同的頻率，並且可被設置為具有與包含於子採樣信號中的多個第一、第二至 第n子信道的每一個的中心頻率相同的頻率。 所述數字處理單元包括數字頻率合成器，被配置為通過使用來自時鐘產生單元 的參考頻率信號來產生系統時鐘；以及數位訊號處理器，被配置為處理來自子採樣A/D轉 換單元的數位訊號。 所述子採樣A/D轉換單元可以將來自第二濾波器單元的RF信號轉換為預設IF信 號和DC中心頻帶信號之一。 子採樣A/D轉換單元可以包括I路子採樣A/D轉換單元和Q路子採樣A/D轉換單 元，並且通過使用預設的正交第一和第二時鐘信號將所述RF信號轉換為處理正交關係的I 信號和Q信號。


根據結合附圖進行的以下詳細說明，將更清楚地理解本發明的上述和其它方面、 特徵和其它優點，其中 圖1是根據本發明的示範實施例的數字加強的RF接收機的示意框圖； 圖2圖示了根據本發明的示範實施例的在要被處理的RF信號中包括的子信道的
結構； 圖3是圖示了根據本發明的示範實施例的子採樣A/D轉換單元的第一實現示例的 示意框 圖4是用以說明圖3的子採樣A/D轉換單元的子採樣的曲線圖； 圖5圖示了圖3的子採樣A/D轉換單元的噪聲整形； 圖6是圖示了根據本發明的示範實施例的子採樣A/D轉換單元的第二實現示例的 示意框圖； 圖7是用於說明圖6的子採樣A/D轉換單元的第一子採樣的曲線圖； 圖8圖示了圖6的子採樣A/D轉換單元的第一噪聲整形； 圖9是用於說明圖6的子採樣A/D轉換單元的第二子採樣的曲線圖；以及 圖10圖示了圖6的子採樣A/D轉換單元的第二噪聲整形。
具體實施例方式
現在參考附圖詳細描述本發明的示範實施例。但是，本發明可以以許多不同的形 式來實現，不應當如這裡所提出的實施例所限制的那樣來構造。相反，提供這些實施例以使 得本公開將全面準確，並將充分地向本領域技術人員傳達本發明的範圍。在這些圖中，為了 清楚起見，形狀和尺寸可被誇大，通篇將使用相同的圖標記來標識相同的或類似的組件。
圖1是根據本發明的示範實施例的數字加強的RF接收機的示意框圖。參考圖1， 數字加強的RF接收機包括第一濾波器單元50，被配置為允許在RF信號之中的預設頻帶 的RF信號從中通過；低噪聲放大器(LAN) 100，被配置成放大來自第一濾波器單元50的RF 信號，使得RF信號具有預設的幅度；第二濾波器單元200，被配置成允許來自LNA 100的在 RF信號之中的預設頻帶的RF信號從中通過；時鐘產生單元300，被配置成產生預設參考頻 率信號、以及通過使用該參考頻率信號產生具有比RF載頻低的預設頻率的子採樣時鐘；子 採樣A/D轉換單元400，被配置成根據來自時鐘產生單元300的子採樣時鐘，將來自第二濾 波器單元200的RF信號A/D轉換為數位訊號，將RF信號分成多個頻帶以在A/D轉換過程 中對它們進行子採樣；以及通過包含於RF信號中的子信道來執行噪聲整形；以及數字處理 單元500，被配置成根據通過使用來自時鐘產生單元300的參考頻率信號產生的系統時鐘， 處理來自子採樣A/D轉換單元300的數位訊號。
LNA可以是可變增益LNA，其根據RF信號的幅度變化增益。 時鐘產生單元300包括晶體振蕩器310，被配置成產生參考頻率信號；以及時鐘 發生器320，被配置成從由晶體振蕩器310產生的參考頻率信號中產生子採樣時鐘CK。
子採樣A/D轉換單元400包括為第一、第二至第N子採樣A/D轉換器400_1、
400-2.....400-n的多個子採樣A/D轉換器，其根據來自時鐘產生單元300的信號子採樣
時鐘CK，將來自第二濾波器單元200的RF信號分成多個頻帶，以及將已劃分的頻帶中的每 個RF信號A/D轉換成數位訊號。 數字處理單元500可以包括數字頻率合成器510，被配置成通過使用來自時鐘產 生單元300的參考頻率信號產生系統時鐘；以及數位訊號處理器520，被配置成處理來自子 採樣A/D轉換單元300的數位訊號。這裡，數字頻率合成器510可以是直接數字頻率轉換 器(DDFS)。 圖2圖示了根據本發明的示範實施例的要進行處理的包含在RF信號中的子信道 的結構。作為本發明的處理目標的RF信號在期望信道的帶寬(2*CBW)內包括為第一、第二、 至第n子信道SC-1、 SC-2.....SC-n的多個子信道。
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其間，子採樣時鐘可以是單個採樣時鐘，或可以是包括多個不同的第一和第二至 第n子採樣時鐘的多子採樣時鐘。 現在將描述取決於子採樣時鐘是單個子採樣時鐘還是多子採樣時鐘的子採樣A/D 轉換單元400的實現的示例。 現在將描述根據本發明的示範實施例的子採樣A/D轉換單元400的第一實現。
圖3是圖示了根據本發明的示範實施例的子採樣A/D轉換單元400的第一實現示 例的示意框圖。參考圖1至3，時鐘產生單元300的時鐘發生器320根據從晶體振蕩器310 傳輸過來的參考頻率信號來產生單個子採樣時鐘CK。 然後，子採樣A/D轉換單元400中的第一、第二至第n子採樣A/D器400-1、
400-2.....400-n的每一個根據從時鐘產生單元300傳輸過來的單個子採樣時鐘CK，將從
第二濾波器單元200傳輸過來的RF信號分成多個頻帶，以及將劃分後的頻帶的每個RF信 號A/D轉換為數位訊號。 圖4是用於說明圖3中的子採樣A/D轉換單元的子採樣的一對曲線圖。 參考圖1至4，第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-l、400-2.....400_n的每
一個根據單個子採樣時鐘CK對來自第二濾波器單元200的RF信號進行子採樣。
在這種情況下，如圖4中所示，利用所述單個採樣時鐘CK的整倍數頻率(nF3，其 中，"n"是自然數)來將多個頻帶中的每個頻帶的信息下變頻到相同的頻率位置。
圖5圖示了圖3的子採樣A/D轉換單元的噪聲整形。 結合圖l至圖5，多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-l、400-2.....400_n
的多個噪聲整形頻率被設置為具有與包括於子採樣信號中的多個第一、第二至第n子信道 之間的間隔相同的間隔，以及被設置為與包括於子採樣信號中的多個第一、第二至第第n 子信道中的每一個的中心頻率相同。 相應地，噪聲整形是通過多個第一、第二至第n子信道來執行的。
在子採樣A/D轉換器的第一實現中，子採樣A/D轉換單元400可以將來自第二濾 波器單元200的RF信號轉換為成預設的IF信號，或者可以將來自第二濾波器單元200的 RF信號直接轉換為DC中心頻帶信號。 現在將描述根據本發明的示範實施例的子採樣A/D轉換單元400的第二實現。
圖6是圖示了根據本發明的示範實施例的子採樣A/D轉換單元的第二實施例的示 意框圖。參考圖1、圖2和圖6，時鐘產生單元300的時鐘發生器320根據來自晶體振蕩器
310的參考頻率信號產生包括多個不同的第一、第二至第n子採樣時鐘CK1、 CK2.....CKn
的多子採樣時鐘。 接著，如圖6所示，子採樣A/D轉換單元400的第一、第二至第n子採樣A/D轉換
器400-1 、400-2.....400-n的每一個將來自第二濾波器單元200的RF信號分成多個頻帶，
以及將劃分後的頻帶的每個RF信號A/D轉換為數位訊號。 在根據本發明的示範實施例的子採樣A/D轉換單元400的第二實現中，可以取決 於子採樣時鐘信號的頻率是否與子信道的中心頻率相同來劃分第一和第二子採樣。
圖7是用於說明圖6的子採樣A/D轉換單元的第一子採樣的一對曲線圖。參考圖 1、圖2、圖6和圖7，在A/D轉換過程期間，多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-1、 400-2.....400-n中的每一個可以根據來自時鐘產生單元300的第一、第二至第n子採樣時鐘CK1、 CK2.....CKn的每一個對來自第二濾波器單元200的RF信號進行子採樣。接著，如圖7所示，利用多個第一、第二至第n子採樣時鐘CK1、CK2.....CKn的整
倍數頻率(nFs，這裡"n"是自然數)，將多個頻帶中的每一個頻帶的信息下變頻至彼此不同 的頻率位置。 圖8圖示了圖6的子採樣A/D轉換單元400的第一噪聲整形。 參考圖1、圖2、以及圖6至圖8，第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-l、
400-2.....400-n的多個噪聲整形頻率被設置為彼此相同，還被設置為與多個第一、第二至
第n子信道的每一個的中心頻率相同。 相應地，利用多個第一、第二至第n子信道來執行噪聲整形。 圖9是用於說明圖6的子採樣A/D轉換單元400的第二子採樣的一對曲線圖。 參考圖1、圖2、圖6和圖9，多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-l、
400-2.....400-n中的每一個在A/D轉換過程期間可以根據多個第一、第二至第n個子採
樣時鐘CK1、 CK2.....CKn中的每一個對來自第二濾波器單元200的RF信號進行子採樣。接著，如圖9所示，利用多個第一、第二至第n子採樣時鐘CK1、CK2.....CKn的整
倍數頻率(nFs，這裡"n"是自然數)，多個頻帶中的每一個頻帶的信息被下變頻至彼此不同 的頻率位置。 圖10圖示了圖6的子採樣A/D轉換單元400的第二噪聲整形。 參考圖1、圖2、圖6、圖9和圖10，多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-1、
400-2.....400-n的多個噪聲整形頻率被設置為具有與包含於子採樣信號中的多個第一、
第二至第n子信道SC-l、 SC-2.....SC-n之間的間隔相同的間隔，並且在這種情況下，所
述多個噪聲整形頻率被設置為與包含於該子採樣信號中的多個第一、第二至第n子信道
SC-l、SC-2、. . . 、SC-n中的每一個的中心頻率相同。 所述第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400_1、400_2.....400_n的多個噪聲
整形頻率的每一個被設置為彼此相同，並且與所述多個第一、第二至第n子信道400-1、 400-2、 、400-n的每一個的中心頻率相同。 相應地，利用所述多個第一、第二至第n子信道來執行噪聲整形。 在所述子採樣A/D轉換單元400的第二實現中，子採樣A/D轉換器400可以將來
自第二濾波器單元200的RF信號轉換為IF(中間頻率)信號或DC中心頻帶信號。 所述子採樣A/D轉換單元400可以包括I路子採樣A/D轉換單元和Q路子採樣A/
D轉換單元。在這種情況下，所述I路子採樣A/D轉換單元和所述Q路子採樣A/D轉換單元
可以將RF信號轉換為彼此正交的I和Q信號。 現在將參考圖描述本發明的操作和效果。 現在參考圖1至圖10來描述根據本發明的示範實施例的數字加強的RF接收機。 首先，如圖1所示，所述數字加強的RF接收機包括第一濾波器單元50、 LNA 100、第二濾波 器單元200、時鐘產生單元300、子採樣A/D轉換單元400以及數字處理單元500。
所述第一濾波器單元50允許在RF信號範圍之中的預設頻帶的RF信號從中通過。
詳細地，所述第一濾波器單元50可以將預設的頻帶設為通頻帶。例如，對應於TV 頻帶的在50腿Z至900腿Z範圍中的波段可以被設為通頻帶。 相應地，所述第 一 濾波器單元50可以是允許預設頻帶通過的抗混疊
8(anti-aliasing)濾波器，防止在子採樣過程中可能產生的數據混疊。 所述LNA 100放大來自第一濾波器單元50的RF信號以具有預設的幅度，並將其 輸出給第二濾波器單元200。例如，如果LNA 100形成為可變增益的LNA，則其可以根據RF 信號的幅度改變增益。 所述第二濾波器單元200允許RF信號中來自LNA 100的預設頻帶的RF信號從中 通過，從而輸出至子採樣A/D轉換單元400。 詳細地，與如上所述的第一濾波器單元50相似，第二濾波器單元200可以將預設 頻帶設為通頻帶。例如，對應於TV頻帶的在50MHZ至900MHZ範圍中的波段可以被設為通 頻帶。 所述時鐘產生單元300可以產生預設的參考頻率信號，並通過使用參考頻率信號 來產生具有比RF載波頻率低的預設頻率的子採樣時鐘。 例如，當所述時鐘產生單元300包括晶體振蕩器310和時鐘發生器320時，所述晶 體振蕩器310產生參考頻率信號並將其提供給時鐘發生器320。所述時鐘發生器320根據 從晶體振蕩器310傳輸過來的參考頻率信號來產生子採樣時鐘CK，並將產生的子採樣時鐘 CK提供給子採樣A/D轉換單元400。 這裡，所述子採樣時鐘的頻率可以被確定為可以最小化數據混疊的頻率，也可以 根據期望的RF信號寬度(2*CBW)來確定。例如，所述子採樣頻率可以是實際上兩倍於所期 望的帶寬(20MHZ)的頻率(2*20MHZ = 40MHZ)，並且為了滿足噪聲特性，所述子採樣頻率可 以是比所期望的帶寬的兩倍還大的頻率。 接下來，根據來自時鐘產生單元300的子採樣時鐘，所述子採樣A/D轉換單元400 將從第二濾波器單元200傳輸來的RF信號A/D轉換成數位訊號。在A/D轉換過程中，所述 子採樣A/D轉換單元400通過將RF信號分成多個頻帶對RF信號進行子採樣，並且通過使 用包含於RF信號中的多個第一、第二至第n子信道來執行噪聲整形。 例如，所述子採樣A/D轉換單元400可以包括為第一、第二至第n子採樣A/D轉換
器400-1 、400-2.....400-n的多個子採樣A/D轉換器，並且在這種情況下，所述多個第一、
第二至第n子採樣A/D轉換器400-1 、400-2.....400_n可以根據來自時鐘產生單元300的
子採樣時鐘將已經從第二濾波器單元200傳輸過來的所述RF信號分成多個頻帶，並且將所 述劃分後的頻帶中的每一個RF信號都A/D轉換成數位訊號。 如上所述，所述子採樣A/D轉換單元400具有將具有高頻率的輸入信號波段降低 到低IF或DC波段的功能、以及對某個期望的窄頻帶上的信號執行噪聲整形的功能。
相應地，所述子採樣A/D轉換單元400的使用允許將具有高信號頻率的寬帶信號 分成噪聲整形的窄帶信號、並處理它，這可以使用具有低操作頻率同時保持高的比特分辨 率的ADC來設計，從而獲得具有當前半導體製作技術的接收機性能。 因此，在本發明的示範實施例中，用於將高頻率信號轉換為低頻率信號的子採樣 方案和將寬帶信號分成幾個子信道以處理該寬帶信號的噪聲整形功能被合併在一起。
最初，雖然對寬帶RF信號進行子採樣，但是如果信號波段本身就是寬的，則它也 具有高的採樣頻率。然而，在這個方面，在本發明的示範實施例中，通過使用帶通A/D轉換 對每個期望的窄帶信號執行噪聲整形，並且相應的信號在數字域中被再次處理，從而可以 大大降低子採樣頻率。
在A/D轉換之後，所述數字處理單元500根據使用從時鐘產生單元300傳輸過來 的參考頻率信號而產生的系統時鐘，來處理從子採樣A/D轉換單元400傳輸過來的數字信 號。 也就是說，所述數字處理單元500可以處理具有高信噪比的窄帶數位訊號。另外， 根據本發明的子採樣A/D轉換單元400可以支持高輸入動態範圍並在數字域中處理幹擾。
因此，因為現有的信道濾波器功能可以被移動到數字級，所以不再需要用於合成 信道頻率的RF頻率合成器。 更詳細地，例如，當數字處理單元500包括數字頻率合成器510和數位訊號處理器 520時，所述數字頻率合成器510通過使用來自時鐘產生單元300的參考頻率信號來產生系 統時鐘，並且將所產生的系統時鐘提供給數位訊號處理器520。 所述數位訊號處理器520根據來自數字頻率合成器510的系統時鐘來處理從子採 樣A/D轉換單元400傳輸過來的數位訊號。 圖2圖示了根據本發明的示範實施例的在要處理的RF信號中所包括的子信道的 結構。結合圖2，本發明的處理目標，即RF信號在期望信道的帶寬(2*CBW)中包括為第一、 第二至第n子信道SC-l、 SC-2.....SC-n的多個子信道。 在圖2中，BW指示總的接收信號波段，以及CBW指的是信道帶寬，最終期望的信號 波段。 現在將參考圖1至圖3來描述所述子採樣A/D轉換單元400的第一實現。
在圖1中，時鐘產生單元300可以包括晶體振蕩器310和時鐘發生器320。所述時 鍾產生單元300的晶體振蕩器310產生參考頻率信號並且將所產生的參考頻率信號提供給 時鐘發生器320。時鐘發生器320根據已經從晶體振蕩器310傳輸過來的參考頻率信號中 產生信號子採樣時鐘CK。 在圖3中，所述子採樣A/D轉換單元400可以包括為第一、第二至第n子採樣A/D
轉換器400-1 、400-2.....400-n的多個子採樣A/D轉換器。所述多個第一、第二至第n子
採樣A/D轉換器400-1 、400-2.....400_n的每一個可以根據來自時鐘產生單元300的信號
子採樣時鐘CK而將來自第二濾波器單元200的RF信號分成多個頻帶，並且將劃分後的頻 帶的每一個RF信號A/D轉換成數位訊號。 參考圖1至圖4，多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-1 、400-2.....400_n
的每一個根據來自時鐘產生單元300的單個子採樣時鐘CK對來自第二濾波器單元200的 RF信號進行子採樣。 在這種情況下，如圖4所示，通過單個採樣時鐘CK的整倍數頻率(nf3)，多個頻帶 的每一個的信息都被下變頻至相同的頻率位置。 參考圖1至5，多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-l、400_2.....400_n
的多個噪聲整形頻率(fIF—p fIF—2.....fIF—n)被設置為與包含於子採樣信號中的多個第一、
第二至第n子信道SC-l、 SC-2.....SC-n之間的間隔相同的間隔，並且在這種情況下，多
個噪聲整形頻率被設置為與包含於子採樣信號中的多個第一、第二至第n子信道SC-1、
SC-2.....SC-n的每一個的中心頻率相同。 在圖4和圖5中，通過使用單個時鐘將全部的信號波段(BW)轉換為IF，並且按照 子信道間隔來排列通過每一 A/D轉換而噪聲整形的頻帶。
相應地，利用多個第一、第二至第n子信道執行噪聲整形。 現在將參考圖1、圖2、和圖6來描述所述子採樣A/D轉換單元400的第二實現。
在圖1中，當所述時鐘產生單元300包括晶體振蕩器310和時鐘發生器320時，所 述晶體振蕩器產生參考頻率信號並向時鐘發生器320提供產生的參考頻率信號。所述時鐘 發生器320根據已經從晶體振蕩器310傳輸過來的參考頻率信號來產生多個不同的第一、 第二至第n子採樣時鐘CK1、 CK2、. . . 、 CKn。 參考圖6，所述子採樣A/D轉換單元400可以包括多個第一、第二至第n子採樣A/
D轉換器400-1 、400-2.....400-n。所述多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-1、
400-2.....400-n可以根據來自時鐘產生單元300的多個第一、第二至第n子採樣時鐘
CK1、 CK2.....CKn，將來自第二濾波器單元200的RF信號分成多個頻帶，並且將劃分後的
頻帶的每一個RF信號A/D轉換成數位訊號。 以這種方式，當如圖6中所示那樣使用多個時鐘時，通過僅區分可操作的頻率來 設計相同的A/D轉換器。 參考圖1 、圖2、圖6、和圖7，在A/D轉換過程期間，多個第一、第二至第n子採樣A/
D轉換器400-1、400-2.....400-n的每一個子採樣A/D轉換器可以根據多個第一、第二至
第n子採樣時鐘CK1、CK2、. . . 、CKn的每一個子採樣時鐘，對來自第二濾波器單元200的RF 信號進行子採樣。接下來，如圖7所示，利用多個第一、第二至第n子採樣時鐘CK1、CK2.....CKn的
整倍數頻率(nFs)，將多個頻帶中的每一個頻帶的信息下變頻到彼此不同的頻率位置。
參考圖1、圖2、和圖6至圖8，第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-l、
400-2.....400-n的多個噪聲整形頻率的每一個被設置為彼此相同，並且被設置為與多個
第一、第二至第n子信道的每一個的中心頻率相同。 相應地，利用多個第一、第二至第n子信道來執行所述噪聲整形。 參考圖8，通過使用具有與子信道間隔同樣長的多個時鐘，它被降低以具有相同
IF的子信道。子信道的期望信號波段(CBW)被分成n個波段並被示出。 在這種情況下，因為所述A/D轉換相對於IF中的窄帶子信道具有噪聲整形功能，
因此在所期望的子信道上可以獲得高比特解析度。 圖9是用於說明圖6的子採樣A/D轉換單元的第二子採樣的一對曲線圖，以及圖 10圖示了圖6的子採樣A/D轉換單元的第二噪聲整形。 參考圖l、圖2、圖6、和圖9，第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-l、400-2.....
400-n的每一個根據多個第一、第二至第n子採樣時鐘CK1、 CK2.....CKn對來自第二濾波
器單元200的RF信號進行子採樣。 參考圖1、圖2、圖6、圖9和圖10，多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器400-1、
400-2.....400-n的多個噪聲整形頻率的每一個被設為具有與包含於子採樣信號的多個第
一、第二至第n子信道SC-l、SC-2.....SC-n之間的間隔相同的間隔，並且被設為與包含於
子採樣信號中的多個第一、第二至第n子信道SC-1、 SC-2.....SC-n的每一個的中心頻率相同。 圖9示出了利用每個A/D轉換器將所有期望的信號頻帶降為DC的方法，這可以通 過將信號分成I和Q信號從而執行覆信號轉換來實現。
對於圖7和圖9的子採樣A/D轉換的實例，可以使用德耳塔-西格馬 (delta-sigma)A/D轉換。在這種情況下，所述德耳塔_西格馬A/D轉換可以包括低通型德 耳塔_西格馬A/D轉換和帶通型德耳塔_西格馬A/D轉換，利用德耳塔-西格馬A/D轉換 的環路濾波器功能，可以執行輸入信號和噪聲的過濾，並且可以通過反饋來執行量化噪聲 的整形。 可以利用數位訊號處理器520處理在期望波段上的具有改善的信噪比的信號。所 述信噪比被改善的信號波段是窄帶，因此可以處理窄帶信號，或者可以組合各個窄帶信號 以處理。 在根據本發明的示範實施例的所述子採樣A/D轉換單元400的第一和第二實現示 例中，所述子採樣A/D轉換單元400可以將來自第二濾波器單元200的RF信號轉換為預設 的IF信號，或者將來自第二濾波器單元200的RF信號直接轉換為DC中心頻帶的信號。
如前面所闡明的，在根據本發明的示範實施例的數字加強的RF接收機中，當通過 子採樣A/D轉換將RF信號轉換為IF信號或者DC中心頻帶信號時，利用期望波段的窄帶來 執行噪聲整形，從而去除了 RF調諧器的必要性。因此，所述RF接收機具有特定數字設計的 優點，並且可以以比傳統的特定模擬設計更少的成本而被設計得尺寸更小。
雖然已經結合示範實施例描述和示出了本發明，但對於本領域技術人員來說將明 顯的是，可以作出修改和變型，而不脫離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍。
權利要求
一種數字加強的RF接收機，包括第一濾波器單元，被配置為允許RF信號之中的預設頻帶的RF信號從中通過；低噪聲放大器(LNA)，被配置為放大來自第一濾波器單元的RF信號，使得RF信號具有預設的幅度；第二濾波器單元，被配置為允許來自LNA的RF信號之中的預設頻帶的RF信號從中通過；時鐘產生單元，被配置為產生預設的參考頻率信號以及通過使用該參考頻率信號來產生具有比RF載頻更低的預設頻率的子採樣時鐘；子採樣A/D轉換單元，被配置為根據來自時鐘產生單元的子採樣時鐘將來自第二濾波器單元的RF信號A/D轉換成數位訊號，將RF信號分成多個頻帶並且在A/D轉換過程期間對它們進行子採樣；以及對包含於RF信號中的每個子信道執行噪聲整形；以及數字處理單元，被配置為根據使用來自所述時鐘產生單元的參考頻率信號產生的系統時鐘，處理來自子採樣A/D轉換單元的數位訊號。
2. 如權利要求1的RF接收機，其中所述LNA是根據RF信號的幅度改變增益的可變增 益LNA。
3. 如權利要求1的RF接收機，其中所述時鐘產生單元包括 晶體振蕩器，被配置為產生參考頻率信號；以及時鐘發生器，被配置為從由晶體振蕩器產生的所述參考頻率信號來產生子採樣時鐘。
4. 如權利要求3的RF接收機，其中所述子採樣時鐘是單個子採樣時鐘和包括多個不同 的第一、第二至第n子採樣時鐘的多子採樣時鐘之中的一個或多個。
5. 如權利要求4的RF接收機，其中所述子採樣A/D轉換單元包括 多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器，其根據來自時鐘產生單元的子採樣時鐘將來自第二濾波器單元的RF信號分成多個頻帶，並將劃分後的頻帶的每一個RF信號A/D轉換 成數位訊號，其中第一、第二至第n子採樣A/D轉換器的每一個根據來自時鐘產生單元的子採樣時 鍾對來自第二濾波器單元的RF信號進行子採樣。
6. 如權利要求5的RF接收機，其中所述多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器的多 個噪聲整形頻率的每一個被設置為具有與包含於所述子採樣信號中的多個第一、第二至第n子信道之間的間隔相同的間隔，並且被設置為具有與包含於所述子採樣信號中的多個第 一、第二至第n子信道的每一個的中心頻率相同的頻率。
7. 如權利要求5的RF接收機，其中多個第一、第二至第n子採樣A/D轉換器的多個噪 聲整形頻率的每一個被設置為具有彼此相同的頻率，並且被設置為具有與包含於子採樣信 號中的多個第一、第二至第n子信道的每一個的中心頻率相同的頻率。
8. 如權利要求1的RF接收機，其中所述數字處理單元包括數字頻率合成器，被配置為通過使用來自時鐘產生單元的參考頻率信號來產生系統時 鍾；以及數位訊號處理器，被配置為處理來自子採樣A/D轉換單元的數位訊號。
9. 如權利要求1的RF接收機，其中所述子採樣A/D轉換單元將來自第二濾波器單元的 RF信號轉換為預設IF信號和DC中心頻帶信號之一。
10.如權利要求1的RF接收機，其中所述子採樣A/D轉換單元包括I路子採樣A/D轉 換單元和Q路子採樣A/D轉換單元，並且通過使用預設的正交第一和第二時鐘信號將所述 RF信號轉換為具有正交關係的I信號和Q信號。
全文摘要
一種數字加強的RF接收機包括第一濾波器單元，被配置為允許RF信號之中的預設頻帶的RF信號從中通過；低噪聲放大器(LNA)，被配置為放大來自第一濾波器單元的RF信號，使得RF信號具有預設的幅度；第二濾波器單元，被配置為允許來自LNA的RF信號之中的預設頻帶的RF信號從中通過；時鐘產生單元，被配置為產生預設的參考頻率信號以及通過使用該參考頻率信號產生具有比RF載頻更低的預設頻率的子採樣時鐘；子採樣A/D轉換單元，被配置為根據來自時鐘產生單元的子採樣時鐘將來自第二濾波器單元的RF信號A/D轉換成數位訊號，將RF信號分成多個頻帶並且在A/D轉換過程期間對它們進行子採樣，以及對包含於RF信號中的子信道執行噪聲整形；以及數字處理單元，被配置為根據使用來自所述時鐘產生單元的參考頻率信號所產生的系統時鐘，處理來自子採樣A/D轉換單元的數位訊號。
文檔編號H04B1/16GK101789799SQ200911000018
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月3日 優先權日2008年12月3日
發明者劉賢奎, 沈載勳, 韓先鎬 申請人:韓國電子通信研究院