具有干扰降低的集成的多模式带通希格马－德耳塔接收机子系统及其方法

技术领域：

本发明通常涉及无线接收机，特别是涉及集成的数字无线接收机子系 统。

背景技术：

本领域技术人员都知道具有两个混频器的双重变换的无线接收机利用 通用的外差式过程来转换输入的射频(RF)信号。通常利用诸如扬声器的 某种变换器将RF信号检测、转换和放大成听得到的格式。从图1的现有技 术可以看出，已知的集成无线接收机后端或第二中频级10包括中频信号输 入11，中频信号输入11由前置放大器13放大并提供给混频器15，在混频器 15中中频信号输入11与一个来自受时钟合成器19控制的本机振荡器合成器 17的信号混频。合成的第二中频信号接着由带通希格马-德耳塔(∑-Δ) 转换器21处理，这里第二中频信号被噪声整形并被转换成数字格式。然后 利用离散时间滤波23过滤转换器信号的不希望的带外成分。此后，利用变 频器25和来自时钟合成器19的本地振荡器处理第二中频信号并将其混频到 基带。利用另一个离散时间滤波器29滤波此合成信号的不希望的成分，离 散时间滤波器29的输出提供给并串数据转换器33和输出35。为了限制到∑- Δ转换器21的输入信号，利用自动增益控制(AGC)电路保持∑-Δ转换器 在″夹子″之外和减少信号失真。

因此，从图1可以轻易地看出，目前的无线接收机极大地增加了其复杂 性，这些无线接收机不仅被高度集成还将模拟信号转换成它们可以操作和/ 或数字处理的以用作听得到的信息或数据的数字格式。

关于这种高度集成的数字无线接收机的典型问题在于在一个集成封装 件中除了数字模式的希格马-德耳塔转换器之外还提供后端，即第二中频 (IF)部件。诸如模拟或集总滤波器(诸如感应线圈电容器(LC)滤波器 或陶瓷谐振器)的具体障碍在于使这些集成电路难以使用和实现。因此， 需要提供一种高度集成的数字/模拟RF接收机后端，其并入可与其它接收 机系统兼容使用和提供优良性能特性的集成滤波器和智能增益控制。

发明内容：

本发明提供一种具有干扰降低的集成的多模式带通希格马-德耳塔射 频接收机子系统，其特征在于，包括：一个第一中频放大器；至少一个混 频器，用于将所述第一中频放大器的输出与一个振荡器信号混频；一个第 二中频放大器，用于放大和滤波所述至少一个混频器的输出；一个多模式 多带宽希格马-德耳塔模/数信号转换器，用于提供具有高动态范围的数字 输出信号；一个数字混频器，用于提供同相和正交相数字输出信号；一个 抽取网络，用于提供降低的可编程数据和时钟的频率的同相和正交数字输 出信号；和一个格式化网络，用于将所述同相和正交信号安排成为一种预 定的格式，以便由一个数字的信号处理器使用。

附图说明：

图1是表示现有技术使用的后端无线接收机操作图的方框图，该后端无 线接收机使用单个模式的希格马-德耳塔转换器。

图2是表示超级外差式接收机实现方式的方框图，该超级外差式接收机 使用多模式希格马-德耳塔接收机子系统200。

图3是表示根据本发明具有干扰降低的多模式希格马-德耳塔接收机 子系统的方框图。

具体实施方式：

现在参见图2，数字双重变换射频(RF)接收机50通常的方框图包括 通常也称作接收机前端的接收机第一中频级100和通常也称作接收机后端 的接收机第二中频级200。

正如本领域技术人员所熟知的，接收机前端100包括通过天线101或其 它输入设备接收的RF信号，通过根据电子器件的模式转换功率放大器和接 收机之间天线101的天线转换开关103提供该输入设备。带通滤波器105用于 滤波特定通带之外的不希望的RF信号。该滤波后剩余的信号经前置放大器 107放大并送入另一个带通滤波器109以增加选择性。因此，只有窄带的RF 信号用于第一混频器111。

第一混频器111使来自带通滤波器109的RF信号与稳定的本地振荡器 信号113混频，其输出用于接收机后端200。正如本领域技术人员所熟知的， 来自第一混频器111的第一中频(IF)信号产生频率为输入信号频率和与差 的信号。因为主要的信号是差信号，和信号随后在后面的接收机级被过滤 掉。为了使来自接收机前端100的RF信号耦合到接收机后端200，可利用多 极点滤波器115以便以非常低的信号损失为前端100提供中等程度的选择 性。正如本领域技术人员所熟知的，多极点滤波器115可以是晶体滤波器、 表面声波(SAW)滤波器等等。由于带通希格马-德耳塔模数转换器(ADC) 的宽泛的动态范围，可以允许宽频带的晶体或SAW滤波器。这具有降低大 小和成本的优点。

图3中，根据本发明的优选实施例，具有干扰降低的多模式带通希格马 -德耳塔(∑-Δ)接收机子系统200包括提供给第一IF放大器203的第一IF 信号输入201，可用自动增益控制(AGC)输入控制第一IF放大器203的增 益。到第一IF放大器的IF信号输入典型在10MHz和400MHz之间。由于可 以使用宽范围的第二IF频率，这可以帮助减少与板上振荡器或合成器的任 何潜在的干扰，因为可以控制到∑-Δ转换器215的输入信号。然后用从可 编程第二本地振荡器(LO)合成器207、压控振荡器(VCO)和环路滤波 器209来的输入与该放大的第一IF信号混频。

希望第二混频器的输出产生到下面讨论的∑-Δ转换器215的较低频率 的输入。利用第二IF放大器213放大第二IF信号，也利用下文讨论的AGC 信号控制第二IF放大器213的增益。第二IF放大器213还提供反混叠滤波器 (AAF)。正如本领域技术人员所熟知的，当根据奈奎斯特标准取样信号 波形时出现寄生或混叠信号。混叠信号可以被生成或″折回″频带内，尔后 干扰或降低后续接收机放大级和处理的性能。为了去掉这些混叠信号，最 经常使用连续的时间滤波技术。

第二IF放大器213的输出然后提供给多模式带通∑-Δ模数转换器 (ADC)215。利用∑-Δ转换器215和电压基准219从其输入的模拟信令生 成数字信号。本领域技术人员可以看出∑-Δ转换器提供许多优点。由于该 转换器内提供的反馈，在带宽内具有宽泛的动态范围。通过集成的开关电 容滤波器网和∑-Δ转换器的前反馈/后反馈参数确定IF频带。此频带中心 通常在第二IF输入频率。因此，通过后续的数字滤波器将由模数转换器删 除带外生成的任何寄生噪声。另外，∑-Δ转换器215可操作在各种IF输入 频率，通过改变时钟发生器217的频率可以很容易地进行编程。最后，该∑ -Δ转换器215提供多个带宽选择并在选择较低的带宽模式时提供减少的功 耗。特别是，宽带信号需要更高的取样率而更高的取样率需要更高的电耗。 多模式结构允许节省由于窄带和宽带模式交替转换所必需的电耗。

时钟发生器217受可编程时钟发生器合成器211和VCO和环路滤波器 212的控制，并用于∑-Δ转换器215和数字混频/抽取网221的同步操作。可 以很容易地改变或依次步进时钟发生器217，以使∑-Δ转换器215容纳各种 输入的第二IF频率。

然后来自∑-Δ转换器215的数字信号以串行比特流的形式用于数字混 频/抽取网221。数字混频器将∑-Δ转换器输出的数字数据流转换为两个数 字信号，一种同相信号和正交相信号。抽取网221用于抽取即减少输入数字 信号(I和Q)的时钟频率和数据速率，用于后续的数字信号处理。结果， 降低数字信号的取样速率。现在必须符合奈奎斯特标准，以避免和/或删除 混叠信号的存在。因此，有必要在可以出现进一步处理之前抽取和滤波删 除任何混叠信号，混叠信号是由于此过程产生的。本领域技术人员可以看 出，数字滤波希望去掉任何带外信号或噪声。此可编程能力提供细心布置 寄生响应而不降低接收机性能的装置。

在抽取网221的输出，同相(I)和正交(Q)位流都用于格式化网223。 格式化网223具有经串行外围接口(在下文中讨论)编程配置的输出，以便 除了传统的单端电压模式输出之外还能输出差分电流模式或差分电压模 式。格式化网用于组织或格式来自串行I和Q位流的数据，由连接到数字输 出233的数字信号处理机(DSP)(未示出)解释串行I和Q位流。为了帮助 数据同步，格式化功能块223并入工作同步功能。典型地，从同相信息产生 16位字，从正交信息产生16位字，产生16位字用于自动增益控制(AGC) 信息。同步串行接口用于插入同步信息以确定每个字的开始和结束部分， 以便DSP的后续使用。

还提供串行的外围接口(SPI)端口225和相关的控制逻辑227以可编程 的控制多模式∑-Δ转换器215中数字信号的限幅电平。这控制可接受极限 内的输入电压值以保持预定动态范围内的输入。DSP通过SPI端口225为受 AGC控制的每个部件提供AGC电平的额外控制。此利用控制逻辑227操作， 结构数据通过SPI端口225输入结构数据。控制逻辑227利用可编程AGC电 路229操作，可编程AGC电路229的数字输出信号通过使用数模转换器231 转换为模拟信号。然后AGC输出信号用于控制第二IF放大器213、第二混 频器205、第一IF放大器203和多模式∑-ΔADC215。

对本领域技术人员来说很明显，多模式带通希格马-德耳塔(∑-Δ) 接收机子系统200的干扰降低部分包括内部受控的(mdB)连续可调的增益 元素和第一IF放大器/混频器提供的步进(ndB每步)增益元素。接收机子 系统经SPI端口可编程，因此限制输入信号到∑-Δ的AGC门限保持在夹点 下的″x″dB。通过改变转换器的时钟频率可编程第二IF频率。而且，可编 程的抽取比被用于允许最终选择数字信号处理机(DSP)中的串行数据速 率。子系统能在宽带(大约150kHz带宽)和窄带(小于3kHz带宽)模式中 可编程基带(即关于直流(DC))带宽。从窄带到宽带操作的开关提供明 显超出现有技术其它接收机系统的优点在于该子系统200能够多模式操作。

因此，本发明提供一种集成的希格马-德耳塔射频接收机子系统，其 包括提供单个和多位输出的多模式希格马-德耳塔模数转换器。数字混频 器用于利用可编程抽取网创建同相和正交相数字基带信号，该可编程抽取 网用于减少同相和正交相位流的频率。最后，可编程格式化网用于组织来 自抽取网的同相和正交成分被用于后续的信号处理。

虽然已经说明和描述了本发明的优选实施例，但很明显本发明不会受 此限制。对本领域技术人员来说可能出现多种修改、改变、变化、代替和 等同物，而没有偏离所附权利要求定义的本发明的精神和范围。