一种宽带射频接收机制造技术

本发明专利技术为一种宽带射频接收机，属于无线通信电子技术领域。该宽带射频接收机包括射频前端模块，模拟基带模块和数字基带模块，采用正交下变频的零中频接收机结构，射频输入信号依次经过低噪声放大器、无源混频器、跨阻放大器、低通滤波器、增益可变放大器、模数转换器、抽取滤波器、有限冲激响应(FIR)滤波器，通过切换低噪声放大器组、配置本振频率、采样时钟、滤波器带宽等，能处理50MHz‑6.3GHz内的多种射频输入信号；无需外置带通滤波器，减小了系统的复杂性并提高了集成度；拓宽了工作频带，增加了系统的灵活性和可靠性；并且通过峰值检测电路和功率检测电路的双环自动增益控制，提高了动态范围。本发明专利技术可以设计成IP核单片集成，也可以片外级联。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带射频接收机
本专利技术为一种宽带射频接收机，属于无线通信电子

技术介绍
当前无线通信电子
高速发展，无线通信对接收机的集成度、灵活性、通信制式的兼容性、工程应用性等方面提出了越来越高的要求。无线通信市场的竞争越来越激烈，为了实现更低的成本，更小的面积，用一个接收机替代以往多个接收机接收多种射频信号已经势在必行；同时，随着物联网和手持移动设备的迅速发展，对于一个接收机能够处理多种通信协议和通信制式的无线信号的需求越发强烈，对于接收机灵活性的要求不断提升，宽带可配置接收机正逐渐成为一种趋势；同时，作为产品的可扩展、可迭代的实用性考虑，宽带可配置接收机也是更加理想的选择。传统的宽带可配置接收机往往通过多通道的切换实现多模式、多频点的无线信号收发，其射频接收机在设计上需要在接收天线与接收机之间增加带通预滤波器，而由于该滤波器性能要求高，无法集成，且为了满足多个频点的需求要并联多个高性能带通预滤波器，集成度有限；同时，接收信号被限定在几个固定的频点，并不能覆盖常用的通信频段，灵活性与可靠性差，无法满足支持大量通信协议的需求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对当前宽带接收机对集成度、带宽、灵活性、可靠性以及处理多种通信协议和通信制式的需求，克服现有技术的不足，提供了一种能处理50MHz-6.3GHz内的多种射频输入信号的动态范围大、集成化高、可以灵活配置的宽带射频接收机。本专利技术的技术解决方案是：一种宽带射频接收机，该接收机包括射频前端模块、模拟基带模块和数字基带模块，其中：射频前端模块，接收由外部天线接收的射频信号，并对其进行低噪声放大，放大后的信号与本振信号进行正交下变频，得到零中频正交电流信号，之后，将零中频正交电流信号转换为零中频正交电压信号并输出至模拟基带模块；同时，根据检测的零中频正交电压信号自动控制本模块链路的增益。模拟基带模块，接收射频前端模块发送的零中频正交电压信号，并对其进行低通滤波、自动增益控制处理得到零中频正交电压信号；之后，进行过采样得到正交的零中频数字基带信号，输出至数字基带模块；同时，根据零中频数字基带信号的功率自动控制本模块链路的增益；数字基带模块，对过采样后的正交的零中频数字基带信号进行抽取与滤波，得到零中频数字信号并输出。所述射频前端模块包括低噪声放大器组、I支路无源混频器，Q支路无源混频器，射频频率综合器，90°移相器，I支路跨阻放大器，Q支路跨阻放大器和峰值检测电路，其连接关系为：低噪声放大器组由并联连接的N个低噪声放大器组成，N≥1，其输入端连接外部天线，输出端连接I支路无源混频器和Q支路无源混频器的射频输入端；I支路无源混频器的本振输入端连接射频频率综合器的本振输出端；Q支路无源混频器的本振输入端连接90°移相器的输出端，90°移相器的输入端连接射频频率综合器的本振输出端；I支路无源混频器和Q支路无源混频器的输出端分别连接到I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输入端；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器输出端分别连接到模拟基带的I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端；Q支路跨阻放大器的输出端同时连接到峰值检测电路的输入端；峰值检测电路的输出分别连接低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益控制端，用于对射频前端中的低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益进行自动控制。所述低噪声放大器均为跨导放大器。所述低噪声放大器组的N个低噪声放大器中至少有一个低噪声放大器工作频段包括被测射频信号频段，所述射频前端模块根据外部输入的射频信号中心频率和带宽，可以通过外部控制信号的配置，选通其中一个低噪声放大器组中某个低噪声放大器对信号进行放大。所述模拟基带模块包括I支路低通滤波器，Q支路低通滤波器，I支路增益可变放大器，Q支路增益可变放大器，I支路模数转换器，Q支路模数转换器，功率检测电路，基带频率综合器，其连接关系如下：I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端分别连接到射频前端的I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输出端；输出端分别连接到I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输入端；I支路增益可变放大器和Q支路增益可变放大器的输出端分别连接到I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器输出端作为模拟基带模块的输出分别连接到数字基带中I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端；Q支路模数转换器的输出端还连接到功率检测电路的输入端；I支路模数转换器和Q支路模数转换器的采样时钟的输入端连接基带频率综合器的输出端，基带频率综合器的输出端同时还作为接收机的一个输出；基带频率综合器的输入端连接到架构外的一个控制信号输入端口。功率检测电路的输出分别连接I支路模数转换器、Q支路模数转换器、I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器，用于对I支路模数转换器、Q支路模数转换器和I支路增益可变放大器、Q支路增益可变放大器的增益进行自动控制。所述I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器是截止频率可以以200kHz为步进进行配置，带宽范围从200KHz-56MHz的低通滤波器。所述I支路模数转换器、Q支路模数转换器为ΣΔADC：所述数字基带模块包括I支路抽取滤波器，Q支路抽取滤波器，I支路有限冲激响应滤波器，Q支路有限冲激响应滤波器，其连接关系为：I支路抽取滤波器和Q支路抽取滤波器的输入端分别连接I支路模数转换器和Q支路模数转换器的输出端；输出端分别连接有限冲激响应滤波器的输入端；I支路有限冲激响应滤波器和Q支路有限冲激响应滤波器的输出端连接到接收机的输出端。本专利技术的宽带射频接收机具有以下优点：(1)、本专利技术利用峰值检测电路和功率检测电路形成了双环的自动增益控制，增加了动态范围，同时，通过双环自动增益控制和宽调谐低通滤波实现了在系统内消除带外干扰和噪声的功能；因此，无需在接收机的射频输入端与天线之间加入带通滤波器，减小了电路系统的复杂度，增加了集成度；(2)、本专利技术采用了正交下变频的零中频接收机结构，经过低噪声放大器后的射频信号同时与一对正交的本振频率信号相混频，这一对正交本地振荡信号组成一个只具有正频率成分的复信号，该复信号与射频信号混频后，使得射频信号的负频率成分和正频率成分同时向正频率轴方向移动，经过低通滤波和放大后，可以得到I/Q两路的正交基带信号，镜像抑制能力很高；(3)、本专利技术可以通过控制信号控制低噪声放大器组组内低噪声放大器的切换、射频(RF)频率综合器的本振频率、低通滤波器的带宽、基带(BB)频率综合器的采样时钟，使接收机能够接收不同频率，不同带宽的无线射频信号，接收机的灵活性很高，可以接收多种通信协议和通信制式的无线信号。附图说明图1为采用本专利技术的宽带射频接收机原理框图；图2为峰值检测自动增益控制环路控制流程图；图3为功率检测自动增益控制环路控制流程图；图4为双环自动增益控制环路工作流程图；图5为采用本专利技术的宽带射频接收机系统实施实例的基本构件组成示意图图中标号：100——射频前端，200——模拟基带，300——数字基带，1011——第一低噪声放大器，1012——第二低噪声放大器B，1013——第三低噪声放大器，102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带射频接收机，其特征在于包括射频前端模块(100)、模拟基带模块(200)和数字基带模块(300)，其中：射频前端模块(100)，接收由外部天线接收的射频信号，并对其进行低噪声放大，放大后的信号与本振信号进行正交下变频，得到零中频正交电流信号，之后，将零中频正交电流信号转换为零中频正交电压信号并输出至模拟基带模块；同时，根据检测的零中频正交电压信号自动控制本模块链路的增益。模拟基带模块(200)，接收射频前端模块(100)发送的零中频正交电压信号，并对其进行低通滤波、自动增益控制处理得到零中频正交电压信号；之后，进行过采样得到正交的零中频数字基带信号，输出至数字基带模块(300)；同时，根据零中频数字基带信号的功率自动控制本模块链路的增益；数字基带模块(300)，对过采样后的正交的零中频数字基带信号进行抽取与滤波，得到零中频数字信号并输出。

【技术特征摘要】
1.一种宽带射频接收机，其特征在于包括射频前端模块(100)、模拟基带模块(200)和数字基带模块(300)，其中：射频前端模块(100)，接收由外部天线接收的射频信号，并对其进行低噪声放大，放大后的信号与本振信号进行正交下变频，得到零中频正交电流信号，之后，将零中频正交电流信号转换为零中频正交电压信号并输出至模拟基带模块；同时，根据检测的零中频正交电压信号自动控制本模块链路的增益。模拟基带模块(200)，接收射频前端模块(100)发送的零中频正交电压信号，并对其进行低通滤波、自动增益控制处理得到零中频正交电压信号；之后，进行过采样得到正交的零中频数字基带信号，输出至数字基带模块(300)；同时，根据零中频数字基带信号的功率自动控制本模块链路的增益；数字基带模块(300)，对过采样后的正交的零中频数字基带信号进行抽取与滤波，得到零中频数字信号并输出。2.根据权利要求1所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述射频前端模块(100)包括低噪声放大器组、I支路无源混频器(1021)，Q支路无源混频器(1022)，射频频率综合器(103)，90°移相器(104)，I支路跨阻放大器(1051)，Q支路跨阻放大器(1052)和峰值检测电路(106)，其连接关系为：低噪声放大器组由并联连接的N个低噪声放大器组成，N≥1，其输入端连接外部天线，输出端连接I支路无源混频器和Q支路无源混频器的射频输入端；I支路无源混频器的本振输入端连接射频频率综合器的本振输出端；Q支路无源混频器的本振输入端连接90°移相器的输出端，90°移相器的输入端连接射频频率综合器的本振输出端；I支路无源混频器和Q支路无源混频器的输出端分别连接到I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的输入端；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器输出端分别连接到模拟基带的I支路低通滤波器和Q支路低通滤波器的输入端；Q支路跨阻放大器的输出端同时连接到峰值检测电路的输入端；峰值检测电路的输出分别连接低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益控制端，用于对射频前端中的低噪声放大器组、I支路无源混频器、Q支路无源混频器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益进行自动控制。3.根据权利要求2所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述低噪声放大器均为跨导放大器。4.根据权利要求2所述的一种宽带射频接收机，其特征在于所述低噪声放大器组的N个低噪声放大器中至少有一个低噪声放大器工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超轩，侯训平，张乃康，焦洋，魏慧婷，段冲，李永峰，文武，毕波，陆铁军，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11