无线接收机及其信号处理方法技术

本发明专利技术提供了一种无线接收机及其信号处理方法。该无线接收机包括具有第一输入节点、第二输入节点和至少一个输出节点的无源混频器。振荡器耦接至所述混频器的第一输入节点。缓冲器的输出端耦接至所述混频器的第二输入节点。天线可操作地耦接至所述缓冲器的输入节点。所述缓冲器配置为提供与所述混频器的隔离。

【技术实现步骤摘要】
无线接收机及其信号处理方法本申请是基于2013年7月16日提交的、申请号为201310298631.1、专利技术创造名称为“无线接收机及其信号处理方法”的中国专利申请的分案申请。
本公开一般地涉及电
，并且更具体地涉及无线电接收机。
技术介绍
近年来已经致力于在保持性能规范的同时减小集成无线电接收机的功率。无线电接收机典型地包括混频器，混频器是根据对其供应的两个信号(即输入信号和本地振荡器(LO)信号)来产生新的频率的非线性电路。混频器可以是有源的(例如包括功率增益)或者无源的(例如输出功率小于或等于输入的功率)。有源混频器改善了端口之间的隔离性，但是会具有较高噪声并且消耗更多功率。另一方面，无源混频器在最小功耗量的情况下提供了将无线电频率(RF)信号下转换到中频(IF)或基带频率的频率转换。此外，无源混频器没有闪烁噪声，吸取零电流(除了用于驱动混频器开关的电流之外)，并且具有优良的线性度。然而，无源混频器通常提供低(即小于1的)增益并且受高噪声系数(NF)影响。NF是由RF信号链中的各部件所引起的信号-噪声比(SNR)劣化的度量。因此，NF是以dB表达的实际输出噪声与将会保留的噪声(假设接收机本身不引入噪声)之比。传统上，接收机包括天线与无源混频器之间的低噪声放大器(LNA)以提供电压增益(例如由天线提供的信号的放大率)。在另一方式中，混频器输入端被直接连接到天线的输出端，从而进一步减小功耗并且改善线性度(例如，包括了处于天线与无源混频器之间的LNA的整个系统)。然而，将天线直接连接到混频器会导致再辐射，其中混频器产生的经过下转换的RF信号的一部分回流至天线。这种损耗现象是导致低劣NF的重大助力。尽管存在已知的方法来改善NF(例如，8相混频器(8-phasemixer)、许多混频器开关和控制器等)，然而这些方法均增加了相当大的功率负担。因此，期望的是具有一种消耗低功率并且具有低NF的无线电接收机。还期望的是，在无线电接收机的前端通路(即，从天线端口至基带或IF输出端口的前端通路)中具有增益使得前端的输出处的等效噪声电阻足够高，以便使各低功率块能够跟随前端。还期望的是提供适于各种无线通信标准的足够宽的带宽，这些无线通信标准包括窄带宽信号(802.15.4，蓝牙等)以及宽带信号WiFi(例如802.11.ac)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种无线接收机，包括：第一无源混频器，其具有第一输入节点、第二输入节点和至少一个输出节点；振荡器，其耦接至第一无源混频器的第一输入节点；缓冲器，其具有与第一无源混频器的第二输入节点耦接的输出节点，其中所述缓冲器配置为提供与第一无源混频器的隔离；以及天线，其可操作地连接至所述缓冲器的输入节点。其中，所述缓冲器包括至少一个有源器件，并且所述缓冲器的增益小于等于1。其中，所述缓冲器的至少一个有源器件配置为源极跟随器。所述无线接收机还包括第二无源混频器，第二无源混频器具有第一输入节点、第二输入节点和至少一个输出节点，其中，所述缓冲器耦接至第二无源混频器的第二输入节点。其中，第二混频器配置为提供正交输出。其中，所述缓冲器容性耦接至第一混频器。其中，所述振荡器包括无电感型环形振荡器。所述无线接收机还包括锁相环。其中，所述缓冲器的输入阻抗大于所述缓冲器的输出阻抗。其中，在至少一部分所选信道带宽上，所述缓冲器的输入节点的输入阻抗大于第一混频器的第二输入节点处的阻抗。其中，所述缓冲器包括多个串联叠加的源极跟随器。其中，所述多个源极跟随器包括一对或多对源极跟随器，每对源极跟随器包括N-沟道场效应晶体管(NFET)和P-沟道场效应晶体管(PFET)；以及N-沟道场效应晶体管的源极和P-沟道场效应晶体管的源极耦接在一起。所述无线接收机还包括匹配电路，其耦接在所述天线和所述缓冲器的输入节点之间，其中，所述匹配电路配置为提供通过所述天线接收到的带内信号的电压增益。所述无线接收机还包括滤波器，该滤波器耦接在所述天线和所述缓冲器的输入端之间，所述滤波器包括以下滤波器中的至少一种：声表面波(SAW)滤波器；体声波(BAW)滤波器；以及包括电感器和电容器的滤波器。其中，所述匹配电路包括无源元件。所述无线接收机还包括耦接至第一混频器的输出节点的无源升压器。其中，所述无源升压器是电荷泵。所述无线接收机还包括多个串联级联的无源升压器级。其中，每个无源升压器级包括具有采样电容器和开关的电荷泵；以及每个无源升压器级距离第一混频器的输出节点越远，则依次具有越小的采样电容器和越小的开关。其中，每个升压器级以不同频率运行。本专利技术还提供了一种信号处理方法，包括以下步骤：接收无线信号；产生本机振荡器信号；利用一个或多个无源混频器来基于所述无线信号和所述本机振荡器信号来产生新信号；以及使所述一个或多个无源混频器隔离以减少所述无线信号的加载。所述方法还包括提供正交输出。所述方法还包括将缓冲器容性耦接至所述一个或多个无源混频器。所述方法还包括滤除所述天线接收到的带外干扰信号。所述方法还包括以无源方式对所述一个或多个无源混频器的输出端处的电压进行升压。其中，以无源方式对所述一个或多个无源混频器的输出端处的电压进行升压的步骤包括：在第一阶段，提供从所述一个或多个无源混频器中的每一个无源混频器到多个采样电容器的路径；以及在第二阶段，以使所述多个采样电容器被串联叠加的方式来配置所述多个采样电容器。所述方法还包括级联多个升压级的步骤。所述方法还包括以不同频率运行每个升压级的步骤。附图说明附图是图解说明的实施例。它们没有图示出所有实施例。可以附加地或替代地使用其他实施例。可以省略明显的或不必要的细节以节省空间或以便更有效地图解说明。可以采用附加的部件或步骤以及/或者不包含图示的所有部件或步骤来实施一些实施例。当在不同的附图中出现相同的附图标记时，它们指代相同或相似的部件或步骤。图1图示出根据本专利技术一个实施例的无源低功率无线电接收机。图2a图示出根据本专利技术一个实施例的示例低噪声缓冲器。图2b图示出其中一个源极跟随器叠加在相同类型的另一个源极跟随器顶部的示例低噪声缓冲器。图2c图示出其中一个源极跟随器叠加在不同类型的另一个源极跟随器顶部的示例低噪声缓冲器。图2d图示出其中两对源极跟随器互相叠加的缓冲器。图3a图示出根据本专利技术一个实施例的具有可选匹配电路的无源低功率无线电接收机。图3b图示出根据本专利技术一个实施例的具有匹配电路的无源低功率无线电接收机的更详细示图。图4a图示出根据本专利技术一个实施例的与混频器的输出端耦接的无源升压电路。图4b是图示出根据本专利技术一个实施例的采样相位Φ1与增益相位Φ2之间的相位关系的时间图。图5图示出根据本专利技术一个实施例的逐个级联的多个升压器。图6图示出根据本专利技术一个实施例的仿真模型的第一部分。图7图示出根据本专利技术一个实施例的仿真模型的第二部分。图8图示出根据本专利技术一个实施例的低功率无线电接收机的AC响应。图9图示出根据本专利技术一个实施例的低功率无线电接收机的噪声系数。图10图示出根据本专利技术一个实施例的低功率无线电接收机的噪声密度。图11图示出根据本专利技术一个实施例的低功率无线电接收机的线性度测量值。图12图示出根据本专利技术一个实施例的低功率无线电接收机的在不同阻断频率下的各个1dB压缩点。具体实施方式在以下的详细描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率转换元件，包括：混频器，其具有第一输入节点、第二输入节点和输出节点；和电荷泵，其中，所述电荷泵的输入节点直接耦接至所述混频器的所述输出节点，以及其中，所述电荷泵在所述电荷泵的所述输入节点处接收混频器输出信号，并且输出所述混频器输出信号的放大版本。

【技术特征摘要】
2012.07.16 US 13/550,0331.一种频率转换元件，包括：混频器，其具有第一输入节点、第二输入节点和输出节点；和电荷泵，其中，所述电荷泵的输入节点直接耦接至所述混频器的所述输出节点，以及其中，所述电荷泵在所述电荷泵的所述输入节点处接收混频器输出信号，并且输出所述混频器输出信号的放大版本。2.根据权利要求1所述的频率转换元件，其中：所述电荷泵是第一电荷泵，所述频率转换元件还包括第二电荷泵，所述第二电荷泵具有输入节点，该输入节点耦接至所述混频器的所述输出节点，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵均在操作的采样相位和增益相位之间交替，以及所述第一电荷泵和所述第二电荷泵彼此以不同的相位进行操作，使得当所述第一电荷泵在操作的采样相位中进行操作时所述第二电荷泵在操作的增益相位中进行操作。3.根据权利要求1所述的频率转换元件，其中：所述电荷泵是第一电荷泵，以及所述频率转换元件还包括第二电荷泵，所述第二电荷泵具有输入节点，该输入节点耦接至所述第一电荷泵的输出节点。4.根据权利要求3所述的频率转换元件，其中：所述第一电荷泵和所述第二电荷泵均包括多个开关和多个电容器，以及所述第二电荷泵中的所述开关和所述电容器小于所述第一电荷泵中的所述开关和所述电容器。5.根据权利要求3所述的频率转换元件，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵串联连接，并且串联连接的所述第一电荷泵和所述第二电荷泵以不同的频率进行操作。6.根据权利要求3所述的频率转换元件，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵串联连接，并且串联连接的所述第一电荷泵和所述第二电荷泵以相同的频率进行操作。7.根据权利要求1所述的频率转换元件，其中，所述电荷泵包括第一电容器和第二电容器，并且所述电荷泵可操作地在操作的采样阶段期间将所述第一电容器和所述第二电容器在所述电荷泵的所述输入节点处配置为并联和可操作地在操作的增益阶段期间将第一电容器和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·艾兰·莱姆金，索尔·尼尔森·朱诺，
申请(专利权)人：凌力尔特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US