專利名稱：具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收機(jī)，且特別是涉及一種具有數(shù)字濾波降頻功能的接 收機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)步，目前許多無線通信接收機(jī)的結(jié)構(gòu)逐漸向輕薄 短小且省電的方向邁進(jìn)。
一般而言，接收機(jī)的前端電路需要極高的線性度，
工藝技術(shù)的進(jìn)步，使得許多廠商可以生產(chǎn)面積小且速度快的無線通信接
收機(jī)，然而，可以使用的電源電壓下降，因此會導(dǎo)致主動電路(例如主動 放大器)的線性度下降；另一方面，工藝的進(jìn)步雖可以導(dǎo)致無線通信接收機(jī) 的面積減少，可是對于無線通信接收機(jī)的電容與總面積的比例卻無法減少， 反而增加。因此，為了解決這些問題，許多的廣商便將無線通信接收機(jī)的混 頻器、濾波器與取樣器作在同一個電路上，以克服這些問題。
美國德州精密儀器公司在2005年與2006年分別獲得美國公告專利第 6,963,732 B2號與第7,079,826 B2號的專利。此兩篇專利主要是利用電容 交4灸網(wǎng)纟各(switch and capacitor network)來同日于達(dá)到耳又才羊、濾波與P爭頻的 工作，因此可以獲得較好的線性度并可以省下許多的芯片面積。然而，此兩 篇專利所提出的接收機(jī)所達(dá)到的濾波效果僅能針對窄頻段的信號，且其取樣 與降頻所產(chǎn)生的摺疊噪聲(folding noise)會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的效能下降。
請參照圖1，圖1是德州精密儀器所提出的接收機(jī)10的系統(tǒng)方塊圖。如 圖1所示，此接收機(jī)10包括低噪聲轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器11、本地振蕩器(local oscillator) 12、數(shù)字控制單元13、電容交換網(wǎng)絡(luò)14、中頻放大器15、模 擬信號處理器16與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器17。其中，各元件的耦接關(guān)系請參照圖 1，在此不贅述。
低噪聲轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器11自無線通道上接收到射頻信號RF—sig，并將接收 到的射頻信號RF_sig自電壓信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流信號，并對此電流信號
4放大。本地振蕩器12產(chǎn)生與射頻信號RF—sig的頻率相近的振蕩信號給數(shù)字 控制單元13。數(shù)字控制單元13根據(jù)振蕩信號產(chǎn)生多個不同相位的時鐘控制 信號給電容交換網(wǎng)絡(luò)14，以控制電容交換網(wǎng)絡(luò)14中每一個電容的充放電的 情況。電容交換網(wǎng)絡(luò)14根據(jù)不同相位時鐘對其包含的不同電容做相對應(yīng)的充 放電，以達(dá)到取樣、濾波與降頻的動作。中頻放大器15針對電容交換網(wǎng)絡(luò) 14所輸出的信號在中頻(Intermediate Frequency, IF)的頻段的信號做放 大，并將放大后的信號送至模擬信號處理單元16。模擬信號處理單元16對 其接收到的信號做模擬信號的處理后，便將處理后的信號送至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換 器17。最后，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器17將其接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 其中，此數(shù)字信號是基頻信號BB_sig (baseband signal)。
接著請參照圖2,圖2是接收機(jī)10中的電容交換網(wǎng)絡(luò)14的電路圖。如 圖2所示，電容交換網(wǎng)絡(luò)14包括多個電容C、兩個負(fù)載電容CA與多個晶體管。 其中，控制信號S1 S8、 R1 R8與SH1 SH8是由數(shù)字控制單元13根據(jù)本地 振蕩器12所輸出的振蕩信號所產(chǎn)生。當(dāng)控制信號SH1 SH8打開其控制的晶 體管時，電容C可以藉由控制信號SH1 SH8所控制的晶體管放電。藉由圖2 的電路，電容交換網(wǎng)絡(luò)14可以達(dá)到取樣、濾波與降頻的動作。
上述的接收機(jī)10采用了電容交換網(wǎng)絡(luò)14的結(jié)構(gòu)，而能使用電容交換網(wǎng) 絡(luò)14來取樣、濾波與降頻的動作。但是，此電容交換網(wǎng)絡(luò)14卻會在負(fù)載電 容C'、產(chǎn)生一階無限脈沖響應(yīng)(First Order Infinite Impulse Response, First Order IIR)而導(dǎo)致此接收機(jī)10僅能用于窄頻的濾波與信號接收，且其取樣 與降頻所產(chǎn)生的摺疊噪聲會導(dǎo)致整個接收機(jī)10的效能下降。另外，振蕩信號 的頻率越高將會導(dǎo)致本地振蕩器12所消耗的功率越高，由于本地振蕩器12 的振蕩信號的頻率接近于射頻信號RF—sig的頻率，所以，此接收機(jī)10有消 耗功率較大的問題存在。
另外，Jakonis et al.則是在2005年六月發(fā)表了另一種接收機(jī)結(jié)構(gòu)，請 參見Darius Jakonis， Kalle Folkesson， Jerzy Dabrowski, and Christer Svenssson， "A 2. 4 GHz RF Sampling Receiver Front End in 0. 18 um CMOS"， IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 40, No. 6, June, 2005。 此篇論文所揭露的接收機(jī)主要是先將頻率降至1/4的取樣頻率附近以產(chǎn)生中 頻信號，之后再將中頻信號降至基頻。其原理是使用取樣保持混頻器 (Sampling and Holding Mixer, S/H Mixer)與濾波降頻裝置來達(dá)到取樣、濾波與降頻的目的。
接著，請參照圖3，圖3是Jakonis et al.所揭露的接收機(jī)M的系統(tǒng)方 塊圖。如圖3所示，此接收機(jī)20包括天線28、射頻濾波器21、低噪聲放大 器22、取樣保持混頻器23、濾波降頻裝置241、 24Q、時鐘電路25、本地振 蕩器26、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器271與27Q。其中，各元件的耦接關(guān)系如圖3所示， 在此不再贅述。
天線28自無線信道接收射頻信號，并將射頻信號送至射頻濾波器21進(jìn) 行濾波。接著，低噪聲放大器22放大射頻濾波器21的輸出信號，并將放大 后的輸出信號送至取樣保持混頻器23。本地振蕩器26產(chǎn)生振蕩信號給時鐘 電路25,時鐘電路25用以產(chǎn)生多個參考信號與取樣信號，其中，取樣信號 和射頻信號的頻率比例為4: 9。取樣保持混頻器23對射頻信號進(jìn)行取樣，并 對取樣值與取樣信號進(jìn)行混頻，以產(chǎn)生中頻信號，其中，此中頻信號為離散 時間信號且中頻信號頻率為1/4取樣信號頻率。之后，中頻信號會分別進(jìn)入 濾波降頻裝置2"與24Q，濾波降頻裝置2"與24Q分別根據(jù)多個參考信號 對中頻信號進(jìn)行濾波與降頻的動作，以分別產(chǎn)生I信道與Q信道的基頻信號。 最后，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器271與27Q分別將I信道與Q信道的基頻信號轉(zhuǎn)換為 數(shù)字的I信道與Q信道的數(shù)字基頻信號。
接著，請參照圖4，圖4是接收機(jī)20內(nèi)各頻率操作區(qū)段內(nèi)的頻譜示意圖。 請同時參閱圖4與圖3，在RF區(qū)段內(nèi)，也就是在射頻信號尚未進(jìn)行混頻時， 其射頻信號的頻率是位于其中，/;表示取樣頻率，/,, 表示鏡像頻率(image frequency) ， /V表示中頻頻率，^^表示射頻信號的頻寬。在IF區(qū)段內(nèi)， 也就是在中頻信號尚未進(jìn)行濾波與降頻時，其中頻信號的頻率是在/74,其
中，/;汰,表示模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的取樣頻率。最后，在BB區(qū)段，也就是中頻信
號經(jīng)過濾波降頻后，其基頻信號的頻率是位于0,其中，S/^表示基頻信號的 頻寬，^^表示中頻信號的頻寬。
另外，上述提到取樣會造成有摺疊噪聲的產(chǎn)生也可以用圖4來解說，當(dāng) 射頻信號在RF區(qū)段內(nèi)進(jìn)行取樣時，將會產(chǎn)生多個鏡像頻率的噪聲(圖4中黑 色的部份)。接著，再經(jīng)過降頻后，會在IF區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生迭入多個鏡像頻率的 噪聲。最后在經(jīng)過取樣與降頻降到BB區(qū)段后，因?yàn)檫^多的鏡像頻率的噪聲迭 入基頻信號內(nèi)，所以會影響基頻信號的正確性，因此將使得整個系統(tǒng)的效能 下降。接著，請參照圖5，圖5是濾波降頻裝置241與24Q的子電路圖，其中 濾波降頻裝置241與24Q由多個相同子電路構(gòu)成，并搭配不同的時鐘信號。 如圖5所示，此濾波降頻裝置241與24Q子電路包括多個晶體管、多個電容 a' d，6、 Cpl~Cp5、 Cd,，與C。p。其中，時鐘電路25所產(chǎn)生的多個參考信號clk, clk,.,與clk。
clk。4會控制圖5中多個相對應(yīng)晶體管的開與關(guān)，以藉此對電容 C,', C。6、 Cpl~Cp5、 U,，與C。p作充電與電荷整合動作。藉由控制電容Cnl~Cn6、 CP1~CP5、"與C。p的充電與電荷整合，最后，將OUTp的信號與0UT。的信號相
號，之后再將中頻信號降至基頻。然而，其濾波降頻裝置241與24Q內(nèi)多個 電容因?yàn)闆]有放電機(jī)制，所以對整體而言會產(chǎn)生無限脈沖響應(yīng)，而導(dǎo)致整個 頻寬會窄化，而不適用于寬頻的傳輸。另外，因?yàn)榇私邮諜C(jī)20使用取樣保持 混頻器23的關(guān)系，會造成整數(shù)倍的取樣頻率形成摺疊噪聲，而影響整個接收 機(jī)2 0的效能。
請參照圖6， Jakonis et al.與德州精密儀器公司所提出的接收機(jī)的系 統(tǒng)方塊圖可簡化成圖6。如圖6所示，上述的傳統(tǒng)具有數(shù)字降頻的接收機(jī)30 包括取樣降頻裝置31、濾波降頻裝置32與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器33。其中，濾波 降頻裝置32耦接于取樣降頻裝置31，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器33耦接于濾波降頻 裝置32。濾波降頻裝置32包括電荷域?yàn)V波器(charge-domain filter)， 用以對離散時間信號DT1做濾波與降頻的動作，以產(chǎn)生離散時間信號DT2。 電荷域?yàn)V波器所指的就是上述利用控制晶體管對電容充放電的原理所形成的 濾波器。取樣降頻裝置31根據(jù)取樣時鐘信號CLL對射頻信號RF_sig進(jìn)行取 樣與降頻的動作，以產(chǎn)生離散時間信號DT1。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器33將離散時 間信號DT2轉(zhuǎn)為數(shù)字信號BB—sig。其中，數(shù)字信號BB-sig是基頻信號，而 尸,是取樣頻率，CLK,是濾波降頻裝置32的時鐘信號，濾波降頻裝置32根據(jù) 時鐘信號CLK,產(chǎn)生多個參考信號來控制晶體管的開關(guān)已達(dá)到控制電容充放 電的目的。
接著，請參照圖7與圖8，圖7是圖6中離散時間信號DT1的頻譜功率 圖，而圖8是圖7中離散時間信號DT1的頻率與功率對照表。如圖7與圖8 所示，傳統(tǒng)的接收機(jī)頻率位置30所產(chǎn)生的離散時間信號DT1會造成濾波降頻 裝置32產(chǎn)生嚴(yán)重的信號折迭至同一頻率于DT2 (會有多個摺疊噪聲迭入信號
7DT2 );同理，射頻信號RF—sig經(jīng)由取樣降頻裝置31亦會產(chǎn)生摺疊噪聲的問 題于DT1 (會有多個摺疊噪聲迭入信號DT1 )。其中，輸入的射頻信號RF—sig 的頻率為2414麗z，取樣頻率/;為1072匪z,而離散時間信號DT1為中頻信號， 其中心頻率為27畫Hz。然而，離散時間信號DT1的頻譜可以看見有多個整數(shù) 倍的取樣頻率"/;與相對應(yīng)的頻率"/;± 27固Hz信號，這些信號經(jīng)由濾波降頻 裝置32將折迭于DT2，此會導(dǎo)致接收機(jī)3Q的效能下降。
傳統(tǒng)的接收機(jī)IO、 20與30在對信號降頻時，會同時對信號取樣，因此 會產(chǎn)生上述的摺疊噪聲的問題，當(dāng)摺疊噪聲過大時，將會導(dǎo)致整個接收機(jī)的 效能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，此接收機(jī)可以舒緩摺 疊噪聲對此接收機(jī)的效能的影響，且此接收機(jī)的消耗功率會因?yàn)槿宇l率的 降低而減少。
本發(fā)明提供一種數(shù)字濾波降頻的方法，采用此方法的接收機(jī)可以舒緩摺 疊噪聲對接收機(jī)的效能的影響，且接收機(jī)的消耗功率會因?yàn)槿宇l率的降低 而減少。
本發(fā)明提出 一種具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，此接收機(jī)包括混頻器 與取樣濾波裝置，其中，取樣濾波裝置與混頻器耦接?；祛l器接收第一射頻 信號，并對參考信號與第一射頻信號混頻，以產(chǎn)生第一信號，其中，第一信 號是連續(xù)時間信號。取樣濾波裝置根據(jù)時鐘信號對第一信號進(jìn)行取樣、濾波 與降頻的動作，以產(chǎn)生第二信號。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)還包括低 噪聲放大器(Low Noise Amplifier, LNA)與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。其中，低噪 聲放大器耦接于混頻器，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器耦接于取樣濾波裝置。低噪聲放大 器用以自傳輸信道接收第二射頻信號，并將第二射頻信號放大，以產(chǎn)生第一 射頻信號。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器用以將離散時間的第二信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述的數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)還包括本地振
蕩器與時鐘信號產(chǎn)生器。本地振蕩器用以產(chǎn)生參考信號，而時鐘信號產(chǎn)生器
用以產(chǎn)生時鐘信號。其中，參考信號的頻率/;與第一射頻信號/;的頻率的關(guān)
是/>^±/W//7， /7為正整數(shù)，"是第一信號的頻率。
8本發(fā)明提供一種數(shù)字濾波降頻方法，首先，接收第一射頻信號，并將參 考信號與第一射頻信號混頻，以產(chǎn)生第一信號，其中，第一信號是連續(xù)時間
信號。接著，取樣濾波裝置根據(jù)時鐘信號對第一信號進(jìn)行取樣、濾波與降頻 的動作，以產(chǎn)生第二信號。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，上述的數(shù)字濾波降頻方法還包括以下(a)自傳輸通 道接收第二射頻信號，并將第二射頻信號放大，以產(chǎn)生第一射頻信號；(b) 將第二信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的濾波降頻方法，上述的參考信號的頻率/;與第
一射頻信號的頻率尺的關(guān)是/>仏±/^//2,其中，/7為正整數(shù)，"是第一信 號的頻率。
本發(fā)明因采用混頻器對射頻信號直接進(jìn)行混頻降頻后，再將產(chǎn)生的第一 信號進(jìn)行取樣、濾波與降頻的動作，因此可以大幅地衰減部分頻率的摺疊噪 聲的功率，因此其效能較傳統(tǒng)的接收機(jī)的效能來得好。另外，用以混頻的參
考信號的頻率/;與第一射頻信號的頻率/;的關(guān)是/>mi/w//7，所以當(dāng)/7 變大時，接收機(jī)所消耗的功率可以因此而下降。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合 附圖，作詳細(xì)i兌明如下。


圖i是德州精密儀器所提出的接收機(jī)io的系統(tǒng)方塊圖。
圖2是接收機(jī)10中的電容交換網(wǎng)絡(luò)14的電路圖。
圖3是Jakonis et al.所揭露的接收機(jī)20的系統(tǒng)方塊圖。
圖4是接收機(jī)20內(nèi)各頻率操作區(qū)段內(nèi)的頻譜示意圖。
圖5是濾波降頻裝置24I與24Q的子電路圖。
圖6是傳統(tǒng)具有數(shù)字降頻的接收機(jī)的系統(tǒng)方塊圖。
圖7是圖6中離散時間信號DT1的頻譜功率圖。
圖8是圖7中離散時間信號DT1的頻率與功率對照表。
圖9A是本發(fā)明實(shí)施例所提供的接收機(jī)40的系統(tǒng)方塊圖。
圖9B是本發(fā)明另 一實(shí)施例所提供的接收機(jī)50的系統(tǒng)方塊圖。
圖9C是接收機(jī)50內(nèi)各頻率操作區(qū)段內(nèi)的頻譜示意圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例所提供的數(shù)字濾波降頻方法的流程圖。圖11是圖9A的第一信號CT的頻譜功率圖。
圖12是圖11的第一信號CT的頻率與功率對照表。
附圖符號說明
10:接收機(jī)
11:低噪聲轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器
12:本地振蕩器
13:數(shù)字控制單元
14:電容交換網(wǎng)絡(luò)
15:中頻放大器
16:模擬信號處理器
17:模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器
C:電容
CA:負(fù)載電容
20:接收機(jī)
21:射頻濾波器
22:低噪聲放大器 —
23:取樣保持混頻器
241、24Q:濾波降頻裝置
25:時鐘電路
26:本地振蕩器
271、27Q :模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器
28:天線
C-'Cn6、Cpi - Cp5、C。n、C。p: 電
30:接收機(jī)
31:取樣降頻裝置
32:濾波降頻裝置
33:模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器
40:接收機(jī)
41:混頻器
42:取樣濾波裝置
50:接收機(jī)
1044:低噪聲放大器 45:本地振蕩器 46:時鐘信號產(chǎn)生器 S90 S93:步驟流程。
具體實(shí)施例方式
為了解決傳統(tǒng)接收機(jī)會于信號降頻的過程中產(chǎn)生摺疊噪聲的干擾與影 響，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，此接收機(jī) 對射頻信號降頻后所產(chǎn)生的信號不像傳統(tǒng)接收機(jī)會有嚴(yán)重的摺疊噪聲的問 題。換言之，本發(fā)明的實(shí)施例所提供的接收機(jī)可以減少部分頻率的摺疊噪聲 的能量，因此，其效能較傳統(tǒng)接收機(jī)來得好。
請參照圖9A，圖9A是本發(fā)明實(shí)施例所提供的接收機(jī)40的系統(tǒng)方塊圖。 如圖9A所示，此接收機(jī)40包括混頻器41與取樣濾波裝置42。其中，取樣 濾波裝置42與混頻器41耦接?；祛l器41接收射頻信號RF_sig,并對參考 信號REF—sig與射頻信號RF—sig混頻，以產(chǎn)生第一信號CT (其頻率為， 其中，第一信號CT是連續(xù)時間信號。取樣濾波裝置42根據(jù)時鐘信號CLKRfiF 對第一信號CT進(jìn)行取樣、濾波與降頻的動作，以產(chǎn)生第二信號DT。
參考信號的頻率/;與射頻信號RF—sig的頻率/;的關(guān)是/>仏1/^/仏 其中，"為正整數(shù)。當(dāng)接收機(jī)40的參考信號頻率降低時，整個接收機(jī)40所
消耗的功率也會因此減少，只要n增加(也就是參考信號/;的頻率減少)，
則接收機(jī)4 0所消耗的功率會因此減少。
一般而言，上述的第一信號CT是中頻信號，而第二信號DT則是基頻信 號。但是，若所需的第一信號CT的頻率"非常低，則第一信號CT與第二信 號DT都是基頻信號。換言之，上述實(shí)施例的接收機(jī)40并非要先將射頻信號 RF—sig降至中頻信號，再將中頻信號降為基頻信號。在某些應(yīng)用中，接收機(jī) 可以直接將射頻信號RF—sig降至基頻信號，之后再經(jīng)過取樣濾波裝置42做 信號處理，而能獲得較佳的基頻信號。
接著，請參照圖9B,圖9B是本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的接收機(jī)50的系 統(tǒng)方塊圖。此接收機(jī)50包括低噪聲放大器44、混頻器41、取樣濾波裝置42、 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器43、本地振蕩器45與時鐘信號產(chǎn)生器46。其中，本地振蕩 器45耦接于混頻器41，混頻器41耦接于低噪聲放大器44,取樣濾波裝置
ii42耦接于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器43與時鐘信號產(chǎn)生器46。
混頻器41與取樣濾波裝置42的功能如同前面所述，在此不再贅述。低 噪聲放大器44用以自傳輸信道接收射頻信號RF-sig，，并將射頻信號RF—sig， 放大，以產(chǎn)生放大后的射頻信號RF—sig。本地振蕩器45,用以產(chǎn)生參考信號 REF—sig,且如同前面所述，參考信號的頻率/;與射頻信號RF-sig的頻率/; 的關(guān)系是/;-仏f/W/"，其中，/ 為正整數(shù)。時鐘信號產(chǎn)生器46提供時鐘信 號CLK,給取樣濾波裝置42，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器43則用以將第二信號DT轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號BB—sig。然而，圖9B僅是用以說明本發(fā)明接收機(jī)的一種實(shí)施例， 并非用以限定本發(fā)明。在傳輸通道的衰減不大時，低噪聲放大器44可以移除 或者用一般的放大器取代；另外，針對一些特別的需求，在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 43與取樣濾波裝置42之間，可以加入模擬信號處理器，以藉此對第二信號 DT做模擬的信號處理。
在此假設(shè)第一信號CT為中頻信號，第二信號DT為基頻信號，然而，此 假設(shè)僅是用以方便說明，并非用以限定本發(fā)明。因?yàn)榛祛l器41沒有取樣的動 作，所以第一信號CT并不會被迭入如同圖4中RF區(qū)段內(nèi)多個摺疊噪聲。請 參照圖9C，圖9C是接收機(jī)50內(nèi)各頻率操作區(qū)段內(nèi)的頻語示意圖。如同圖9C 所示，第一信號CT會被迭入的摺疊噪聲會遠(yuǎn)比圖4的來得少，射頻信號降頻 至第一信號CT僅受到一個鏡像頻率的噪聲迭入的影響，所以最后從第一信號 CT變?yōu)榈诙盘朌T所迭入的噪聲會減少很多。因此，可以達(dá)到減少摺疊噪 聲的影響，進(jìn)而提升接收機(jī)50的效能。
另外，若想再提升接收機(jī)的效能，可以將圖9C中RF操作區(qū)段內(nèi)的鏡像
頻率移除。只要使用本發(fā)明實(shí)施例提出的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，并搭配鏡像移除
(image rejection)的技巧即可去除鏡像頻率的噪聲影響，而鏡像移除的
技術(shù)可以是Weaver鏡像移除技術(shù)(Weaver image-reject technique)、
Hartley鏡像移除技術(shù)(Hartley image-reject technique)或其它相關(guān)減
少鏡像頻率的信號影響的技巧。圖9C雖然是理想的頻語示意圖，雖然實(shí)際上
會有元件非線性效應(yīng)的影響，但是依然不會影響實(shí)施例所述的效能，詳細(xì)的 電路仿真結(jié)果亦會在后面介紹。
而取樣濾波裝置42的實(shí)施方式可以根據(jù)上述德州精密儀器所發(fā)表的專 利與Jakonis et al.所提出論文來實(shí)施之，其中，取樣濾波裝置42包括控 制信號產(chǎn)生單元與電荷域?yàn)V波器。控制信號產(chǎn)生單元根據(jù)參考信號CLK附產(chǎn)生多個控制信號，而電荷濾波器由多個晶體管與多個電容組成，此多個晶體管 受控于多個控制信號，此多個控制信號藉由控制此等晶體管的開關(guān)來對多個 電容充電或放電，以達(dá)到取樣、濾波與降頻的功能。
而上述的控制信號產(chǎn)生單元與電荷濾波器可以分別根據(jù)圖1的數(shù)字控制
單元13與電容交換網(wǎng)絡(luò)14來實(shí)施，只是輸入數(shù)字控制單元13的參考信號是 CLKREF。另外，上述的電荷濾波器也可以根據(jù)圖5的濾波降頻裝置241與24Q 的子電路來實(shí)施，只是對應(yīng)的控制信號產(chǎn)生單元也要根據(jù)圖5來設(shè)計(jì)。
圖9B的本地振蕩器45與時鐘信號產(chǎn)生器46可以合成一塊，中間僅需搭 配轉(zhuǎn)換電路，且頻率可以不一樣，反之，亦可一樣。簡言之，本地振蕩器45 與時鐘信號產(chǎn)生器46的實(shí)施方式并非用以限定本發(fā)明。另外，混頻器41的 前后亦可以增添濾波器來增加接收機(jī)50的效能，簡言之，接收機(jī)50僅是一 個實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明。
接下來，請參照圖10,圖10是本發(fā)明實(shí)施例所提供的數(shù)字濾波降頻方 法的流程圖。此方法適用于無線射頻的接收機(jī)，首先，在步驟S90，自傳輸 信道接收射頻信號并將射頻信號放大。接著，在步驟S91，將參考信號與射 頻信號混頻，以產(chǎn)生第一信號，其中，第一信號為連續(xù)時間信號。之后，對 第一信號進(jìn)行取樣、濾波與降頻的動作，以產(chǎn)生第二信號。最后，將第二信 號進(jìn)行模擬/數(shù)字的轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生數(shù)字的第二信號。
如同前面所述，在傳輸通道的衰減不大時，步驟S90可以移除；另外， 針對某種特定的需求時，可以在步驟S92與S93之間，多出一個將第二信號 做模擬信號處理的步驟。總之，圖IO僅是本發(fā)明所提供的數(shù)字濾波降頻方法 的一種實(shí)施例，此實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。
最后，請參照圖11與圖12，圖11是圖9A的第一信號CT的頻鐠功率圖， 而圖12是圖11的第一信號CT的頻率與功率對照表。圖11與圖12為實(shí)際元 件的電路仿真，所以除了降頻后的第一信號外(27畫Hz)，其余頻率的信號 皆為元件非理想特性所引起的噪聲，但還是可以達(dá)到實(shí)施例所提出的效果。 如圖11與圖12所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的接收機(jī)40會舒緩部分頻率的摺 疊噪聲，因此，所產(chǎn)生的第一信號CT所具有的摺疊噪聲，其部份頻率的功率 值有大量地減少(參照圖ll虛線圓標(biāo)示的地方)，以減少第一信號經(jīng)過取樣 濾波裝置42后折迭于第二信號DT;另一方面，混頻器41只有輸入射頻信號 RF—sig的鏡像信號(/;-i^w， //尸c^72/^ or />iW， //尸c苫/ /^)會折迭
13于CT。在圖11與12中，所輸入的射頻信號RF-sig的頻率為2414MHz,取樣 頻率/;為1072MHz,而第一信號CT的頻率為27幅Hz。最后請觀察圖11、 12 與圖7、 8，由圖ll、 12與圖7、 8可以看到本發(fā)明的實(shí)施例所提供的接收機(jī) 40可以將1072MHz、 3216MHz、 1072MHz ± 270MHz與3216MHz ± 270MHz的摺疊 噪聲的功率大幅地減少以降低經(jīng)過取樣濾波裝置42后折迭于第二信號DT的 功率，因此，接收機(jī)40的效能會較傳統(tǒng)接收機(jī)的效能好。此外，在此實(shí)施例
中，/>^/;/w+/;e/,a， /;e/M =2mhz,這僅是為了讓i信道與q信道的信號分離
而設(shè)計(jì)的，并非用以限定本發(fā)明。
綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例所述的接收機(jī)因采用混頻器對射頻信號直接 進(jìn)行混頻降頻后，再將第一信號進(jìn)行取樣、濾波與降頻的動作，因此可以大 幅地衰減部分頻率的摺疊噪聲的功率，因此其效能較傳統(tǒng)的接收機(jī)的效能來 得好。另外，用以混頻的參考信號的頻率和第一射頻信號的頻率關(guān)系 i/W// ，所以當(dāng)/ 變大時，接收機(jī)所消耗的功率可以因此而下降。另外，因 為摺疊噪聲的減少，也將使得接收機(jī)的線性度可以被提升。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許 的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視本發(fā)明的申請專利范圍所界定者 為準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
1. 一種具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，其特征在于包括一混頻器，用以接收一第一射頻信號，并對一參考信號與該第一射頻信號混頻，以產(chǎn)生一第一信號，其中，該第一信號是連續(xù)時間信號；以及一取樣濾波裝置，耦接于該混頻器，根據(jù)一時鐘信號對該第一信號進(jìn)行取樣、濾波與降頻的動作，以產(chǎn)生一第二信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，其特征在于還 包括一低噪聲放大器，耦接于該混頻器，用以自一傳輸通道接收一第二射頻 信號，并將該第二射頻信號放大，以產(chǎn)生該第一射頻信號；以及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，耦接于該取樣濾波裝置，用以將該第二信號轉(zhuǎn)換為 一數(shù)字信號。
3. 如權(quán)利要求1所述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，還包括 一本地振蕩器，用以產(chǎn)生該參考信號；以及 一時鐘信號產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該時鐘信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，其特征在于其 中，該參考信號的頻率尸,與該第一射頻信號的頻率/;關(guān)是/>《.±/^/仏其中，刀為正整數(shù)，/;,為該第一信號的頻率。
5. 如權(quán)利要求1所述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，其特征在于其 中，該第二信號是離散時間信號。
6. 如權(quán)利要求1所述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，其特征在于其 中，該取樣濾波裝置包括一電荷域?yàn)V波器，由多個晶體管與多個電容組成，所述晶體管受控于多 個控制信號，所述控制信號藉由控制所述晶體管的開關(guān)來對所述電容充電或 放電，以達(dá)到取樣、濾波與降頻的功能；以及一控制信號產(chǎn)生單元，根據(jù)該時鐘信號產(chǎn)生所述控制信號。
7. 如權(quán)利要求1所述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，其特征在于還包括一濾波器，耦接于該混頻器，用以自一傳輸通道接收一第二射頻信號， 并將該第二射頻信號進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生該第 一射頻信號。
8. 如權(quán)利要求1所述的具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，其特征在于其 中，該第一信號是中頻信號或基頻信號，該第二信號是基頻信號。
9. 一種數(shù)字濾波降頻方法，其特征在于包括接收一第一射頻信號，并將一參考信號與該第一射頻信號混頻，以產(chǎn)生 一第一信號，其中，該第一信號是連續(xù)時間信號；以及根據(jù)一時鐘信號對該第一信號進(jìn)行取樣、濾波與降頻的動作，以產(chǎn)生一 第二信號。
10. 如權(quán)利要求9所述的數(shù)字濾波降頻方法，其特征在于還包括 自一傳輸信道接收一第二射頻信號，并將該第二射頻信號放大，以產(chǎn)生該第一射頻信號；以及將該第二信號轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號。
11. 如權(quán)利要求9所述的數(shù)字濾波降頻方法，其特征在于其中，該參考 信號的頻率/;與該第一射頻信號的頻率/;關(guān)是/>仏.1/^//7，其中，/7為正 整數(shù)，"為該第一信號的頻率。
12. 如權(quán)利要求9所述的數(shù)字濾波降頻方法，其特征在于其中，該第二 信號是離散時間信號。
13. 如權(quán)利要求9所述的數(shù)字濾波降頻方法，其特征在于其中，產(chǎn)生該 第二信號的步驟包括提供由多個晶體管與多個電容組成的一電荷域?yàn)V波器，并藉由多個控制 信號控制該電荷域?yàn)V波器中的所述晶體管的開關(guān)來對所述電容充電或放電， 以達(dá)到取樣、濾波與降頻的功能，其中，所述控制信號是根據(jù)該時鐘信號所 產(chǎn)生。
14. 如權(quán)利要求9所述的數(shù)字濾波降頻方法，其特征在于還包括 自一傳輸信道接收一第二射頻信號，并將該第二射頻信號進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生該第一射頻信號。
15. 如權(quán)利要求9所述的具有數(shù)字濾波降頻方法，其特征在于其中，該 第一信號是中頻信號或基頻信號，該第二信號是基頻信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有數(shù)字濾波降頻功能的接收機(jī)，此接收機(jī)包括混頻器與取樣濾波裝置，其中，取樣濾波裝置耦接于混頻器?；祛l器用以接收第一射頻信號，并將參考信號與第一射頻信號混頻，以產(chǎn)生第一信號，其中，第一信號是連續(xù)時間信號。取樣濾波裝置根據(jù)時鐘信號對第一信號進(jìn)行取樣、濾波與降頻的動作，以產(chǎn)生第二信號。
文檔編號H04B1/10GK101510784SQ20081000563
公開日2009年8月19日 申請日期2008年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者曾明豪, 黃敏峰 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院