本發(fā)明為一種寬帶射頻接收機(jī)，屬于無(wú)線(xiàn)通信電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前無(wú)線(xiàn)通信電子技術(shù)領(lǐng)域高速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信對(duì)接收機(jī)的集成度、靈活性、通信制式的兼容性、工程應(yīng)用性等方面提出了越來(lái)越高的要求。無(wú)線(xiàn)通信市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為了實(shí)現(xiàn)更低的成本，更小的面積，用一個(gè)接收機(jī)替代以往多個(gè)接收機(jī)接收多種射頻信號(hào)已經(jīng)勢(shì)在必行；同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和手持移動(dòng)設(shè)備的迅速發(fā)展，對(duì)于一個(gè)接收機(jī)能夠處理多種通信協(xié)議和通信制式的無(wú)線(xiàn)信號(hào)的需求越發(fā)強(qiáng)烈，對(duì)于接收機(jī)靈活性的要求不斷提升，寬帶可配置接收機(jī)正逐漸成為一種趨勢(shì)；同時(shí)，作為產(chǎn)品的可擴(kuò)展、可迭代的實(shí)用性考慮，寬帶可配置接收機(jī)也是更加理想的選擇。

傳統(tǒng)的寬帶可配置接收機(jī)往往通過(guò)多通道的切換實(shí)現(xiàn)多模式、多頻點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)收發(fā)，其射頻接收機(jī)在設(shè)計(jì)上需要在接收天線(xiàn)與接收機(jī)之間增加帶通預(yù)濾波器，而由于該濾波器性能要求高，無(wú)法集成，且為了滿(mǎn)足多個(gè)頻點(diǎn)的需求要并聯(lián)多個(gè)高性能帶通預(yù)濾波器，集成度有限；同時(shí)，接收信號(hào)被限定在幾個(gè)固定的頻點(diǎn)，并不能覆蓋常用的通信頻段，靈活性與可靠性差，無(wú)法滿(mǎn)足支持大量通信協(xié)議的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)當(dāng)前寬帶接收機(jī)對(duì)集成度、帶寬、靈活性、可靠性以及處理多種通信協(xié)議和通信制式的需求，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能處理50MHz-6.3GHz內(nèi)的多種射頻輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍大、集成化高、可以靈活配置的寬帶射頻接收機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種寬帶射頻接收機(jī)，該接收機(jī)包括射頻前端模塊、模擬基帶模塊和數(shù)字基帶模塊，其中：

射頻前端模塊，接收由外部天線(xiàn)接收的射頻信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行低噪聲放大，放大后的信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行正交下變頻，得到零中頻正交電流信號(hào)，之后，將零中頻正交電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為零中頻正交電壓信號(hào)并輸出至模擬基帶模塊；同時(shí)，根據(jù)檢測(cè)的零中頻正交電壓信號(hào)自動(dòng)控制本模塊鏈路的增益。

模擬基帶模塊，接收射頻前端模塊發(fā)送的零中頻正交電壓信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行低通濾波、自動(dòng)增益控制處理得到零中頻正交電壓信號(hào)；之后，進(jìn)行過(guò)采樣得到正交的零中頻數(shù)字基帶信號(hào)，輸出至數(shù)字基帶模塊；同時(shí)，根據(jù)零中頻數(shù)字基帶信號(hào)的功率自動(dòng)控制本模塊鏈路的增益；

數(shù)字基帶模塊，對(duì)過(guò)采樣后的正交的零中頻數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行抽取與濾波，得到零中頻數(shù)字信號(hào)并輸出。

所述射頻前端模塊包括低噪聲放大器組、I支路無(wú)源混頻器，Q支路無(wú)源混頻器，射頻頻率綜合器，90°移相器，I支路跨阻放大器，Q支路跨阻放大器和峰值檢測(cè)電路，其連接關(guān)系為：

低噪聲放大器組由并聯(lián)連接的N個(gè)低噪聲放大器組成，N≥1，其輸入端連接外部天線(xiàn)，輸出端連接I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器的射頻輸入端；I支路無(wú)源混頻器的本振輸入端連接射頻頻率綜合器的本振輸出端；Q支路無(wú)源混頻器的本振輸入端連接90°移相器的輸出端，90°移相器的輸入端連接射頻頻率綜合器的本振輸出端；I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器的輸出端分別連接到I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的輸入端；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器輸出端分別連接到模擬基帶的I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器的輸入端；Q支路跨阻放大器的輸出端同時(shí)連接到峰值檢測(cè)電路的輸入端；峰值檢測(cè)電路的輸出分別連接低噪聲放大器組、I支路無(wú)源混頻器、Q支路無(wú)源混頻器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益控制端，用于對(duì)射頻前端中的低噪聲放大器組、I支路無(wú)源混頻器、Q支路無(wú)源混頻器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益進(jìn)行自動(dòng)控制。

所述低噪聲放大器均為跨導(dǎo)放大器。

所述低噪聲放大器組的N個(gè)低噪聲放大器中至少有一個(gè)低噪聲放大器工作頻段包括被測(cè)射頻信號(hào)頻段，所述射頻前端模塊根據(jù)外部輸入的射頻信號(hào)中心頻率和帶寬，可以通過(guò)外部控制信號(hào)的配置，選通其中一個(gè)低噪聲放大器組中某個(gè)低噪聲放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。

所述模擬基帶模塊包括I支路低通濾波器，Q支路低通濾波器，I支路增益可變放大器，Q支路增益可變放大器，I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，功率檢測(cè)電路，基帶頻率綜合器，其連接關(guān)系如下：

I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器的輸入端分別連接到射頻前端的I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的輸出端；輸出端分別連接到I支路增益可變放大器和Q支路增益可變放大器的輸入端；I支路增益可變放大器和Q支路增益可變放大器的輸出端分別連接到I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端；I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端作為模擬基帶模塊的輸出分別連接到數(shù)字基帶中I支路抽取濾波器和Q支路抽取濾波器的輸入端；Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端還連接到功率檢測(cè)電路的輸入端；I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘的輸入端連接基帶頻率綜合器的輸出端，基帶頻率綜合器的輸出端同時(shí)還作為接收機(jī)的一個(gè)輸出；基帶頻率綜合器的輸入端連接到架構(gòu)外的一個(gè)控制信號(hào)輸入端口。功率檢測(cè)電路的輸出分別連接I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器、Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器、I支路增益可變放大器、Q支路增益可變放大器，用于對(duì)I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器、Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和I支路增益可變放大器、Q支路增益可變放大器的增益進(jìn)行自動(dòng)控制。

所述I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器是截止頻率可以以200kHz為步進(jìn)進(jìn)行配置，帶寬范圍從200KHz-56MHz的低通濾波器。

所述I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器、Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器為ΣΔADC：

所述數(shù)字基帶模塊包括I支路抽取濾波器，Q支路抽取濾波器，I支路有限沖激響應(yīng)濾波器，Q支路有限沖激響應(yīng)濾波器，其連接關(guān)系為：

I支路抽取濾波器和Q支路抽取濾波器的輸入端分別連接I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端；輸出端分別連接有限沖激響應(yīng)濾波器的輸入端；I支路有限沖激響應(yīng)濾波器和Q支路有限沖激響應(yīng)濾波器的輸出端連接到接收機(jī)的輸出端。

本發(fā)明的寬帶射頻接收機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)、本發(fā)明利用峰值檢測(cè)電路和功率檢測(cè)電路形成了雙環(huán)的自動(dòng)增益控制，增加了動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)，通過(guò)雙環(huán)自動(dòng)增益控制和寬調(diào)諧低通濾波實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)內(nèi)消除帶外干擾和噪聲的功能；因此，無(wú)需在接收機(jī)的射頻輸入端與天線(xiàn)之間加入帶通濾波器，減小了電路系統(tǒng)的復(fù)雜度，增加了集成度；

(2)、本發(fā)明采用了正交下變頻的零中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)低噪聲放大器后的射頻信號(hào)同時(shí)與一對(duì)正交的本振頻率信號(hào)相混頻，這一對(duì)正交本地振蕩信號(hào)組成一個(gè)只具有正頻率成分的復(fù)信號(hào)，該復(fù)信號(hào)與射頻信號(hào)混頻后，使得射頻信號(hào)的負(fù)頻率成分和正頻率成分同時(shí)向正頻率軸方向移動(dòng)，經(jīng)過(guò)低通濾波和放大后，可以得到I/Q兩路的正交基帶信號(hào)，鏡像抑制能力很高；

(3)、本發(fā)明可以通過(guò)控制信號(hào)控制低噪聲放大器組組內(nèi)低噪聲放大器的切換、射頻(RF)頻率綜合器的本振頻率、低通濾波器的帶寬、基帶(BB)頻率綜合器的采樣時(shí)鐘，使接收機(jī)能夠接收不同頻率，不同帶寬的無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)，接收機(jī)的靈活性很高，可以接收多種通信協(xié)議和通信制式的無(wú)線(xiàn)信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1為采用本發(fā)明的寬帶射頻接收機(jī)原理框圖；

圖2為峰值檢測(cè)自動(dòng)增益控制環(huán)路控制流程圖；

圖3為功率檢測(cè)自動(dòng)增益控制環(huán)路控制流程圖；

圖4為雙環(huán)自動(dòng)增益控制環(huán)路工作流程圖；

圖5為采用本發(fā)明的寬帶射頻接收機(jī)系統(tǒng)實(shí)施實(shí)例的基本構(gòu)件組成示意圖

圖中標(biāo)號(hào)：100——射頻前端，200——模擬基帶，300——數(shù)字基帶，1011——第一低噪聲放大器，1012——第二低噪聲放大器B，1013——第三低噪聲放大器，1021——I支路無(wú)源混頻器，1022——Q支路無(wú)源混頻器，103——射頻(RF)頻率綜合器，104——90°移相器，1051——I支路跨阻放大器，1052——Q支路跨阻放大器，106——峰值檢測(cè)電路，2011——I支路低通濾波器，2012——Q支路低通濾波器，2021——I支路增益可變放大器，2022——Q支路增益可變放大器，2031——I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，2032——Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，204——功率檢測(cè)電路，205——基帶(BB)頻率綜合器，3011——I支路抽取濾波器，3012——Q支路抽取濾波器，3021——I支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器，3022——Q支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器，401——天線(xiàn)，402——寬帶射頻接收機(jī)芯片，403——數(shù)字基帶信號(hào)處理器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，寬帶接收機(jī)芯片402采用正交下變頻的零中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)，分為射頻前端模塊100、模擬基帶模塊200與數(shù)字基帶300三個(gè)部分。所述寬帶接收機(jī)芯片402的射頻信號(hào)輸入端直接連接到天線(xiàn)，無(wú)需經(jīng)過(guò)帶通濾波器，天線(xiàn)將接收到的射頻信號(hào)直接輸入接收機(jī)，射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)射頻前端、模擬基帶與數(shù)字基帶。射頻前端對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大和下變頻；模擬基帶對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行低通濾波、放大和過(guò)采樣；數(shù)字基帶對(duì)過(guò)采樣后的數(shù)字碼流進(jìn)行抽取與濾波。以下對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。

(一)、射頻前端模塊

射頻前端模塊的功能是：接收由外部天線(xiàn)接收的射頻信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行低噪聲放大，放大后的信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行正交下變頻，得到零中頻正交電流信號(hào)，之后，將零中頻正交電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為零中頻正交電壓信號(hào)并輸出至模擬基帶模塊；同時(shí)，根據(jù)檢測(cè)零中頻正交電壓信號(hào)自動(dòng)本模塊鏈路的增益。

射頻前端100包括低噪聲放大器組、I支路無(wú)源混頻器1021，Q支路無(wú)源混頻器1022，射頻(RF)頻率綜合器103，90°移相器104，I支路跨阻放大器1051，Q支路跨阻放大器1052和峰值檢測(cè)電路106。

低噪聲放大器組由并聯(lián)連接的第一低噪聲放器1011，第二低噪聲放大器1012，第三低噪聲放大器1013組成；第一低噪聲放器1011，第二低噪聲放大器1012，第三低噪聲放大器1013的輸入端均連接接收機(jī)的輸入端，輸出端均連接I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器的射頻輸入端；I支路無(wú)源混頻器的本振輸入端連接射頻(RF)頻率綜合器的本振輸出端；Q支路無(wú)源混頻器的本振輸入端連接90°移相器的輸出端，90°移相器的輸入端連接射頻(RF)頻率綜合器的本振輸出端；I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器的輸出端分別連接到I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的輸入端；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器輸出端分別連接到模擬基帶的I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器的輸入端；Q支路跨阻放大器的輸出端同時(shí)連接到峰值檢測(cè)電路的輸入端；峰值檢測(cè)電路的輸出分別連接低噪聲放大器組、I支路無(wú)源混頻器、Q支路無(wú)源混頻器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益控制端，用于對(duì)射頻前端中的低噪聲放大器組、I支路無(wú)源混頻器、Q支路無(wú)源混頻器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益進(jìn)行自動(dòng)控制。

所述射頻(RF)頻率綜合器為I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器提供的本的本振頻率與射頻輸入信號(hào)的中心頻率相同。射頻(RF)頻率綜合器的本振信號(hào)的頻率和幅度均可以通過(guò)外部控制信號(hào)靈活設(shè)置。

所述三個(gè)低噪聲放大器的工作頻段分別為50MHz-1.7GHz、1.7GHz-3.9GHz、3.9GHz-6.3GHz。采用無(wú)源混頻器可以進(jìn)行大頻率范圍的混頻，而無(wú)源混頻器為電流驅(qū)動(dòng)的，因此，三個(gè)低噪放大器必須是跨導(dǎo)放大器，通過(guò)低噪聲放大器的電壓信號(hào)將轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。三個(gè)低噪放大器的寬帶和中心頻率均為可配置的，根據(jù)外部輸入的射頻信號(hào)中心頻率和帶寬，可以通過(guò)外部控制信號(hào)的配置，選通其中一個(gè)低噪聲放大器組中某個(gè)低噪聲放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。

為了適應(yīng)更寬的頻率范圍，低噪聲放大器組不一定局限在3個(gè)低噪聲放大器。只要通過(guò)3個(gè)或3個(gè)以上低噪聲放大器構(gòu)成低噪聲放大器組，并以此實(shí)現(xiàn)所需寬帶范圍內(nèi)的低噪聲放大，均屬于所述寬帶射頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)考慮。所述低噪聲放大器組的多個(gè)低噪聲放大器中至少有一個(gè)低噪聲放大器工作頻段包括被測(cè)射頻信號(hào)頻段。

低噪聲放大器組、I支路無(wú)源混頻器、Q支路無(wú)源混頻器和I支路跨阻放大器、Q支路跨阻放大器的增益由峰值檢測(cè)電路控制。低噪聲放大器組的增益可配置為3dB、14dB、17dB、21dB；I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器的增益可配置為0dB、6dB、10dB、14～26dB，其中14～26dB中最小步進(jìn)為1dB；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的增益可配置為-6dB或0dB。接收機(jī)工作開(kāi)始的時(shí)刻，各模塊的增益配置的初始設(shè)置為如下：低噪聲放大器組：21dB；I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器：10dB；I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器：0dB。

如圖2所示，峰值檢測(cè)電路的控制流程為：實(shí)時(shí)檢測(cè)Q支路跨阻放大器的輸出端的電壓信號(hào)是否在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，當(dāng)所述電壓信號(hào)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，繼續(xù)檢測(cè)，否則：

當(dāng)所述電壓信號(hào)低于預(yù)設(shè)范圍下限時(shí)，逐級(jí)增大低噪放大器增益，直到所述電壓信號(hào)落入預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)驮敕糯笃髟鲆娴竭_(dá)上限，所述電壓信號(hào)仍然低于預(yù)設(shè)范圍下限時(shí)，再逐級(jí)增加I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器增益，直到所述電壓信號(hào)落入預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，當(dāng)I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器增益到達(dá)上限，所述電壓信號(hào)仍然低于預(yù)設(shè)范圍下限時(shí)，再逐級(jí)增加I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的增益；直到所述電壓信號(hào)落入預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

當(dāng)所述電壓信號(hào)高于預(yù)設(shè)范圍上限時(shí)，逐級(jí)減小I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器的增益，直到所述電壓信號(hào)落入預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，當(dāng)I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器的增益到達(dá)下限，所述電壓信號(hào)仍然高于預(yù)設(shè)范圍上限時(shí)，再逐級(jí)減小低噪放大器的增益，直到所述電壓信號(hào)落入預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)驮肼暦糯笃鞯脑鲆孢_(dá)到下限，所述電壓信號(hào)仍高于預(yù)設(shè)范圍上限時(shí)，再逐級(jí)減小I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的增益，直到所述電壓信號(hào)落入預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。。

如果無(wú)論如何調(diào)節(jié)，都無(wú)法使所述電壓落入預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則向接收機(jī)外部輸出一個(gè)峰值溢出標(biāo)志信號(hào)，稱(chēng)為使能信號(hào)1。

(二)、模擬基帶模塊

模擬基帶模塊的功能是：根據(jù)外部控制信號(hào)對(duì)低通濾波器的拐角頻率進(jìn)行配置，所配置拐角頻率的值與射頻前端模塊所處理信號(hào)的帶寬相同，該低通濾波器對(duì)該零中頻正交電壓信號(hào)進(jìn)行低通濾波，再進(jìn)行自動(dòng)增益控制處理之后得到無(wú)溢出、濾除帶外干擾信號(hào)的零中頻正交電壓信號(hào)；之后，以8倍或16倍信號(hào)帶寬的奈奎斯特采樣頻率進(jìn)行過(guò)采樣得到正交的零中頻數(shù)字基帶信號(hào)。

模擬基帶包括8個(gè)模塊：I支路低通濾波器2011，Q支路低通濾波器2012，I支路增益可變放大器2021，Q支路增益可變放大器2022，I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器2031，Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器2032，功率檢測(cè)電路204，基帶(BB)頻率綜合器205。

其連接關(guān)系如下：

I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器的輸入端分別連接到射頻前端的I支路跨阻放大器和Q支路跨阻放大器的輸出端；輸出端分別連接到I支路增益可變放大器和Q支路增益可變放大器的輸入端；I支路增益可變放大器和Q支路增益可變放大器的輸出端分別連接到I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端；I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端作為模擬基帶模塊的輸出分別連接到數(shù)字基帶中I支路抽取濾波器和Q支路抽取濾波器的輸入端；Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端還連接到功率檢測(cè)電路的輸入端；I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘的輸入端連接基帶(BB)頻率綜合器的輸出端，基帶(BB)頻率綜合器的輸出端同時(shí)還作為接收機(jī)的一個(gè)輸出；基帶(BB)頻率綜合器的輸入端連接到架構(gòu)外的一個(gè)控制信號(hào)輸入端口。功率檢測(cè)電路的輸出分別連接I支路低通濾波器、Q支路低通濾波器、I支路增益可變放大器、Q支路增益可變放大器，用于對(duì)I支路低通濾波器、Q支路低通濾波器和I支路增益可變放大器、Q支路增益可變放大器的增益進(jìn)行自動(dòng)控制。

所述低通濾波器的帶寬可配置，截止頻率可以以200kHz為步進(jìn)進(jìn)行配置，帶寬范圍從200KHz-56MHz?？梢允嵌喾N類(lèi)型的低通濾波器，比如Gm-C的低通濾波器、有源RC濾波器或開(kāi)關(guān)電容低通濾波器。對(duì)于Gm-C的低通濾波器而言，可以通過(guò)改變Gm值和利用電容陣列進(jìn)行配置；對(duì)于有源RC濾波器，課題通過(guò)利用電阻電容陣列進(jìn)行配置；對(duì)于開(kāi)關(guān)電容低通濾波器，可以通過(guò)調(diào)節(jié)采樣時(shí)鐘周期、調(diào)節(jié)采樣時(shí)鐘占空比以及利用電容陣列進(jìn)行配置。

所述基帶(BB)頻率綜合器所提供的采樣時(shí)鐘頻率從3.2MHz-640MHz，外部控制信號(hào)通過(guò)配置基帶(BB)頻率綜合器提供的采樣時(shí)鐘頻率來(lái)配置I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率。

I支路低通濾波器、Q支路低通濾波器和I支路增益可變放大器、Q支路增益可變放大器的增益由功率檢測(cè)電路進(jìn)行控制；I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器的增益可調(diào)范圍以1dB為步進(jìn)，從0dB到24dB；I支路增益可變放大器和Q支路增益可變放大器的增益可調(diào)范圍以1dB為步進(jìn)，從0dB到31dB；接收機(jī)工作開(kāi)始的時(shí)刻，各模塊的增益配置的初始設(shè)置為如下：I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器：0dB，I支路增益可變放大器和Q支路增益可變放大器：31dB。

如圖3所示，接收機(jī)上電之后，功率檢測(cè)電路的控制流程如下：實(shí)時(shí)檢測(cè)Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出指定位在預(yù)設(shè)的時(shí)間(如1024個(gè)周期)內(nèi)的占空比，通過(guò)將其與預(yù)設(shè)的占空比范圍進(jìn)行比較，當(dāng)其低于預(yù)設(shè)的占空比范圍下限時(shí)，逐級(jí)增大I支路增益可變放大器、Q支路增益可變放大器的增益，直到指定位在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)的占空比在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，當(dāng)濾波器的增益到達(dá)上限，指定位在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)的占空比仍然低于預(yù)設(shè)的占空比范圍下限時(shí)，再逐級(jí)增加I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器的增益，直到指定位在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)的占空比在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；當(dāng)指定位在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)的占空比高于預(yù)設(shè)的占空比范圍下限時(shí)，逐級(jí)減小I支路增益可變放大器、Q支路增益可變放大器的增益，直到指定位在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)的占空比在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，當(dāng)濾波器的增益到達(dá)下限，指定位在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)的占空比仍然高于預(yù)設(shè)的占空比范圍下限時(shí)，再逐級(jí)減小I支路低通濾波器和Q支路低通濾波器的增益，直到指定位在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的占空比在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；如果無(wú)論如何調(diào)節(jié)，都無(wú)法使指定位在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的占空比在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，則向外部輸出一個(gè)功率溢出標(biāo)志信號(hào)，稱(chēng)為使能信號(hào)2。

所述Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出指定位在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的代表模擬基帶輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度。

由于，射頻前端模塊位于模擬基帶模塊的前端，當(dāng)射頻前端模塊的信號(hào)輸出未在正常范圍時(shí)，調(diào)整模擬基帶模塊的信號(hào)電平也沒(méi)有意義，因此，如圖4所示，在調(diào)整策略上，射頻前端100中的峰值檢測(cè)電路的優(yōu)先級(jí)高于模擬基帶200中的功率檢測(cè)電路，總是峰值檢測(cè)電路先調(diào)整，功率檢測(cè)電路后調(diào)整。

(三)、數(shù)字基帶

數(shù)字基帶模塊的功能是：對(duì)過(guò)采樣后的正交的零中頻數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行抽取與濾波，得到零中頻數(shù)字信號(hào)并輸出。

數(shù)字基帶包括4個(gè)模塊：I支路抽取濾波器3011，Q支路抽取濾波器3012，I支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器3021，Q支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器3022。

其連接關(guān)系為：

I支路抽取濾波器和Q支路抽取濾波器的輸入端分別連接I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端；輸出端分別連接有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的輸入端；I支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器和Q支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的輸出端連接到接收機(jī)的輸出端。

所述I支路抽取濾波器、Q支路抽取濾波器的抽取因子可通過(guò)外部FPGA或DSP配置為8或16。ΣΔADC如果以16倍信號(hào)帶寬即8倍奈奎斯特頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，那么配置抽取因子配置為8；如果以32倍信號(hào)帶寬對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，那么抽取因子配置為16；通過(guò)這種方式將采樣頻率降至奈奎斯特頻率。

所述I支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器、Q支路有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的帶寬可以通過(guò)控制信號(hào)進(jìn)行配置為200kHz-56MHz。

本發(fā)明的寬帶射頻接收機(jī)對(duì)射頻信號(hào)處理過(guò)程如下：

1.射頻前端：射頻信號(hào)從天線(xiàn)輸入，經(jīng)低噪聲放大器進(jìn)行低噪聲放大，由于該低噪聲放大器是跨導(dǎo)放大器，經(jīng)過(guò)低噪聲放大器后，電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)；電流信號(hào)輸入無(wú)源混頻器，由于射頻(RF)頻率綜合器輸入的本振頻率與射頻信號(hào)的中心頻率相同，因此信號(hào)直接下變頻到零中頻；利用90°移相器為I/Q兩路的無(wú)源混頻器產(chǎn)生正交本振信號(hào)；下變頻之后的信號(hào)經(jīng)過(guò)下一級(jí)跨阻放大器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；同時(shí)，該電壓信號(hào)通過(guò)峰值檢測(cè)電路來(lái)控制低噪聲放大器、無(wú)源混頻器和跨阻放大器的增益；

2.模擬基帶：射頻輸入信號(hào)經(jīng)射頻前端處理后形成了正交下變頻的零中頻電壓信號(hào)，該信號(hào)進(jìn)入模擬基帶后先經(jīng)過(guò)低通濾波器，利用低通濾波功能，消除帶外信號(hào)；之后經(jīng)過(guò)增益可變放大器的再一級(jí)放大輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中；同時(shí)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)功率檢測(cè)電路控制濾波器和增益可變放大器的增益；模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一個(gè)ΣΔADC，受基帶(BB)頻率綜合器提供的采樣時(shí)鐘控制，對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行16倍或32倍過(guò)采樣，形成數(shù)字碼流；

3.數(shù)字基帶：經(jīng)模擬基帶輸入的數(shù)字碼流進(jìn)入抽取濾波器，抽取濾波器對(duì)過(guò)采樣的數(shù)字碼流進(jìn)行抽取，使采樣信號(hào)降采樣到奈奎斯特速率，經(jīng)過(guò)抽取濾波器之后的數(shù)字信號(hào)的采樣頻率是信號(hào)帶寬的兩倍；接下來(lái)信號(hào)進(jìn)入有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行再一次的濾波，并消除噪聲。

圖5所示為采用本發(fā)明的寬帶射頻接收機(jī)實(shí)施實(shí)例的基本構(gòu)件組成示意圖。它包括：天線(xiàn)(射頻信號(hào)輸入端)、基帶信號(hào)處理器403和采用本發(fā)明所述寬帶射頻接收機(jī)方案制成的寬帶射頻接收機(jī)芯片402。寬帶射頻接收機(jī)芯片402的射頻輸入端連接到天線(xiàn)的射頻信號(hào)輸出端；輸出的I路信號(hào)、Q路信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)連接至基帶信號(hào)處理器403的I路信號(hào)、Q路信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的輸入端；數(shù)字基帶信號(hào)處理器403的SPI控制信號(hào)和管腳控制信號(hào)分別連接到寬帶射頻接收機(jī)芯片402中的低噪聲放大器組、射頻(RF)頻率綜合器、I支路低通濾波器和Q、基帶(BB)頻率綜合器、抽取濾波器I和Q的控制信號(hào)配置端口?；鶐盘?hào)處理器除了具有I，Q兩路的信號(hào)處理的基本功能外，還可以通過(guò)管腳控制和SPI控制對(duì)寬帶射頻接收機(jī)芯片402中的低噪聲放大器組中低噪聲放大器的選取，對(duì)射頻(RF)頻率綜合器的本振頻率、I支路低通濾波器和Q的通帶帶寬、基帶(BB)頻率綜合器的采樣信號(hào)與抽取濾波器I和Q的抽取因子進(jìn)行配置。

對(duì)于一個(gè)典型的中心頻率為f，帶寬為BW的輸入信號(hào)而言，外部控制信號(hào)對(duì)內(nèi)部可配置參量的配置情況如下：

低噪聲放大器頻率f，射頻(RF)頻率綜合器輸出頻率f，低通濾波器帶寬BW，基帶(BB)頻率綜合器輸出采樣頻率32BW，抽取濾波器抽取因子16，有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器帶寬BW；

寬帶射頻接收機(jī)芯片402的工作頻帶范圍為50MHz-6.3GHz，可以接收50MHz-6.3GHz內(nèi)各種工作頻段和通信制式的射頻信號(hào)。低噪聲放大器組中的三個(gè)寬帶低噪聲放大器A、B和C設(shè)計(jì)的工作頻段分別為50MHz-1.7GHz、1.7GHz-3.9GHz、3.9GHz-6.3GHz；射頻(RF)頻率綜合器為I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器提供的本振頻率與射頻載波信號(hào)的中心頻率相同，能夠提供50MHz-6.3GHz的本振頻率；基帶(BB)頻率綜合器為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的采樣時(shí)鐘為信號(hào)帶寬的16倍或32倍，即I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q進(jìn)行的是8倍或16倍的過(guò)采樣，同時(shí)抽取濾波器的抽取因子對(duì)應(yīng)配置為8或16；射頻輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器組，以及I/Q兩個(gè)支路的無(wú)源混頻器、跨阻放大器、低通濾波器、增益可變放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、抽取濾波器和有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的處理，利用I/Q兩個(gè)支路的正交下變頻的零中頻結(jié)構(gòu)，對(duì)50MHz-6.3GHz頻段內(nèi)的射頻信號(hào)進(jìn)行處理，將數(shù)字信號(hào)輸入到數(shù)字基帶信號(hào)處理器中。

圖5中三部分的整體工作方式如下：

1.數(shù)字基帶信號(hào)處理器確定將要接收的無(wú)線(xiàn)信號(hào)的中心頻率、通信帶寬以及調(diào)制方式，以此為依據(jù)輸出SPI控制信號(hào)和管腳控制信號(hào)；數(shù)字基帶信號(hào)處理器的SPI控制信號(hào)和管腳控制信號(hào)輸出到寬帶射頻接收機(jī)芯片各個(gè)模塊的控制信號(hào)的配置端口，對(duì)寬帶射頻接收機(jī)芯片中各模塊的可配置參數(shù)進(jìn)行配置；

2.配置完成后，射頻(RF)頻率綜合器為I支路無(wú)源混頻器和Q支路無(wú)源混頻器提供本振頻率；基帶(BB)頻率綜合器產(chǎn)生I支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器和Q支路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘；

3.寬帶射頻接收機(jī)芯片的射頻輸入端接收到來(lái)自天線(xiàn)的射頻輸入信號(hào)；射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)低噪聲放大器、無(wú)源混頻器、跨阻放大器、低通濾波器、增益可變放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、抽取濾波器和有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器，并且經(jīng)峰值檢測(cè)電路和功率檢測(cè)電路形成的兩個(gè)自動(dòng)增益控制環(huán)路，產(chǎn)生輸出到數(shù)字基帶處理芯片的I路信號(hào)和Q路信號(hào)；

4.寬帶射頻接收機(jī)芯片將I路信號(hào)、Q路信號(hào)和基帶(BB)頻率綜合器產(chǎn)生的采樣時(shí)鐘信號(hào)輸出，數(shù)字基帶信號(hào)處理器對(duì)接收到的輸出信號(hào)進(jìn)行處理。

由上可見(jiàn)，本發(fā)明所述寬帶射頻接收機(jī)，利用正交下變頻的零中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)，通過(guò)切換低噪聲放大器組、配置本振頻率、采樣時(shí)鐘、濾波器帶寬等參數(shù)，能處理50MHz-6.3GHz內(nèi)的多種射頻輸入信號(hào)；無(wú)需外置帶通濾波器，減小了系統(tǒng)的復(fù)雜性并提高了集成度；拓寬了工作頻帶，增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性；并且通過(guò)峰值檢測(cè)電路和功率檢測(cè)電路的雙環(huán)自動(dòng)增益控制，提高了動(dòng)態(tài)范圍。實(shí)現(xiàn)了高寬帶、大動(dòng)態(tài)范圍的目標(biāo)，提高了接收機(jī)系統(tǒng)的集成度、靈活性和可靠性，滿(mǎn)足了能夠接收50MHz-6.3GHz內(nèi)全部通信協(xié)議和通信制式的無(wú)線(xiàn)信號(hào)的需求。

本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。