專利名稱：增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器及實現(xiàn)方法
增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器及實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于增強(qiáng)的直流偏移校正(DC Offset Correction, DCOC)速度的裝 置及方法，尤其是一種用于增強(qiáng)無線裝備的直流偏移校正速度的接收器及實現(xiàn) 方法、以及濾波裝置與縮減其穩(wěn)定時間的方法。背景技術(shù)：
正如眾所周知， 一般使用于無線通信架構(gòu)中的無線裝備，具有一種直接降 頻接收器(Direct Conversion Radio Receiver, DCR)或是零中頻(Zero-IF, ZIF)接收 器，在歷經(jīng)將射頻(Radio Frequency, RF)信號或中頻(Intermediate Frequency, IF) 信號與區(qū)域振蕩信號混合成基頻信號(Baseband Signal)的混頻(Mixing)過程中， 會經(jīng)常發(fā)生直流偏移(DC Offset)的現(xiàn)象。這是因為任一無線接收器即使是在移動 中，仍必須保持其穩(wěn)定接收信號的能力，所以基頻信號的頻率會變高或變低， 且無線接收器中產(chǎn)生的每一增益(Gain)會視情況不斷地作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或修正，而 經(jīng)調(diào)整過的增益即會導(dǎo)致直流偏移的改變。當(dāng)發(fā)生直流偏移時，收到的基頻信 號將是一個失真的信號，特別是這樣的信號如充斥于放大器或基帶濾波器中將 使其飽和，導(dǎo)致無線接收器無法再正常運作。因此，如何在無線接收器重設(shè)增 益之后提供一個直流偏移4交正或直流偏移消除(DC offset Cancellation)沖幾制，以再 度解決直流偏移(DC Offset)的問題，將極為重要。以使用全球移動通信系統(tǒng)(Global System of Mobile Communication, GSM)或 一般移動電話系統(tǒng)為例，若依據(jù)時分多址(Time division Multiple Access, TDMA) 標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)范的規(guī)定，其無線接收器的每一時槽(Time Slot)目前已發(fā)展到只有 20~30微秒的時間間隔，且若干接收器之間的時槽中，僅允許以非常短的時間執(zhí) 行增益重設(shè)后的直流偏移校正，同時還要持續(xù)接收基頻信號。然而，如何在此 瞬間或瞬變時間內(nèi)執(zhí)行直流偏移校正，將是一重要的課題。針對前述問題， 一種相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)提出了 一種直流偏移校正電路(DCOCLoop),其采用正負(fù)號位產(chǎn)生器(Sign Bit Generator),搜尋級(Search Stage),以及 一個數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器用于補償增益級的輸入，增益級可為基帶濾波器 (Baseband Filter)或是》文大器。但在實施時，直流偏移沖交正電路每次總是需要耗 費約IO微秒的時間執(zhí)行連續(xù)性的比對，且在通信路徑(如GSM系統(tǒng))上的增益級 如基帶濾波器的信道頻寬僅有200K,因而限制了無線接收器的整體直流偏移校 正速度，使該電路的響應(yīng)時間很容易因該基帶濾波器而發(fā)生延遲。另見圖1，是美國專利公告第6,356,217號所揭示的一種設(shè)置有直流偏移校 正電路的無線接收器100的示意圖，其中該直流偏移校正電路是采用直流偏移 校正電路控制處理器160控、'j濾波器的頻寬變化及時鐘速度。正如圖2所示， 為對如圖1所示的接收器進(jìn)行直流偏移校正的方法流程圖。利用增加基帶濾波 器130在3分貝轉(zhuǎn)折頻率(3分貝Corner Frequency)的頻寬，即能以較高的時鐘 率(Clock Rate)達(dá)成二元搜尋(Binary Search)。當(dāng)建立起直流偏移沖交正之后，通過 調(diào)低基帶濾波器130的轉(zhuǎn)折頻率，會使基帶濾波器130重設(shè)成一般操作狀態(tài)。 然而，如圖2所示的步驟224,基帶濾波器130重設(shè)頻寬是需要一段設(shè)定時間 (Setting Time),而此設(shè)定時間的長短取決于電位勢(Voltage Potential)的高低，較 低的電位勢將導(dǎo)致基帶濾波器130需要較長的設(shè)定時間。因此，如何能使基帶 濾波器130獲得快速的設(shè)定時間，進(jìn)而盡可能少地占用分配給無線裝備的時槽， 成為一個重要的課題。除了基于直流偏移校正回路之外，基帶濾波器130在對 基頻信號進(jìn)行濾波之前，可程序增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA) 124會將基頻信號中的直流偏移放大，之后具有增益功能的基帶濾波器130本 身會更進(jìn)一步增加直流偏移。再如圖3所示，是美國專利公告第6,335,656號所揭示的一種低噪聲濾波器 的示意圖(Low Noise Filter),將此種低噪聲濾波器置于^L大器22的反饋路徑中， 使高通濾波器(High Pass Filter)20執(zhí)行直流偏移消除(DC Offset Cancellation),其 中通過在數(shù)個具有不同阻抗值的電阻中作切換，以變化該濾波器24的3分貝轉(zhuǎn) 折頻率。在初始階段如預(yù)先充電的階段中，其中具有較低阻抗的電阻是設(shè)計成 可產(chǎn)生較高的3分貝轉(zhuǎn)折頻率以執(zhí)行快速直流偏移消除，并提供較大的電流給 預(yù)充電電容C。相反的，在正常操作的階段中，其中具較高阻抗的電阻是被設(shè)計 成可產(chǎn)生較低的3分貝轉(zhuǎn)折頻率，并提供一般大小的電流。然而，這樣的設(shè)計 過于復(fù)雜且占用過大的電路配置區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容為解決前述現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種增強(qiáng)直流偏移校正速度(DC Offset Correction Speed)的接收器及實現(xiàn)方法，濾波裝置與 縮減濾波裝置的穩(wěn)定時間的方法。本發(fā)明的次要目的在于提供一種增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器及實現(xiàn)方 法，其控制預(yù)充電電容來設(shè)定預(yù)設(shè)的電位勢，以縮短基帶濾波器的設(shè)定時間。本發(fā)明的另一目的在于提供一種增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器及實現(xiàn)方 法，其中因該接收器具有簡化的構(gòu)成，故能縮減電路使用區(qū)域及組件成本。為達(dá)成前述發(fā)明目的，本發(fā)明揭示一種增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器。 該接收器內(nèi)設(shè)置有一級或二級的信號處理單元(Signal-processing Unit)及控制器， 其中每一級的信號處理單元包括基帶濾波器、增益級(Gain Stage),以及直流偏 移校正電路應(yīng)用于該增益級。該基帶濾波器進(jìn)一步具有頻寬控制單元 (Bandwidth-controlling Unit)、電容部、電阻部及運算放大器。該控制器用于切換 前述電容部中電容的電極端的連接方向，以執(zhí)行預(yù)充電階段或放電階段，進(jìn)而 調(diào)整該基帶濾波器的頻寬至正常操作頻寬(如150K)或?qū)捰谠撜２僮黝l寬(如5 MHz)以快速輸出基頻信號。此外，本發(fā)明揭示一種增強(qiáng)接收器的直流偏移校正速度的實現(xiàn)方法，其包 括下列步驟切換第一基帶濾波器的第一電容連接至參考直流電壓源，以對該第一電容 執(zhí)行預(yù)先充電程序，以此調(diào)整該第一基帶濾波器的頻寬達(dá)到寬于正常操作頻寬；執(zhí)行第一直流偏移校正電路，以消除第一信號處理單元的輸出信號的直流 偏移；在該第一電容被預(yù)充電達(dá)到預(yù)設(shè)的電位之后，切換該第一基帶濾波器的第 一電容連接到第一運算放大器上的正常操作點，以調(diào)整該第一基帶濾波器的頻 寬至正常操作頻寬；以及執(zhí)行第二直流偏移校正電路，以消除第二信號處理單元的輸出信號中自我 混頻的直流偏移(self-mixing DC OFFSET)。本發(fā)明還揭示一種濾波裝置，用于切換頻寬以縮減穩(wěn)定時間，包括頻寬 控制單元，用于調(diào)整該濾波裝置的頻寬至正常操作頻寬與寬于該正常操作頻寬 兩者之一，以快速響應(yīng)輸入信號，其中該頻寬控制單元包括基于控制信號的第
一切換開關(guān)，選擇性地將該濾波裝置中第 一 電容的第 一 電極端連接至該濾波裝 置中的第一節(jié)點或具有第一預(yù)設(shè)電位的第二節(jié)點。并且，本發(fā)明同樣揭示一種縮減濾波裝置的穩(wěn)定時間的方法，其中該濾波裝置具有第一電容，其包括根據(jù)控制信號，使第一切換開關(guān)選擇性地切換該 第一電容的第一電極端連接至該濾波裝置中的第一節(jié)點，或連接至具有第一預(yù) 設(shè)電位的第二節(jié)點；當(dāng)該第一電容的第一電極端連接至該第一節(jié)點時，調(diào)整該 濾波裝置的頻寬至正常操作頻寬；以及當(dāng)該第一電容的第一電極端連接至該第 二節(jié)點時，調(diào)整該濾波裝置的頻寬至寬于該正常操作頻寬，以快速響應(yīng)該濾波 裝置上的輸入信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明揭示的 一種增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器及實 現(xiàn)方法，是控制電容的電極端的連接方向，來調(diào)整該基帶濾波器的3分貝轉(zhuǎn)折 頻率的頻寬變化，并對該電容預(yù)先充電至預(yù)設(shè)電位，以縮短該基帶濾波器的穩(wěn) 定時間。此外，該接收器具有實質(zhì)簡化的組成，所以能縮減電路使用區(qū)域及組 件成本。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種無線接收器及其配置的直流偏移校正電路示意圖。圖2為對如圖1所示接收器進(jìn)行直流偏移校正的方法流程圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的一種低噪聲濾波器的示意圖。圖4A至圖4F分別是本發(fā)明提供各實施例關(guān)于接收器架構(gòu)示意圖。圖5是依據(jù)圖4E所示接收器的時槽圖。圖6是依據(jù)本發(fā)明較佳實施例所提供的一種增強(qiáng)接收器的直流偏移校正速 度的實現(xiàn)方法的流程圖。圖7A及圖7B分別是圖4A至圖4F中各接收器中低通濾波器的架構(gòu)示意圖。
具體實施方式首先請參閱圖4A,為依據(jù)本發(fā)明一實施例所提供的一種用于無線裝備中的 接收器400a(如直接降頻接收器(Direct Conversion Radio Receiver, DCR))的示意 圖，包括天線410a、低噪聲放大器(Low Noise Amplifier) 412a、混頻器(Mixer) 414a、控制器432a,以及用以增強(qiáng)接收器400a的直流偏移校正速度的信號處理 單元416a。信號處理單元416a包括低通濾波器418a作為濾波級，以及應(yīng)用于 低通濾波器418a的直流偏移校正電^各422a。在初始時，無線信號經(jīng)過天線410a及低噪聲放大器412a進(jìn)入，由混頻器 414a將區(qū)域振蕩信號與射頻或中頻信號混頻，以產(chǎn)生第一基頻信號。之后，低 通濾波器418a對混頻器414a輸出的第一基頻信號進(jìn)行濾波及放大，并輸出第二 基頻信號，第二基頻信號是信號處理單元416a的輸出信號。其中控制器432a， 如處理器、微控制器單元(MCU)或數(shù)字信號處理器(DSP),產(chǎn)生控制信號7602 控制低通濾波器418a在3分貝轉(zhuǎn)折頻率的頻寬變化，以響應(yīng)第一基頻信號；同 時，控制器432a也控制低噪聲放大器412a的啟閉。事實上，低通濾波器418a 具有頻寬控制單元760a或760b (如圖7A及圖7B所示，下文將詳述)，可依據(jù) 前述控制信號7602調(diào)整低通濾波器418a的頻寬至正常操作頻寬(如150 KHz) 或?qū)捰谡２僮黝l寬(如5 MHz)以快速輸出第二基頻信號。為了執(zhí)行直流偏移校正程序，直流偏移4交正電3各422a,具有至少一數(shù)字轉(zhuǎn) 模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)及二元搜尋裝置，用于補償?shù)屯V波器418a的輸入(如第一基 頻信號)，以減輕來自低通濾波器418a的第二基頻信號(即信號處理單元416a的 輸出信號)中的直流偏移。經(jīng)由信號處理單元416a的輸出信號即如第二基頻信 號，可為一種1 (in-phase, 同4目)或Q(quadrature,正交)4言號。請參閱圖4B,為依據(jù)本發(fā)明一實施例所提供的一種用于無線裝備中的接收 器400b(如直接降頻接收器)的示意圖，其包括天線410b、低噪聲放大器412b、 混頻器414b、控制器432b，以及信號處理單元416b。除了低通濾波器(LPF) 418b 及直流偏移校正電路(DCOC Loop) 422b之外，不同于圖4A的信號處理單元416a 之處在于，信號處理單元416b進(jìn)一步包含一個可程序增益放大器420b作為增 益級。低通濾波器418b也具有一個頻寬控制單元760a或760b (如圖7A及圖7B 所示)，其基于控制器432b對3分見轉(zhuǎn)折頻率的可變頻寬控制，對來自混頻器 414b的第一基頻信號進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生第二基頻信號?？沙绦蛟鲆娣糯笃?20b用于放大來自低通濾波器418b的第二基頻信號， 并輸出第三基頻信號作為信號處理單元416b的輸出信號。直流偏移校正電路422b在電路配置上不同于前述直流偏移校正電路422a 之處在于，直流偏移校正電路422b是用于補償?shù)屯V波器418b的輸入信號(即 第一基頻信號)，以消除從可程序增益^L大器420b輸出的第三基頻信號(即信號 處理單元416b的輸出信號)的直流偏移。
請參閱圖4C,為依據(jù)本發(fā)明一實施例所提供的一種用于無線裝備中的接收器400c(如直接降頻接收器)的示意圖，其包括天線410c、低噪聲放大器412c、 混頻器414c、控制器432c,以及信號處理單元416c。類似于圖4B的信號處理 單元416b的結(jié)構(gòu)，信號處理單元416c也包括可程序增益放大器420c(作為增益 級)、低通濾波器418c及直流偏移校正電路422c，除了反向的電路配置外，可 程序增益放大器420c耦合于信號處理單元416c的輸入端及低通濾波器418c之 間，表明可程序增益放大器420c是用于放大來自混頻器414c的第一基頻信號以 產(chǎn)生第二基頻信號。之后，低通濾波器418c對來自可程序增益放大器420c的第 二基頻信號進(jìn)行濾波，以輸出第三基頻信號作為信號處理單元416c的輸出信號。 4氐通濾波器418c也具有頻寬控制單元760a或760b (如圖7A及圖7B所示)， 其基于控制器432c對3分貝轉(zhuǎn)折頻率的可變頻寬控制，以對來自該混頻器414c 的第一基頻信號進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生第二基頻信號。不同于圖4B所示的直流偏移4交正電路422b,直流偏移校正電路422c是用 于補償可程序增益放大器420c的輸入信號(即第一基頻信號)，以消除從低通濾 波器418c輸出的第三基頻信號(即信號處理單元416c的輸出信號)的直流偏移。請參閱圖4D，為依據(jù)本發(fā)明一實施例所提供的一種用于無線裝備中的接收 器400d(如直接降頻接收器)的示意圖，其包括天線410d、低噪聲放大器412d、 混頻器414d、控制器432d,以及信號處理單元416d。類似于圖4B的信號處理級)、低通濾波器418d及直流偏移校正電路422d，其中不同之處在于直流偏移 校正電路422d只應(yīng)用在可程序增益放大器420d上，表明低通濾波器418d是用 于對來自混頻器414d的第一基頻信號進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生第二基頻信號。之后， 可程序增益放大器420d對來自低通濾波器418d的第二基頻信號進(jìn)行放大，并 輸出第三基頻信號如同作為信號處理單元416d的輸出信號。低通濾波器418d 可具有與前述各實施例中相同的配置。與圖4B所示的直流偏移沖交正電路422b不同之處在于，直流偏移校正電路 422d是用于補償可程序增益放大器420d的輸入信號(即第二基頻信號)，以消除 從可程序增益放大器420d輸出的第三基頻信號(即信號處理單元416d的輸出信 號)的直流偏移。請參閱圖4E,為依據(jù)本發(fā)明一實施例所提供的一種用于無線裝備中的接收 器400e(如直接降頻接收器)的示意圖，其包括天線410e、低噪聲放大器412e、 混頻器414e、控制器432e,第一信號處理單元416e,以及耦合于第一信號處理 單元416e的第二信號處理單元424e。第一信號處理單元416e具有第一低通濾波器418e (例如第一基帶濾波器)、 第一增益級420 (如可程序增益放大器)耦合至第一低通濾波器418e,以及第一直 流偏移校正電路422e應(yīng)用于第一增益級420e。第一低通濾波器418e用于對經(jīng) 由混頻器414e輸出的第一基頻信號進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生第二基頻信號。第一低通濾波器418e也具有頻寬控制單元760a或760b (如圖7A及圖7B 所示)，其是基于控制器432e產(chǎn)生的控制信號7602，來實現(xiàn)對第一低通濾波器 418的頻寬的調(diào)整，具體為調(diào)整第一低通濾波器418e的頻寬至正常操作頻率(如 150 K),或為一寬于正常操作頻率的頻率(如5MHz)，以快速輸出第二基頻信號。 之后，第一增益級420e對來自第一低通濾波器418e的第二基頻信號進(jìn)行放大， 以輸出第三基頻信號作為信號處理單元416e的輸出信號。為進(jìn)行直流偏移校正 程序，第一直流偏移校正電路422e內(nèi)也設(shè)有數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器及二元搜尋裝置， 以補償自該第一增益級420e輸入端輸入的第二基頻信號，以消除該第一增益級 420e輸出的第三基頻信號(即該第一信號處理單元416e的輸出信號)中的直流偏 移。事實上，第二信號處理單元424e在組成及功能上與第一信號處理單元416e 均相同，即包括第二低通濾波器426e(如第二基帶濾波器)、第二增益級428e(如 可程序增益放大器)，以及第二直流偏移校正電路430e。第二低通濾波器426e 用于接收第 一信號處理單元416e的第三基頻信號并輸出第四基頻信號，第二低 通濾波器426e也具有頻寬控制單元760a或760b (如圖7A及圖7B所示)，其 是基于控制器432e產(chǎn)生的控制信號7603,調(diào)整第二低通濾波器426e的頻寬至 正常操作頻率(如150 K),或為寬于正常操作頻率的頻率(如5 MHz)。第二增益級428e用于對來自第二低通濾波器426e的第四基頻信號進(jìn)行放 大，并輸出第五基頻信號作為信號處理單元424e的輸出信號。第二直流偏移校 正電路430e用于補償自第二增益級428e輸入端輸入的第四基頻信號，以消除第 二增益級428e輸出的第五基頻信號中的直流偏移。需注意的是，不同于第一直流偏移校正電路422e,第二直流偏移校正電路 430e是用于有效率的校正一種由低噪聲放大器412e造成的自我混頻直流偏移， 以及一種由第一低通濾波器418e及第一增益級420e造成的直流偏移。請參閱圖4F，為依據(jù)本發(fā)明一實施例所提供的一種用于無線裝備中的接收 器400f的示意圖。接收器400f是類似于圖4E中所示的接收器400e,包括天 線410f、低噪聲放大器412f、混頻器(Mixer)4I4f、控制器432f，以及第一信號 處理單元416f和第二信號處理單元424f，不同的是，可程序增益放大器423f 連接在第一信號處理單元416f及第二信號處理單元424f之間，用于放大經(jīng)由第 一信號處理單元416f執(zhí)行過直流偏移校正處理的第三基頻信號，然后輸出對應(yīng) 信號給第二信號處理單元424f以執(zhí)行下一直流偏移校正處理。請參見圖7A，圖7A是圖4A至圖4F中各接收器中低通濾波器的架構(gòu)示意 圖。繪制在圖4A-4F各圖中的各低通濾波器418a-418f以及426e、 426f，可具體 為單端低通濾波器(Single-ended Low Pass Filter)700a，其具有電容部720a、電阻 部730a、頻寬控制單元760a,以及與電容部720a及電阻部730a并聯(lián)的運算放 大器710a。其中電容部720a具有電容7202a及電極端7204a,電極端7204a位 于電容7202a上并延伸至頻寬控制單元760a。第一節(jié)點7206a是自運算放大器 710a的輸入端延伸，以及第二節(jié)點7604a是自參考直流電壓源750a延伸。頻寬控制單元760a作為切換開關(guān)，其依據(jù)來自于控制器432a-432f(見圖4A-圖4F)指示的控制信號7602 (或7603),使低通濾波器700a中電容7202a的電 極端7204a選擇性的連接至第一節(jié)點7206a(正常操作點)，或連接至第二節(jié)點 7604a，且第二節(jié)點7604a具有由參考直流電壓源750a所提供的預(yù)設(shè)電位，這樣 頻寬控制單元760a能夠調(diào)整低通濾波器700a的頻寬至正常操作頻寬，或?qū)捰谡?常操作頻寬的頻寬，以快速響應(yīng)第一基頻信號。事實上，控制器432a-432f(如 處理器、微控制器及數(shù)字處理單元)通過切換電容7202a的電極端7204的連接方 向至具有不同直流電位的不同節(jié)點(如第一節(jié)點7206a及第二節(jié)點7604a)上，從 而決定電容7202a為預(yù)充電階^a或放電階段。當(dāng)頻寬控制單元760a選擇性地切換電容7202a的電極端7204a電性連接參 考直流電壓源750a的第二節(jié)點7604a時，參考直流電壓源750a提供一直流電壓 輸入給運算放大器710a,以執(zhí)行前述預(yù)充電階段，即參考直流電壓源750a將電 容7202a預(yù)充電到預(yù)設(shè)的電位，并確保該運算放大器710a的輸入直流電位實質(zhì) 等同于預(yù)設(shè)電位。這樣，當(dāng)?shù)谝换l信號進(jìn)入低通濾波器700a時，低通濾波器 700a的頻寬將會調(diào)整至寬于低通濾波器700a的正常操作頻寬，以加速信號通過。一旦電容7202a的電極端7204a被頻寬控制單元760a切換至第一節(jié)點7206a 時，電容7202a對運算放大器71 Oa執(zhí)行放電程序，以使低通濾波器700a的頻寬 調(diào)回至正常操作頻寬。
因此可理解的是，利用將電容7202a預(yù)充電至預(yù)設(shè)電位，即能快速調(diào)整低 通濾波器418a的3分貝轉(zhuǎn)折頻率的頻寬變化，以此加速低通濾波器700a的設(shè)定 時間，待后詳述。請見圖7B所示的實施例，圖7B是圖4A至圖4F中各接收器中低通濾波器 的架構(gòu)示意圖。繪制在圖4A-圖4F各圖中的低通濾波器418a-418f以及426e、 426f可具體為一種差動低通濾波器(Differential Low Pass Filter)700b，其具有頻寬 控制單元760b、運算》文大器710b，及上半部和下半部。低通濾波器700b的上半部具有第一電容部720b及第一電阻部730b，其中 第一電容部720b具有第一電容7202b以及第一電極端7204b,第一電極端7204b 位于第一電容7202b上并延伸至頻寬控制單元760b。第一節(jié)點7206b位于運算 放大器710b的第一輸入端上，以及第二節(jié)點7604b是自第一參考直流電壓源 750b延伸。低通濾波器700b的下半部具有第二電容部721b及第二電阻部731b， 其中第二電容部721b具有第二電容7203b，以及第一電極端7205b位于第二電 容7203b上并延伸至頻寬控制單元760b。第三節(jié)點7207b位于運算放大器710b 的第二輸入端上，以及第四節(jié)點7605b是自第二參考直流電壓源751b延伸。需注意的是，運算放大器710b可被視為與第一電容7202b及第二電容 7203b并聯(lián)的差動放大器。頻寬控制單元760b進(jìn)一步包括位于濾波器700b的上 半部的第一切換開關(guān)SI及位于濾波器700b的下半部的第二切換開關(guān)S2;這樣， 頻寬控制單元760b依據(jù)來自控制器432a-432f(見圖4A-圖4F)指示的控制信號 7602或7603，分別控制第一切換開關(guān)Sl以作選擇性地切換，即將第一電容7202b 的第一電極端7204b連接至第一節(jié)點7206b(正如第一正常操作點)，或連接至第 二節(jié)點7604b，第二節(jié)點7604b具有由第一參考直流電壓源750b提供的第一預(yù) 設(shè)電位；且頻寬控制單元760b也依據(jù)控制器432a-432f的控制信號7602或7603, 控制第二切換開關(guān)S2以作選擇性地切換，即將第二電容7203b的第一電極端 7205b連接至第三節(jié)點7207b(正如第二正常4喿作點)，或連4妄至第四節(jié)點7605b， 第四節(jié)點7605b具有由第二參考直流電壓源751b提供的第二預(yù)設(shè)電位。當(dāng)前述第一切換開關(guān)Sl及第二切換開關(guān)S2分別選擇性地將第一及第二電 容7202b、 7203b的第一電極端7204b、 7205b切換連接至具有第一預(yù)設(shè)電位的 第二節(jié)點7604b及具有第二預(yù)設(shè)電位的第四節(jié)點7605b時，即分別設(shè)定差動放 大器71 Ob的第 一輸入端及第二輸入端上的直流電位實質(zhì)等同于前述第 一預(yù)設(shè)電 位及二預(yù)設(shè)電位。同時，第一及第二參考直流電壓源750b、 751b可分別對第一 電容7202b及第二電容7203b進(jìn)行預(yù)先充電，以調(diào)整低通濾波器700b的頻寬能 寬于正常操作頻寬。反之，當(dāng)前述第一切換開關(guān)SI及第二切換開關(guān)S2分別選擇地將第一電容 7202b及第二電容7203b的第一電極端7204b及第一電極端7205b切換連接至 第 一 節(jié)點7206b及第三節(jié)點7207b時，第 一 電容7202b及第二電容7203b將會 分別對差動放大器710b的第一輸入端及第二輸入端進(jìn)行放電，以使低通濾波器 700b的頻寬調(diào)回至正常操作頻寬。通過上述的切換，即可加速或縮短低通濾波 器700b的整體設(shè)定時間。請進(jìn)一步參閱圖4E及圖5，其中圖5是依據(jù)圖4E所示接收器的時槽圖， 顯示每一裝置400e所分配到的一個大約26微秒的時槽。在初始的時間點50 52 中，控制器432e會先關(guān)閉低噪聲放大器412e,并開始電容7202a的預(yù)充電階段 (如圖7A所示)，以加大第一低通濾波器418e的頻寬(如5MHz)，使第一基頻信 號加速進(jìn)入第一低通濾波器418e。之后，在時間段54之中，第一直流偏移校正 電路422e會對第一增益級420e執(zhí)行直流偏移校正。從時間點56到62，低噪聲 放大器412e正在開啟以接收下一信號，且從其中一個時間點58開始，即第一 低通濾波器418e頻寬被調(diào)整至正常操作頻寬(如150kHz)之后，第一低通濾波器 418e開始趨于穩(wěn)定(Settlement)，其中包含一段大約17《效秒的自我混頻直流偏移 的穩(wěn)定時間。因此，如果低噪聲放大器412e能被設(shè)定成及時開啟，則在此直流 偏移校正過程中也能去除自我混頻直流偏移。在時間點62時，第二直流偏移校 正電路430e開始在第二增益級428e上執(zhí)行直流偏移校正。如果需要，調(diào)整第一 低通濾波器418e頻寬至正常操作頻寬的時間點可實質(zhì)相同或早于調(diào)整第二低通 濾波器426e頻寬至正常操作頻寬的確切時間點。此外，圖6是依據(jù)本發(fā)明較佳實施例所提供的一種增強(qiáng)接收器的直流偏移 校正速度的實現(xiàn)方法的流程圖，包括下列步驟步驟600,利用控制器關(guān)閉無線裝備中接收器的低噪聲放大器；步驟610，利用控制器經(jīng)由第一頻寬控制單元，切換第一基帶濾波器中第一 電容的電極端，從位于運算放大器的輸入端的第一節(jié)點(正常操作點)分離，轉(zhuǎn)而 去連接第一基帶濾波器的第二節(jié)點，且第二節(jié)點連通參考直流電壓源，以開始第 一電容的預(yù)先充電程序；步驟620,將第一基帶濾波器的頻寬調(diào)整至寬于正常操作頻寬； 單元輸出信號中的直流偏移；步驟640，第一電容被預(yù)充電至預(yù)設(shè)電位之后，利用控制器經(jīng)由第一頻寬控 制單元切換第一基帶濾波器的第一電容的電極端去連接運算放大器的輸入端的 第一節(jié)點，以執(zhí)行第一電容的放電程序；步驟650，利用控制器將第一基帶濾波器的頻寬調(diào)整至正常操作頻寬，并開 啟低噪聲放大器；步驟660，以此加速第一基帶濾波器的穩(wěn)定時間；以及，步驟670，在第二增益級上執(zhí)行第二直流偏移校正電路，以消除第二信號處 理單元輸出信號中的自我混頻直流偏移。綜上所述，依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器 及實現(xiàn)方法，是利用控制電容的電極端的連接方向，以調(diào)整基帶濾波器的3分 貝轉(zhuǎn)折頻率的頻寬變化，并對電容預(yù)先充電至預(yù)設(shè)電位，以縮短基帶濾波器的 穩(wěn)定時間。此外，上述接收器具有實質(zhì)筒化的組成，故能縮減電路使用區(qū)域及 組件成本。
權(quán)利要求
1.一種縮減濾波裝置的穩(wěn)定時間的方法，其中該濾波裝置具有第一電容，該方法包括根據(jù)控制信號，使第一切換開關(guān)選擇性地切換該第一電容的第一電極端連接至該濾波裝置中的第一節(jié)點，或連接至具有第一預(yù)設(shè)電位的第二節(jié)點；當(dāng)該第一電容的第一電極端連接至該第一節(jié)點時，調(diào)整該濾波裝置的頻寬至正常操作頻寬；以及當(dāng)該第一電容的第一電極端連接至該第二節(jié)點時，調(diào)整該濾波裝置的頻寬至寬于該正常操作頻寬，以快速響應(yīng)該濾波裝置上的輸入信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該濾波裝置為單端低通濾波器， 具有與該第一電容并聯(lián)的運算放大器。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該單端低通濾波器包括該第一 節(jié)點連接至該運算放大器的輸入；以及該第二節(jié)點是連接至參考直流電壓源。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于當(dāng)該第一切換開關(guān)選擇性地切換 該第一電容的第一電極端連接至該第二節(jié)點時，設(shè)定該第一預(yù)設(shè)電位實質(zhì)等同 于該運算放大器的直流輸入電位，且使用該參考直流電壓源對該第一電容進(jìn)行 預(yù)先充電，以調(diào)整該單端低通濾波器的頻寬至寬于該正常纟栗作頻寬。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于當(dāng)該第一切換開關(guān)選擇性地切換 該第一電容的第一電極端連接至該第一節(jié)點時，該第一電容對該運算放大器的 輸入進(jìn)行放電，以調(diào)整該單端低通濾波器的頻寬至該該正常操作頻寬，進(jìn)而加 快該低通濾波器的穩(wěn)定時間。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該控制信號是由控制器所產(chǎn)生， 且該控制器控制低噪聲放大器傳送信號給該濾波裝置，其中當(dāng)該濾波裝置的頻 寬被調(diào)整至寬于該正常操作頻寬時，該控制器關(guān)閉該低噪聲放大器，或當(dāng)該濾 波裝置的頻寬被調(diào)整至該正常操作頻寬時，該控制器開啟該低噪聲放大器。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該濾波裝置為差動低通濾波器， 并根據(jù)該控制信號，第二切換開關(guān)選擇性地切換該濾波裝置中的第二電容的第 一電極端連接至該濾波裝置中的第三節(jié)點；或具有第二預(yù)設(shè)電位的第四節(jié)點。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于該濾波裝置進(jìn)一步包括與該第一電容及第二電容并聯(lián)的差動放大器。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該差動低通濾波器進(jìn)一步包括: 該第一節(jié)點連接至該差動放大器的第一輸入；該第二節(jié)點連接至第一參考直流 電壓源；該第三節(jié)點連接至該差動放大器的第二輸入；以及該第四節(jié)點連接至 第二參考直流電壓源。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于當(dāng)該第一切換開關(guān)選擇性地切 換該第一電容的第一電極端連接至該第二節(jié)點時，該第一預(yù)設(shè)電位實質(zhì)等同于 該差動放大器的直流輸入電位，且該參考直流電壓源對該第一電容進(jìn)行預(yù)先充 電，以調(diào)整該低通濾波器的頻寬至寬于該正常4喿作頻寬；以及當(dāng)該第一切換開關(guān)選擇性地切換該第一電容的第一電極端連接至該第一節(jié) 點時，該第一電容對該差動放大器的輸入進(jìn)行放電，以調(diào)整該低通濾波器的頻 寬至該正常操作頻寬。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于該第二切換開關(guān)選擇性地切換 該第二電容的第一電極端連接至該第四節(jié)點時，該第二預(yù)設(shè)電位實質(zhì)等同于該 差動放大器的直流輸入電位，且該參考直流電壓源對該第二電容進(jìn)行預(yù)先充電， 以調(diào)整該低通濾波器的頻寬寬于該正常操作頻寬；以及該第二切換開關(guān)選擇性地切換該第二電容的第一電極端連接至該第三節(jié)點 時，該第二電容對該差動放大器的輸入進(jìn)行放電，以調(diào)整該低通濾波器的頻寬 至該正常操作頻寬。
12. —種濾波裝置，用于切換頻寬以縮減穩(wěn)定時間，包括 頻寬控制單元，用于調(diào)整該濾波裝置的頻寬至正常操作頻寬與寬于該正常搡作頻寬兩者之一，以快速響應(yīng)輸入信號，其中該頻寬控制單元包括基于控制 信號的第 一切換開關(guān)，選擇性地將該濾波裝置中第一電容的第一電極端連接至 該濾波裝置中的第一節(jié)點或具有第一預(yù)設(shè)電位的第二節(jié)點。
13. 如權(quán)利要求12所述的濾波裝置，其特征在于該濾波裝置為單端低通濾 波器，該單端低通濾波器進(jìn)一步包括與該第一電容并聯(lián)的運算放大器。
14. 如權(quán)利要求13所述的濾波裝置，其特征在于該單端低通濾波器包括 該第一節(jié)點連接至該運算放大器的輸入；以及該第二節(jié)點連接至參考直流電壓 源。
15. 如權(quán)利要求14所述的濾波裝置，其特征在于該第一切換開關(guān)選擇性地 切換該第一電容的第一電極端連接至該第二節(jié)點，該第一預(yù)設(shè)電位實質(zhì)等同于該運算放大器的直流輸入電位，且該參考直流電壓源會對該第一電容進(jìn)行預(yù)先 充電，以將該單端低通濾波器的頻寬調(diào)整為寬于該正常操作頻寬。
16. 如權(quán)利要求15所述的濾波裝置，其特征在于該第一切換開關(guān)選擇性地 切換該第一電容的第一電極端連接至該第一節(jié)點，該第一電容會對該運算放大 器的輸入進(jìn)行放電，以調(diào)整該單端低通濾波器的頻寬回到該正常操作頻寬，進(jìn) 而加快該單端低通濾波器的穩(wěn)定時間。
17. 如權(quán)利要求]2所述的濾波裝置，其特征在于該濾波裝置為差動低通濾 波器；以及該頻寬控制單元進(jìn)一步具有基于該控制信號的第二切換開關(guān)，用于 選擇性地將該濾波裝置中第二電容的第 一 電極端連接至該濾波裝置中的第三節(jié) 點及具有第二預(yù)設(shè)電位的第四節(jié)點。
18. 如權(quán)利要求17所述的濾波裝置，其特征在于進(jìn)一步包括與該第一電容 及第二電容并聯(lián)的差動放大器。
19. 如權(quán)利要求8所述的濾波裝置，其特征在于該差動低通濾波器進(jìn)一步 包括該第一節(jié)點連接至該差動放大器的第一輸入；該第二節(jié)點連接至第一參 考直流電壓源；該第三節(jié)點連接至該差動放大器的第二輸入；以及該第四節(jié)點 連接至第二參考直流電壓源。
20. 如權(quán)利要求19所述的濾波裝置，其特征在于該第一切換開關(guān)選擇性地 切換該第一電容的第一電極端連接至該第一節(jié)點，或者連接至該具有第一預(yù)設(shè) 電位的第二節(jié)點；該第二切換開關(guān)選擇性地切換該第二電容的第 一 電極端連接 至該第三節(jié)點，或者連接至該第四節(jié)點。
21. 如權(quán)利要求20所述的濾波裝置，其特征在于當(dāng)該第一及第二切換開關(guān) 分別選擇性地切換該第一電容及第二電容的各第一電極端去連接該第一節(jié)點及 第三節(jié)點時，該第一電容及第二電容會分別對該差動放大器的第一輸入及第二 輸入進(jìn)行放電，以將該低通濾波器的頻寬調(diào)整為回到該正常操作頻寬，進(jìn)而加 快該低通濾波器的穩(wěn)定時間。
22. —種增強(qiáng)接收器的直流偏移校正速度的實現(xiàn)方法，該接收器包含具有濾 波級的信號處理單元，以接收基頻信號，該實現(xiàn)方法包括使該濾波級中的第一電容的第一電極端與該濾波級中的第一節(jié)點分離，轉(zhuǎn) 接至具有第一預(yù)設(shè)電位的第二節(jié)點，進(jìn)而調(diào)整該濾波級的頻寬至寬于該濾波級 的正常操作頻寬，以響應(yīng)該基頻信號；應(yīng)用直流偏移校正程序消除該信號處理單元輸出信號中的直流偏移；以及 使該第一電容的第一電極端連接至該第一節(jié)點，進(jìn)而調(diào)整該濾波級的頻寬 至該正常操作頻寬。
23. 如權(quán)利要求22所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該接收器進(jìn)一步包含用于 傳送信號給該信號處理單元的低噪聲放大器，在調(diào)整該濾波級的頻寬至寬于該 正常操作頻寬之前，先關(guān)閉該低噪聲放大器。
24. 如權(quán)利要求23所述的實現(xiàn)方法，其特征在于在使該濾波級的頻寬調(diào)回 該正常操作頻寬的步驟中，進(jìn)一步包括下列步驟開啟該低噪聲放大器。
25. 如權(quán)利要求23所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該濾波級是差動低通濾波 器，在調(diào)整該濾波級的頻寬至寬于該正常操作頻寬的步驟中，進(jìn)一步包括使 該濾波級中第二電容的電極端與該濾波級中的第三節(jié)點分離，轉(zhuǎn)接至具有第二 預(yù)設(shè)電位的第四節(jié)點。
26. 如權(quán)利要求25所述的實現(xiàn)方法，其特征在于在調(diào)整該濾波級的頻寬回 到該正常操作頻寬的步驟中，進(jìn)一步包括下列步驟開啟該低噪聲放大器，并 使該第二電容的電極端連接至該第三節(jié)點。
27. 如權(quán)利要求25所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該濾波級包括運算放大器， 以及該第 一預(yù)設(shè)電位及該第二預(yù)設(shè)電位分別實質(zhì)等同于該運算放大器的各直流 輸入電位。
28. 如權(quán)利要求22所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該濾波級為單端低通濾波器。
29. 如權(quán)利要求28所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該單端低通濾波器包括運 算放大器，以及該第一預(yù)設(shè)電位實質(zhì)等同于該運算放大器的直流輸入電位。
30. 如權(quán)利要求22所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該濾波級對該基頻信號進(jìn) 行濾波及放大，并產(chǎn)生作為該信號處理單元的輸出信號，以及該直流偏移校正 程序是用于補償該濾波級的輸入，以消除該信號處理單元的輸出信號中的直流 偏移。
31. 如權(quán)利要求22所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該信號處理單元進(jìn)一步包 括耦合至該濾波級的增益級，且該增益級的輸出信號是作為該信號處理單元的 輸出信號。
32. 如權(quán)利要求31所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該直流偏移校正程序是用 于補償該濾波級的輸入，以消除該信號處理單元的輸出信號中的直流偏移。
33. 如權(quán)利要求31所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該直流偏移校正程序是用 于補償該增益級的輸入，以消除該訊號處理單元的輸出訊號中的直流偏移。
34. 如權(quán)利要求22所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該信號處理單元進(jìn)一步包 括增益級，耦合至該濾波級與該信號處理單元的輸入之間，且該直流偏移校正 程序是用于補償該增益級的輸入，以消除該信號處理單元的輸出信號中的直流 偏移。
35. 如權(quán)利要求22所述的實現(xiàn)方法，其特征在于該接收器為直接降頻接收器。
36. —種增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器，用于接收第一基頻信號，該接收 器包括信號處理單元，包括濾波級，該濾波級對該第一基頻信號進(jìn)行濾波并輸出 第二基頻信號；以及直流偏移校正單元，用于消除該第二基頻信號中的直流偏移； 其中該濾波級如權(quán)利要求12 - 19中任一項所述。
37. 如權(quán)利要求36所述的接收器，其特征在于該第一切換開關(guān)選擇性地將 該第一電容的第一電極端切換至該第一節(jié)點，或者切換至該具有第一預(yù)設(shè)電位 的第二節(jié)點；該第二切換開關(guān)選擇性地將該第二電容的第一電極端切換至該第三節(jié)點，或者切換至該具有第二預(yù)設(shè)電位的第四節(jié)點，該第一預(yù)設(shè)電位及該第 二預(yù)設(shè)電位分別實質(zhì)等同于該差動放大器的各第 一直流輸入電位及第二直流輸 入電位，且該第一參考直流電壓源及該第二參考直流電壓源會分別對該第一電 容及該第二電容進(jìn)行預(yù)先充電，以將該低通濾波器的頻寬調(diào)整為寬于該正常操 作頻寬。
38. 如權(quán)利要求37所述的接收器，其特征在于當(dāng)該第一切換開關(guān)及第二切 換開關(guān)分別選擇性地將該第一電容及該第二電容的各第一電極端切換至該第一 節(jié)點及第三節(jié)點時，該第一電容及該第二電容會分別對該差動放大器的第一輸 入及第二輸入進(jìn)行放電，以將該低通濾波器的頻寬調(diào)整為回到該正常操作頻寬， 進(jìn)而加快該低通濾波器的穩(wěn)定時間。
39. 如權(quán)利要求36所述的接收器，其特征在于該濾波級對該第一基頻信號 進(jìn)行濾波及放大，并輸出該第二基頻信號以作為該信號處理單元的輸出信號， 使該直流偏移校正程序是用于補償該第一基頻信號，以消除該信號處理單元的 第二基頻信號中的直流偏移。
40. 如權(quán)利要求36所述的接收器，其特征在于該信號處理單元進(jìn)一步包括 增益級，該增益級耦合至該濾波級，且該增益級的輸出信號是作為該信號處理 單元的第二基頻信號。
41. 如權(quán)利要求40所述的接收器，其特征在于進(jìn)一步包括直流偏移校正電路，該直流偏移校正電路用于補償該濾波級的輸入，以消除該信號處理單元的 第二基頻信號中的直流偏移。
42. 如權(quán)利要求40所述的接收器，其特征在于該直流偏移校正回路用于補 償該增益級的輸入，以消除該信號處理單元的輸出信號中的直流偏移。
43. 如權(quán)利要求36所述的接收器，其特征在于該信號處理單元進(jìn)一步包括 一個增益級，耦合至該濾波級與該信號處理單元的輸入之間。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于增強(qiáng)直流偏移校正速度的接收器及實現(xiàn)方法。該接收器具有至少一級的信號處理單元及控制器。前述每一級信號處理單元具有基帶濾波器、增益級，以及直流偏移校正電路應(yīng)用在增益級上?？刂破魍ㄟ^切換基帶濾波器中電容的電極端的連接方向，即可執(zhí)行預(yù)先充電程序或放電程序，如此可調(diào)整基帶濾波器的頻寬至正常操作頻寬或?qū)捰谡２僮黝l寬，進(jìn)而加快基帶濾波器的穩(wěn)定時間。
文檔編號H04L25/06GK101115038SQ20071013649
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者屈慶勛, 王守琮 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司