專利名稱：一種基于wlan的零中頻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)收發(fā)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用零中頻技術(shù)改變WLAN中心頻率的方法和裝置，設(shè)計(jì)射頻前端電路以適應(yīng) 基帶處理器(BBP)集成電路中現(xiàn)有自動(dòng)增益控制(AGC)，實(shí)現(xiàn)WLAN變頻通信功能。
背景技術(shù)：
WLAN工作在2.4GHz/5.8GHz頻段，由于高頻信號(hào)在有線介質(zhì)中衰減太大，束縛了其在有 線領(lǐng)域的應(yīng)用。為支持某些特殊應(yīng)用，需要改變WLAN中心頻率但不能降低信號(hào)帶寬。由于接 收機(jī)的自動(dòng)增益控制(AGC)電路固化在BBP/MAC芯片中，在變頻使用時(shí)，不能改變集成電路中 固有算法，需要重新設(shè)計(jì)增益電路以適應(yīng)固有的AGC算法。
在現(xiàn)有的2. 4GHz射頻前端接收電路中，信號(hào)從天線通過(guò)一個(gè)收發(fā)開(kāi)關(guān)和接收濾波器到集 成的射頻收發(fā)芯片(RF Transceiver)中。該射頻芯片集成了低噪聲放大器，解調(diào)器以及可變 增益放大器(VGA)。輸出模擬基帶信號(hào)到基帶處理芯片(BBP)。對(duì)于不同強(qiáng)度的射頻信號(hào)，基 帶處理芯片中的自動(dòng)增益控制(AGC)通過(guò)測(cè)量射頻芯片輸出的模擬基帶信號(hào)能量，調(diào)整射頻收 發(fā)芯片(RF Transceiver)中低噪聲放大器的放大倍數(shù)和可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)的增益值，實(shí)現(xiàn) 一定的接收機(jī)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。
在現(xiàn)有的2.4GHz射頻前端發(fā)射電路中，基帶處理器(BBP)輸出基帶信號(hào)到集成的射頻芯 片(RF Transceiver)中，該射頻芯片集成了可調(diào)增益放大器(VGA)、混頻器和功率放大器。輸 出射頻信號(hào)到收發(fā)開(kāi)關(guān)，然后到天線。
基于WLAN的變頻RF收發(fā)器，有兩種方案， 一種是二次變頻的方法，在傳統(tǒng)2.4GHz射頻 模塊之后，增加一級(jí)變頻模塊實(shí)現(xiàn)頻率變換，變頻之后的信號(hào)再進(jìn)行收發(fā)的增益控制。第二 種就是本發(fā)明中所述的零中頻方案，將BBP/MAC的I/Q信號(hào)直接經(jīng)過(guò)一次變頻得到所需的射 頻信號(hào)。零中頻方案相對(duì)二次變頻方案，硬件成本更小，復(fù)雜度更低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于WLAN的零中頻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)收發(fā)的方法和裝置，達(dá)到以較小的硬件成本 和復(fù)雜度，變頻實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)收發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)在有線領(lǐng)域的WLAN應(yīng)用。本發(fā)明公開(kāi)了一種利 用現(xiàn)有BBP/MAC (基帶處理器/媒體訪問(wèn)控制)芯片，以及調(diào)制器、解調(diào)器、頻率合成器、濾 波器、可調(diào)增益模塊、可調(diào)衰減模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，如圖l所示。發(fā)射通路中，從BBP/MAC 出來(lái)的I/Q信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器后進(jìn)入調(diào)制器，直接變頻到目標(biāo)頻率800MHZ~2.5GHz，調(diào) 制器輸出的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器、可變?cè)鲆娣糯笃鳌⒐β史糯笃鱌A及可調(diào)衰減器實(shí)現(xiàn)發(fā)射能量的控制，完成發(fā)射通路。如圖2所示，在發(fā)射通路中，發(fā)射功率可調(diào)的部分包括由 低噪聲放大器、可調(diào)衰減器和功率放大器組成的可調(diào)增益模塊。
接收通路中，天線接收目標(biāo)信號(hào)通過(guò)接收濾波器和可變?cè)鲆婺K，實(shí)現(xiàn)較大的接收能量 動(dòng)態(tài)范圍，其中可變?cè)鲆婺K包括LNA和VGA， VGA由于AGC算法固化在BBP/MAC芯片中，需 要設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的正確調(diào)整，信號(hào)經(jīng)過(guò)直接下變頻和基帶差分運(yùn)算放大器得到 接收I/Q信號(hào)，輸入到BBP/MAC芯片，完成接收通路。如圖3所示，在接收通路中，接收信 號(hào)的AGC (自動(dòng)增益控制)控制由兩級(jí)LNA和一級(jí)VGA組成的可變?cè)鲆婺K，本發(fā)明提出 BBP/MAC芯片的AGC算法輸出的高2位分別控制兩級(jí)LNA，實(shí)現(xiàn)0dB/16dB/32dB增益控制，AGC 算法輸出的低5位通過(guò)一個(gè)邏輯電路以及一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬電壓控制的VGA的增益 調(diào)整，綜合LNA、 VGA、基帶放大器(BB AMP)，整個(gè)接收通路實(shí)現(xiàn)0 +100dB增益變化范圍。
AGC固定算法中增益控制為數(shù)字輸出，正向增益控制，即AGC數(shù)字量越大，增益越大， 而接收通路中的VGA為模擬電壓控制，負(fù)向增益控制，即模擬電壓越大，增益值越小，為了 適應(yīng)BBP/MAC芯片中的AGC固定算法，將BBP/MAC中的AGC輸出經(jīng)過(guò)反相器實(shí)現(xiàn)增益控制方 向調(diào)整，然后經(jīng)過(guò)高速數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(D/AC)和運(yùn)放實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，最終實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)增益控制，如圖4所示。
通過(guò)設(shè)計(jì)可變?cè)鲆婺K的增益，提高接收靈敏度。參見(jiàn)具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明的特征包括
(1) 發(fā)射電路采用直接上變頻方式實(shí)現(xiàn)；
(2) 接收電路采用直接下變頻方式實(shí)現(xiàn)；
(3) 在發(fā)射通路，由低噪聲放大器、可調(diào)衰減器和功放驅(qū)動(dòng)組成的可調(diào)增益模塊以及功率 放大器(PA)提供可變?cè)鲆孑敵觥?br> (4) 在接收通路，設(shè)計(jì)可變?cè)鲆婺K的增益以及固定衰減值，提高接收靈敏度，實(shí)現(xiàn)較大 的接收動(dòng)態(tài)范圍；
(5) 在接收通路，設(shè)計(jì)邏輯模塊將AGC中固定的的正向調(diào)整算法(即AGC值越大其代表的 增益值越大)適應(yīng)解調(diào)器中的負(fù)向調(diào)整機(jī)制(即AGC值越大其代表的增益值越小)


圖1為一種基于IEEE 802. llb/g的零中頻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)收發(fā)的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為發(fā)射通路電路結(jié)構(gòu)示意圖3為接收通路電路結(jié)構(gòu)示意圖4為自動(dòng)增益控制電路結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于WLAN的零中頻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)收發(fā)的方法和裝置。該裝置包括發(fā)射通路 和接收通路。
該裝置使用分立器件實(shí)現(xiàn)了零中頻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)800MHz至2. 5GHz頻率，20MHz帶寬的寬 頻高速數(shù)據(jù)收發(fā)，該裝置包括發(fā)射通道和接收通道，接收通道包括由低噪聲放大器LNA和可 變?cè)鲆娣糯笃鱒GA組成的可調(diào)增益模塊，解調(diào)器模塊，發(fā)射通道包括驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器、可調(diào) 衰減模塊、功率放大器(PA)，頻率合成模塊為發(fā)射和接收提供本振信號(hào)；
在發(fā)射通路中，從BBP/MAC出來(lái)的1/Q信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，完成信號(hào)直流電平調(diào)整 和信號(hào)幅度調(diào)整后進(jìn)入調(diào)制器，直接上變頻到目標(biāo)頻率800MHz 2.5GHz，調(diào)制器輸出的射頻 信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器、可調(diào)衰減器及功率放大器PA實(shí)現(xiàn)發(fā)射能量的增益控制，完成發(fā)射通 路；如圖2所示，發(fā)射通路中LNA增益為15dB，可調(diào)衰減器增益范圍在-30 0dB， PA增益為 15dB (可旁路)，總的發(fā)射功率范圍在-3r+12dBm。
在接收通路中，天線接收射頻信號(hào)通過(guò)接收濾波器和可變?cè)鲆婺K，可變?cè)鲆婺K包括 LNA和VGA, VGA由于AGC算法固化在BBP/MAC芯片中，設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的正確調(diào) 整，在接收通路中，接收信號(hào)的自動(dòng)增益控制AGC由兩級(jí)LNA和一級(jí)VGA組成可變?cè)鲆婺K， BBP/MAC芯片的AGC共有7位，其中的高兩位AGC[6:5]控制兩級(jí)LNA，實(shí)現(xiàn)0dB/16dB/32dB 增益控制，AGC算法低5位AGC[4:0]控制VGA實(shí)現(xiàn)-3(T+40dB增益控制范圍，AGC算法輸出的 低5位通過(guò)一個(gè)邏輯電路以及一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬電壓控制的VGA的增益調(diào)整，基帶 放大器為固定30dB增益，綜合LNA、 VGA、基帶放大器，整個(gè)接收通路實(shí)現(xiàn)0 +100dB增益變 化范圍，實(shí)現(xiàn)較大的接收能量動(dòng)態(tài)范圍，信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻器直接下變頻，再經(jīng)過(guò)基帶差分運(yùn)算 放大器得到接收I/Q信號(hào)，輸入到BBP/MAC芯片，完成接收通路。BBP/MAC芯片通過(guò)AGC算 法，測(cè)量接收的射頻能量信號(hào)，自動(dòng)控制LNA和VGA，實(shí)現(xiàn)將較大動(dòng)態(tài)范圍的射頻信號(hào)能量 調(diào)整到合適的能量范圍供基帶解調(diào)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 零中頻RF結(jié)構(gòu)，通過(guò)一次變頻實(shí)現(xiàn)變頻目的；
(2) 不需要改變己有芯片AGC算法，提高接收靈敏度，實(shí)現(xiàn)WLAN收發(fā)功能。 以上公開(kāi)的為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)
域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于WLAN的零中頻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)收發(fā)的裝置，其特征在于該裝置使用分立器件實(shí)現(xiàn)了零中頻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)800MHz至2.5GHz頻率，20MHz帶寬的寬頻高速數(shù)據(jù)收發(fā)，該裝置包括發(fā)射通道和接收通道，接收通道包括由低噪聲放大器LNA和可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA組成的可調(diào)增益模塊，解調(diào)器模塊，發(fā)射通道包括驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器、可調(diào)衰減模塊、功率放大器(PA)，頻率合成模塊為發(fā)射和接收提供本振信號(hào)；在發(fā)射通路中，從BBP/MAC出來(lái)的I/Q信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，完成信號(hào)直流電平調(diào)整和信號(hào)幅度調(diào)整后進(jìn)入調(diào)制器，直接上變頻到目標(biāo)頻率800MHz~2.5GHz，調(diào)制器輸出的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器、可調(diào)衰減器及功率放大器PA實(shí)現(xiàn)發(fā)射能量的增益控制，完成發(fā)射通路；在接收通路中，天線接收射頻信號(hào)通過(guò)接收濾波器和可變?cè)鲆婺K，實(shí)現(xiàn)較大的接收能量動(dòng)態(tài)范圍，信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻器直接下變頻，再經(jīng)過(guò)基帶差分運(yùn)算放大器得到接收I/Q信號(hào)，輸入到BBP/MAC芯片，完成接收通路。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種基于WLAN的零中頻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)收發(fā)的裝置，其特征該裝置在 于適應(yīng)基帶處理器/媒體訪問(wèn)控制BBP/MAC芯片固有的自動(dòng)增益控制AGC算法，設(shè)計(jì)電路模塊 實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的自動(dòng)增益調(diào)整，其中接收通路的可變?cè)鲆婺K包括LNA和VGA， VGA由于AGC 算法固化在BBP/MAC芯片中，設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的正確調(diào)整，在接收通路中，接收 信號(hào)的自動(dòng)增益控制AGC由兩級(jí)LNA和一級(jí)VGA組成可變?cè)鲆婺K，BBP/MAC芯片的AGC算 法輸出的高2位分別控制兩級(jí)LNA，實(shí)現(xiàn)0dB/16dB/32dB增益控制，AGC算法輸出的低5位通 過(guò)一個(gè)邏輯電路以及一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬電壓控制的VGA的增益調(diào)整，綜合LNA、 VGA、 基帶放大器，整個(gè)接收通路實(shí)現(xiàn)0 +100dB增益變化范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)基于WLAN的BBP/MAC(基帶處理器/媒體訪問(wèn)控制)芯片的零中頻結(jié)構(gòu)的射頻收發(fā)方法和裝置，包括發(fā)射、接收、變頻以及控制模塊。WLAN(802.11b/g)工作在2.4GHz頻段，帶寬20MHz，主要由BBP/MAC(基帶處理器/媒體訪問(wèn)控制器)芯片和RF芯片組成。由于高頻信號(hào)在有線介質(zhì)中衰減太大，束縛了其在有線領(lǐng)域的應(yīng)用。零中頻系統(tǒng)用于替換集成的2.4GHz/5.8GHz的RF芯片，調(diào)整射頻頻率，實(shí)現(xiàn)800MHz~2.5GHz不同頻率下的高速收發(fā)。包括BBP/MAC芯片、調(diào)制器、解調(diào)器、頻率合成器以及自動(dòng)增益調(diào)整(AGC)模塊。由于BBP/MAC芯片的AGC(自動(dòng)增益控制)為固定算法，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)較大的接收動(dòng)態(tài)范圍。
文檔編號(hào)H04B1/12GK101594163SQ20081011312
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者劉偉偉, 威 吳, 慶 李, 金紅濤 申請(qǐng)人:北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司