專利名稱：干擾源的抑制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對于信號接收器中干擾源的抑制。
背景技術：
圖1是典型無線電接收器的示意圖。接收器包括接收無線電信號的天線1。天線 的輸出經(jīng)由可選濾波器2傳遞至對接收信號進行放大的低噪音放大器(LNA) 3。放大器的輸 出經(jīng)由第二可選濾波器4傳遞至混合器5?；旌掀?將接收的信號與來自本機振蕩器(L0)6 的信號進行混合，以將目標信號下變頻至期望的頻帶。可能有多個下變頻階。下變頻處理 的輸出被模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器7數(shù)字化，并傳送至執(zhí)行信號基帶處理的基帶處理器8。在很多 接收器中有兩個并聯(lián)的混合器(用于I及Q)。接收器工作時，接收條件可能是在目標信號的帶寬之外存在強干擾源。例如，UffB 接收器可能受到來自附近GSM發(fā)射機的干擾。已知從接收器到第一混合階的部分是前端。 無線電前端能夠產(chǎn)生輸出是非常有利的，即使在目標信號的頻帶之外存在較強的干擾源， 也可以從該輸出中辨別出目標信號。從理論上講，在輸入信號被下變頻后，帶外的干擾源可 被濾除。如果目標信號很弱，則通常會通過放大器3對其進行強放大，以提高信號的抗噪音 (其可能在混合階中被引入)能力，從而信號就適當?shù)乇籄/D轉(zhuǎn)換器檢測。但是，干擾源可 能比目標信號強的多，向干擾源和期望信號這兩者都施加強放大可能導致放大器或混合器 處于飽和狀態(tài)。因此，當存在干擾源時，接收器對期望信號的靈敏度受限于前端部件在高電 平放大時的抗飽和能力。在目前典型的接收器中，混合器在LNA之前變?yōu)轱柡?，換言之，混合器以低于導致 LNA達到飽和的電平的電平放大而達到飽和。因此，混合器是一個壓縮點，它限制了前端的 最大允許增益，其中原因之一在于LNA所提供的放大固有地導致在混合器輸入端處比LNA 輸入端處存在更大信號振幅?？梢酝ㄟ^兩種方式來增加可用放大1.通過對輸入信號進行濾波，以在LNA之前衰弱帶外干擾源，即在圖1中濾波器2 的位置處；以及2.通過對輸入信號進行濾波，以在LNA之后衰弱帶外干擾源，即在圖1中濾波器4 的位置處。選項1的缺點在于在濾波器2的位置處輸入信號還未被放大，因此，如果濾波器 在其通帶中有任何減弱，則可能顯著地損害期望信號的接收。另外，該選項并不總是可行 的例如，正如UWB接收器和Wimax干擾源的情況一樣，用于寬帶協(xié)議的接收器可能需要處 理期望頻帶內(nèi)的干擾源。選項2的缺點在于濾波器4處的濾波器通常是使用芯片外部件 實現(xiàn)的，如果接收器的剩余部分是芯片上實現(xiàn)的話，成本便會增加，使用芯片上附加的I/O 引腳并要求驅(qū)動緩存器與芯片外濾波器交互。這些濾波器可以實現(xiàn)為表面聲波(SAW)濾波 器。因此，通常避免使用選項2，除非要求接收器(諸如3G或GPS接收器)具有很高的靈敏 度。關于這些問題更進一步的信息可參見“A Blocker Filtering Technique for SAff-LessWirelessReceivers", IEEE Journal of Solid State Circuits, 2007 年 12 月。因此，作為通用目的，在高成本靈敏性應用(例如，藍牙接收器)中需要最小化對 濾波器的需求，尤其是芯片外濾波器；在高性能驅(qū)動應用(例如，3G，UWB或GPS接收器)中， 或者放寬接收路徑中任意濾波器的規(guī)格，或者改進接收器對干擾源的容限。再者，在UWB的 情況下，期望抑制帶內(nèi)阻塞(干擾源)，而傳統(tǒng)的SAW濾波器無法做到這一點，原因在于它們 的響應是固定的，因此阻塞的頻率事先未知。因此，需要用于從信號中濾除干擾源的改進機制。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于對接收信號進行濾波以減弱其中干擾源的濾 波器，該干擾源在干擾頻率上具有分量，濾波器包括提供通帶和阻帶的中間濾波器；第一 變頻器，被配置為通過頻移從接收信號得到的輸入信號來形成第一中間信號，從而位于干 擾頻率上的輸入信號的分量被移到中間濾波器通帶中的頻率，并向中間濾波器輸入第一中 間信號，從而使中間濾波器對第一中間信號進行濾波以形成第二中間信號；第二變頻器，被 配置為通過頻移第二中間信號來形成抵消信號，從而位于中間濾波器通帶上的第二中間信 號的分量被移到干擾頻率上；以及刪除單元，被配置為從接收信號中刪除抵消信號，減弱其 中的干擾源。通帶在頻率上可能低于干擾頻率。通帶的上限可能小于50MHz。中間濾波器可以 是低通濾波器。濾波器可以包括用于生成混合信號的本機振蕩器。第一變頻器可以包括混合器， 該混合器被配置將混合信號與輸入信號相混合，形成第一中間信號。第二變頻器可以包括 混合器，該混合器被配置為將混合信號與第二中間信號相混合，形成抵消信號。振蕩器可以 是環(huán)形振蕩器。它可能不同于晶體振蕩器。抵消單元被配置為將接收信號與抵消信號線性組合。干擾源頻率可以位于射頻上。濾波器可以包括信號強度檢測器，該檢測器被配置為檢測中間濾波器輸出端處信 號的強度，如果檢測到的強度低于預定閾值，則使濾波器不工作。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種信號接收器，包括放大器，用于對輸入信號 進行放大以形成接收信號；濾波器，如上所述被配置為對接收信號進行濾波，以減弱其中的 干擾源；以及下變頻器，用于對經(jīng)濾波的接收信號進行下變頻。下變頻器可以是混合器。信號接收器，可以包括檢測器，用于檢測接收信號中的干擾源，以及響應于檢測到 干擾源來觸發(fā)濾波器。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種對接收信號進行陷波濾波的方法，用以減弱 其中的干擾源，該干擾源在干擾頻率上具有分量，該方法包括通過將輸入信號中位于干擾 頻率上的分量移至中間濾波器通帶的頻率上的方式頻移來自接收信號的輸入信號以合成 抵消信號，通過中間濾波器對已頻移的信號濾波，形成第二中間信號，通過頻移第二中間信 號形成抵消信號，從而位于中間濾波器通帶上的第二中間信號的分量被移至干擾頻率上； 以及取消來自接收信號的抵消信號，以減弱其中的干擾。


現(xiàn)在參考附圖，將以示例的方式來描述本發(fā)明。附圖中圖1是典型無線電接收器示例圖；圖2是具有有效陷波濾波器的無線電接收器的圖示；以及圖3示出了圖2的接收器中信號的頻率分量。
具體實施例方式在下面將要描述的系統(tǒng)中，濾波電路用于幫助抑制來自接收信號的干擾源。當與 接收信號合成時，濾波器合成具有所接收信號的陷波濾波效應的信號。當調(diào)諧合成信號，使 其包括對應于干擾源的分量時，濾波器的陷波包含干擾源的頻率，并可具有減弱干擾源的 效果。因此，干擾源可在射頻上得到抑制。與抑制帶外干擾源的傳統(tǒng)濾波器(傳統(tǒng)濾波器 抑制目標信號區(qū)域之外的所有頻率)相比，可選擇較窄的陷波，只抑制干擾源區(qū)域的頻率。圖2的接收器包括用于接收無線電信號的天線11。天線的輸出傳送到對接收信 號進行放大的放大器13。放大器的輸出經(jīng)由濾波器塊14傳送到混合器15?；旌掀?5將 接收信號與來自本機振蕩器16的信號相混合，以將目標信號下變頻至期望的頻帶?？梢杂?多個下變頻階，圖2只示出了一個。下變頻處理的輸出被模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器17數(shù)字 化，并傳送至執(zhí)行信號基帶處理的基帶處理器18。例如，基帶處理器可以解調(diào)信號，進而形 成代表通信數(shù)據(jù)的輸出，其中，該通信數(shù)據(jù)由目標接收信號承載。濾波器塊14旨在消除來自接收信號的干擾源。濾波器塊包括第一個混合階20，低 通濾波器21和第二混合階22。要輸入到混合器15的B處信號也輸入到第一混合階20，其 在第一混合階處與第二本機振蕩器23的輸出相混合。第一混合階的輸出經(jīng)濾波器21低通 濾波，進而濾波器21的輸出再次與第二本機振蕩器23的輸出相混合。通過減法單元19 (例 如，差分放大器)，從A處信號(即，放大器13的輸出)中減去第二本機振蕩器23的輸出， 形成要輸入到混合器15的信號。在使用中，當在一特定頻率處檢測到干擾源，將第二本機振蕩器23設置為以大約 該頻率(fL02)運行。這使得第一混合階20將B處位于 ·ω2的信號分量頻移至第一混合階 20的輸出端(C)處的零赫茲。這些分量及在頻譜上靠近其的分量通過低通濾波器21進行 傳送，但來自B處信號的其他分量被濾波器21阻滯。隨后，濾波器的輸出(D處)再次與來 自第二 LO 23的信號相混合。將通過濾波器21傳送的分量移回它們原來的頻率。因此，第 二混合階輸出的E處信號僅具有位于fM2范圍內(nèi)的分量，這些分量與B處相同頻率處的信 號分量基本相同。因此，當從A處信號中減去E處信號時，從A處信號中消除這些分量。其 降低了傳送到混合器15的信號上的干擾源的影響，降低了混合器由于原接收信號中存在 干擾源而達到飽和的可能。濾波電路產(chǎn)生的、E處的信號形成于接收到的射頻信號。在圖2的實施例中，該信 號僅通過對接收的射頻信號進行濾波及頻率轉(zhuǎn)換來形成。這意味著可通過相對簡單的電路 形成信號?？梢栽跒V波器中進行附加處理。例如，當信號通過濾波器中的回路時，濾波器可 在一個點處放大該信號。在簡易的實現(xiàn)方式中，低通濾波器實際上是具有id增益=Ι/f的 積分器。因而濾波器環(huán)路的增益值(G1top)在直流時非常高，隨著頻率的升高以Ι/f衰減。
圖3示出了 B點到E點處的信號的頻率空間分量。B處的信號包括在fw處的期望 信號30，以及在處的干擾源31。fL02大致設置為f1;這樣在C點的信號中，源自干擾源的 分量32被移至濾波器21的通帶33內(nèi)。源自期望信號的分量34在通帶33外。濾波器21 的輸出D僅包括落入通帶33內(nèi)的C處信號的那些分量。最后，E處信號包括那些頻移回它 們各自初始頻率的、與信號B相同的分量。從A處信號中減去E處信號將使得隨后從B處 信號中消除干擾源31。具體地，在第一混合階之后期望信號產(chǎn)生(fw+f^2)和( ·ψ_ ·ω2)處的分量，干擾源 產(chǎn)生祐+‘2)和(AU處的分量。(fw+fW和祐+‘2)是高頻。選擇 。2以使得(A-fW 在低通濾波器21的頻帶33內(nèi)。優(yōu)選地，選擇 ·ω2以使得(fw-fM2)在低通濾波器21的頻帶 33之外，使得期望信號仍能被傳送到混合器15，但其并不總是必須的，原因在于干擾源可 能是短暫的，并且期望信號可能是在其他頻率處具有其他期望分量的展布頻譜信號的一部 分。將通過濾波器21的、祐-‘2)處的分量與LO 16的輸出相混合，產(chǎn)生在&和憂_2‘2) 處的分量。憂_2‘2)是高頻。Π是原干擾源的頻率。從接收信號中消除干擾源的程度取決于濾波器環(huán)路的增益。如果濾波器環(huán)路的增 益為G1()。p，A處干擾源的等級為iA，B處干擾源的等級為iB，那么iB = iA-Gl00P*iA,因此，iB = Α/α^。。ρ)。因此，干擾源減弱了(HGltx^iGltrap很大時，其近似等于G1(K)P。濾波電路的設計中，本機振蕩器23和低通濾波器21具有相對寬松的容限， 從而允許容易地實現(xiàn)它們并占據(jù)相對較小的電路面積。低通濾波器環(huán)路可作為具有 如下設置的增益的單個積分器，設置該增益使得在幾個MHz時，閉合環(huán)路的增益(即， GdOmiXer+GintegratOr+Gupfflixer)等于或近似等于零dB。因此，將積分器的增益設置為隨陷波的寬 度而變化例如，+6dB增益是陷波帶寬的兩倍。低通濾波器的帶寬限定了減去E處信號的 輸出而得到的RF處的陷波的寬度，并且其增益限定了陷波的深度。需要注意的是，由于其 位于低頻，低通濾波器將要被減去的分量從接收信號中分離，沒有穩(wěn)定性問題并且在處于 LO 23的工作范圍內(nèi)任意頻率附近的頻率處可以合成陷波。適當?shù)耐◣挾?例如)可小于50MHz或小于10MHz，可選地，大于3MHz。當?shù)屯V波器具有顯著帶寬的通帶33時，fVQ2不必與&嚴格相同。即使fM2僅僅 是粗略地等于fI;由于通帶具有有限的寬度，頻移的干擾源仍然可以落入低通濾波器21的 通帶內(nèi)。類似地，本機振蕩器23并不需要鎖定在某個精確的頻率，原因在于即使隨著fM2的 頻率漂移，低通濾波器的通帶也能夠容納經(jīng)頻移的干擾源的頻率漂移。類似地，對于振蕩器 的相位噪音也沒有嚴格的限制。如果提供給第一混合階和第二混合階的LO信號在相位上 相匹配(這可以通過設計從LO 23到那些混合器的電路路徑來實現(xiàn))，則倘若LO在相位上 漂移是沒有問題的。可替換地，可以相移混合器之間的信號以補償施加至混合器上的LO信 號的相位差。便利地，振蕩器23是電壓控制振蕩器(VCO)。它可以實現(xiàn)為環(huán)形振蕩器、任意 其他合適的簡單振蕩器或通過更加復雜設計的振蕩器。只要下陷波變頻器和上陷波變頻器 的LO信號在相位上相匹配，則可以通過好的布局匹配很容易地實現(xiàn)穩(wěn)定性問題。濾波電路14可一直運行。更優(yōu)選地，只有當接收信號滿足一個或多個預先設定 的、顯示干擾源存在的標準時，濾波電路才運行。優(yōu)選地，這些標準依賴于LNA 13輸出的信 號，例如，可以包括LNA 13輸出端處信號的振幅超出了預定閾值。在LNA輸出端處檢測干 擾源具有以下優(yōu)勢與稍后在接收路徑進行檢測相比，在此處可以更好的建立其壓縮水平。在接收鏈的任何適宜點處可以通過感應電路檢測出以模擬或數(shù)字形式、處于射頻、中頻或 基帶處的干擾源。在一個優(yōu)選實施方式中，依賴于A處(S卩，放大器13的輸出端處)信號， 通過感應電路對，檢測出干擾源。電路M可以包括頻率計數(shù)器，當檢測到干擾源時(例如， 通過LNA的輸出的振幅超過閾值)，該頻率計數(shù)器運行。頻率計數(shù)器給出干擾源的平均頻 率。使用該信息來鎖住陷波電路的輔助VCO 23。在另一個優(yōu)選實施方式中，依賴于經(jīng)下變 頻的接收信號的數(shù)字采樣值，通過在基帶18中的感應電路來檢測干擾源?？墒褂脤Ｓ貌考?或通過數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)感應電路。當感應電路未檢測出干擾源時，濾波電路可以是 不運行的，以節(jié)約電能。在這種實現(xiàn)方式下，當不存在干擾源時，濾波器塊不使用電能。當 在特定頻率處檢測出干擾源時，感應電路使得濾波電路工作，并將本機振蕩器23設置為以 大約為已檢測出的干擾源的頻率工作。有利地，響應于檢測出干擾源才觸發(fā)濾波器，接收器能夠使濾波器不運行以降低 功耗(例如，通過切斷振蕩器23)，從而接收器可以在另一個頻率上重新配置濾波器，以阻 止另一干擾源。接收器可以在預定時間之后自動使濾波器不運行。如果干擾源仍然存在， 則其將會被重新檢測，并且濾波器會重新運行。更優(yōu)選地，接收器可以檢測出干擾源何時消 失，進而可以響應于該情況使濾波器回路不運行。實現(xiàn)其的一種方式是通過響應于LNA輸 出的檢測電路。更優(yōu)選地，信號強度檢測器25對濾波器21的輸出端處的信號D做出響應， 并檢測該信號的功率或幅度。如果檢測到的信號強度超出了預定閾值，則認為干擾源存在 于濾波器調(diào)諧的頻帶中。否則認為干擾源不再存在于濾波器調(diào)諧的頻帶中，因此，如果檢測 信號的強度低于預定閾值，則檢測器使得濾波器回路不運行。檢測器25可對濾波器回路中 的其他信號做出響應，但優(yōu)選地，其檢測D處信號，原因在于由于該信號位于基帶上因此可 以簡單地實現(xiàn)檢測器25。為了處理位于不同頻率處的多個干擾源，接收器可以具有彼此并聯(lián)的濾波電路14 的多個實現(xiàn)方式。響應于感應電路，可以將濾波器的各實現(xiàn)方式的本機振蕩器設定為適當 值，使各個干擾源無效(皿11，為零)。應當注意，與其他一些提高抗干擾性的方式相比，在本文所描述的系統(tǒng)中，與LNA 13相匹配的輸入并沒有受到影響。本系統(tǒng)完全降低了在主接收混合器15輸入端處信號中 的非期望干擾源的振幅。這樣，接收鏈路中的壓縮瓶頸就可以得到緩解，而且在干擾源存在 時，可以在混合器15達到飽和之前，通過LNA 13實現(xiàn)更大程度的放大。圖2中，以單混合器示出了混合階15、20、22。在每種情況下，每一個混頻階可以 通過一對混合器來實現(xiàn)，一個適用于1(同相)信號，另一個適用于Q(正交)信號。在混合 階15的情況中，可以通過以下方式來實現(xiàn)(a)B處的信號分離，進而輸入至階15中的各I 及Q混合器；(b)本機振蕩器16的輸出分離，其中之一在到達各自的混合器之前通過90° 移相器；以及(c)通過分開的I和Q路徑的混合器的輸出到達A/D轉(zhuǎn)換器對。在混合階20 和22的情況下，可以通過以下方式來實現(xiàn)(a)B處的信號分離，進而輸入至階20中的各I 及Q混合器；(b)本機振蕩器23的輸出分離，其中之一在到達混合階20中的一個混合器以 及混合階22中一個混合器之前通過90°移相器；(c)階20中I混合器的輸出通過低通濾 波器21的第一實現(xiàn)方式，然后到達階22中I混合器，同時階20中Q混合器的輸出通過低 通濾波器21的第二實現(xiàn)方式，然后到達22階中Q混合器；以及(d)階22中I和Q混合器 的輸出組合以形成E處信號。
包含濾波器回路、具有或不具有天線的接收器可以全部在單個集成電路上實現(xiàn)。 該接收器可以是用于諸如UWB的寬帶協(xié)議的接收器。因此，申請人單獨地公開了本文所描述的每個單獨特征以及兩個或兩個以上這種 特征的任意組合，在某種程度上，根據(jù)本領域技術人員的公知常識，這些特征或特征的組合 能夠基于作為整體的本說明書而被實施，而不管這些特征或者特征的組合是否解決本文所 公開的任何技術問題，而且不對權利要求的保護范圍構成限制。申請人指明本發(fā)明的多個 方面可以包括任何這種特征或特征的組合。鑒于前述的描述，對于本領域普通技術人員顯 而易見的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進行各種修改。
權利要求
1.一種用于對接收信號進而濾波以減弱所述接收信號中的干擾源的濾波器，所述干擾 源在干擾頻率處具有分量，所述濾波器包括中間濾波器，提供通帶和阻帶；第一變頻器，被配置為通過頻移自所述接收信號得到的輸入信號使得在所述干擾頻 率處的所述輸入信號的分量移至所述中間濾波器的所述通帶中的頻率，來形成第一中間信 號，以及將所述第一中間信號輸入至所述中間濾波器，從而使所述第一中間信號被所述中 間濾波器濾波以形成第二中間信號；第二變頻器，被配置為通過頻移所述第二中間信號使得所述中間濾波器的所述通帶中 的所述第二中間信號的分量移至所述干擾頻率，來形成抵消信號；以及刪除單元，被配置為從所述接收信號中刪除所述抵消信號，以減弱所述接收信號中的 所述干擾源。
2.根據(jù)權利要求1所述的濾波器，其中，所述通帶在頻率上低于所述干擾頻率。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的濾波器，其中，所述通帶的上限小于50MHz。
4.根據(jù)前述任一項權利要求所述的濾波器，其中，所述中間濾波器是低通濾波器。
5.根據(jù)前述任一項權利要求所述的濾波器，其中，所述濾波器包括用于生成混合信號的本機振蕩器，所述第一變頻器包括被配置為將所述混合信號與所 述輸入信號進行混合以形成所述第一中間信號的混合器，以及所述第二變頻器包括被配置 為將所述混合信號與所述第二中間信號進行混合以形成所述抵消信號的混合器。
6.根據(jù)權利要求5所述的濾波器，其中，所述振蕩器是環(huán)形振蕩器。
7.根據(jù)前述任一項權利要求所述的濾波器，其中所述刪除單元被配置為將所述接收信 號與所述抵消信號線性組合。
8.根據(jù)前述任一項權利要求所述的濾波器，其中，所述干擾頻率位于射頻處。
9.根據(jù)前述任一項權利要求所述的濾波器，包括信號強度檢測器，被配置為檢測所 述中間濾波器的輸出端處信號的強度以及被配置為如果檢測到的所述強度低于預定閾值， 則使得所述濾波器不運行。
10.一種信號接收器，包括放大器，用于放大輸入信號以形成接收信號；根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的濾波器，被配置為對所述接收信號進行濾波，以減 弱所述接收信號中的干擾源；以及下變頻器，用于對經(jīng)濾波的所述接收信號進行下變頻。
11.根據(jù)權利要求10所述的信號接收器，其中，所述下變頻器是混合器。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的信號接收器，包括檢測器，用于檢測所述接收信號中的干擾源，并且如果檢測到干擾源則使得所述濾波器工作。
13.一種對接收信號進行陷波濾波以減弱所述接收信號中的干擾源的方法，所述干擾 源在干擾頻率處具有分量，所述方法包括通過以下方式來合成抵消信號通過頻移自所述接收信號得到的輸入信號使得在所述 干擾頻率處的所述輸入信號的分量移至中間濾波器的通帶中的頻率，通過所述中間濾波器 對經(jīng)頻移的所述信號進行濾波以形成第二中間信號以及通過頻移所述第二中間信號使得所述中間濾波器的所述通帶中的所述第二中間信號的分量移至所述干擾頻率來形成所述 抵消信 號；以及從所述接收信號中刪除所述抵消信號，以減弱所述接收信號中的所述干擾源。
全文摘要
一種用于接收信號進行濾波以減弱其中干擾源的濾波器，該干擾源在干擾頻率處具有分量，濾波器包括中間濾波器，提供通帶和阻帶；第一變頻器，被配置為通過頻移自接收信號得到的輸入信號使得在干擾頻率處的輸入信號的分量移至中間濾波器的通帶中的頻率，來形成第一中間信號，以及將第一中間信號輸入至中間濾波器，從而使第一中間信號被中間濾波器濾波以形成第二中間信號；第二變頻器，被配置為通過頻移第二中間信號使得中間濾波器的通帶中的第二中間信號的分量移至干擾頻率，來形成抵消信號；以及刪除單元，被配置為從接收信號中刪除抵消信號，以減弱接收信號中的干擾源。
文檔編號H04B1/10GK102067460SQ200980119237
公開日2011年5月18日 申請日期2009年4月7日 優(yōu)先權日2008年5月29日
發(fā)明者尼古拉斯·索爾寧 申請人:劍橋硅無線電有限公司