專利名稱：一種多模多頻收發(fā)機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路領域，特別是一種多模、多頻通信系統(tǒng)。
背景技術：
隨著無線通信技術的飛速發(fā)展、新的技術和標準層出不窮，用戶希望能通過手中的多模終端，根據(jù)自己的需求隨意地接入相應的網(wǎng)絡進行通信，實現(xiàn)靈活、便捷、無限自由溝通的通信，未來的發(fā)展趨勢將是各種無線技術間的不斷融合。同時，在普遍使用的民用標準頻段(如<6GHz的頻段)中，大量與通信、移動、衛(wèi)星定位相關的頻段存在其中。
例如，UHF波段(470-798MHZ)和S波段(2635-2660MHZ)為中國數(shù)字電視頻段。隨著無線通訊技術的高速發(fā)展，數(shù)字多媒體廣播技術孕育出新的生命力，它的發(fā)展將推動整個廣播電視產(chǎn)業(yè)的變革。中國市場對DVB技術有著強勁的市場驅(qū)動。2006年8月30日中國數(shù)字多媒體電視地面?zhèn)鬏敇藴蔊B20600-2006出臺；2006年10月24日，國家廣電總局采用自主提出的CMMB作為手機電視行業(yè)標準，產(chǎn)業(yè)標準的確定將觸發(fā)DTV產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，中國高清晰DTV將全部激活。CMMB系統(tǒng)面向手機、PDA及筆記本電腦等多種移動終端，利·用 S波段和U波段增補網(wǎng)絡，實現(xiàn)“天地”一體覆蓋，全國漫游，同時采用時隙開關天線、調(diào)諧器等大功耗的器件，從而大大降低移動終端功耗，有效提高了終端的續(xù)航能力，CMMB已經(jīng)從 2009年開始正式運營。
再例如，GPS/北斗 BD-1I B2&B3 頻段(1166 1286MHz)和北斗 BD-1I BI 頻段 (1561MHz)為常見的衛(wèi)星導航定位頻段。從2000年起，我國開始建設擁有自主知識產(chǎn)權的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)從第一代發(fā)展到第二代。北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)由五顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)向全球提供開放服務和授權服務，定位精度10米，授時精度為50ns，測速精度O. 2m/s。在2012年左右，“北斗”系統(tǒng)將擁有覆蓋亞太地區(qū)的定位、導航和授時以及短報文通信服務能力，計劃于2020年覆蓋全球。
由此可見，在6GHz以內(nèi)，存在這大量與人類生活息息相關的應用頻段。通常來說， 目前的射頻收發(fā)機是為一種頻段和一種模式(單模單頻)應用設計的，多頻段的應用通常需要多個射頻收發(fā)機共同工作，不僅增加了功耗，也增加了芯片的成本。因此，如何實現(xiàn)一種頻率工作范圍能夠覆蓋6GHz以內(nèi)超寬頻譜的多模式、多頻段(多模多頻)收發(fā)機，成為當前的重要課題。發(fā)明內(nèi)容
為了達成上述目的，本發(fā)明提供了一種多模多頻收發(fā)機，包括射頻前端模塊，用于收發(fā)不同頻段的信號，所述射頻前端模塊包括多個射頻鏈路，每一所述射頻鏈路包括串接的低噪聲放大器和下變頻混頻器，串接的功率放大器和上變頻混頻器，以及與所述低噪聲放大器及所述功率放大器耦接的收發(fā)天線；
模擬基帶模塊，包括一個模擬基帶信號接收鏈路和一個模擬基帶信號發(fā)射鏈路，所述多模多頻收發(fā)機共用所述模擬基帶信號發(fā)射鏈路和所述模擬基帶信號接收鏈路；所述模擬基帶信號接收鏈路耦接所述多個射頻鏈路的下變頻混頻器，用于對所述接收模塊發(fā)出的信號進行濾波放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述模擬基帶信號發(fā)射鏈路耦接所述多個射頻鏈路的上變頻混頻器，用于將數(shù)字基帶傳來的信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，放大濾波處理并輸出至所述上變頻混頻器；以及
頻率綜合器模塊，其包括多個本征信號輸出端，分別與所述多個上變頻混頻器、下變頻混頻器的輸入端相接，以向所述多個射頻鏈路的上變頻混頻器、下變頻混頻器提供不同的本征頻率。
優(yōu)選的，所述模擬基帶信號接收鏈路包括依次串接的信道可選濾波器、第一可變增益放大器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及直流漂移去除電路；所述模擬基帶信號發(fā)射鏈路包括依次串接的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、第二可變增益放大器和信道可選低通濾波器，以及直流漂移去除電路。
優(yōu)選的，所述射頻前端模塊包括三個射頻鏈路，分別用于收發(fā)頻段為O. 3GHz 1.5GHz、2. 3GHz 2. 7GHz 及 3.1GHz 6GHz 的射頻信號。
優(yōu)選的，所述頻率綜合器模塊包括四個本征信號輸出端，其中兩個本征信號輸出端與同一個所述射頻鏈路的上變頻混頻器、下變頻混頻器的輸入端相接。
優(yōu)選的，所述下變頻混頻器與上變頻混頻器為全差分吉爾伯特混頻器。
優(yōu)選的，所述信道可選濾波器及信道可選低通濾波器為8階切比雪夫低通濾波器，用于對不同頻段的信號進行濾波處理。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過將不同頻段域的射頻前端對信號進行射頻處理，并交給同一個應用于超寬頻段域的模擬基帶進行濾波、放大，并且由同一個超寬頻段域的頻率綜合器提供所有射頻前端需要用到的本征頻率，從而實現(xiàn)支持各頻段的多模、多頻及多應用無線收發(fā)機。


圖1所示本發(fā)明實施例多模多頻收發(fā)機的結(jié)構示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內(nèi)的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
請參考圖1，本發(fā)明的多模多頻收發(fā)機包含射頻前端模塊100、模擬基帶模塊200、 頻率綜合器模塊300。
射頻前端模塊100包括多個射頻鏈路，在本實施例中，射頻鏈路為3個，分別為應用于O. 3GHz 1. 5GHz頻段、2. 3GHz 2. 7GHz頻段、以及應用于3.1GHz 6GHz頻段。每個射頻鏈路包括串接的低噪聲放大器和下變頻混頻器，串接的功率放大器和上變頻混頻器， 以及與所述低 噪聲放大器及所述功率放大器耦接的收發(fā)天線。
第一射頻鏈路覆蓋的應用包括UHF波段的CMMB、300 800MHz頻段的WiMAX、以及 GPS/北斗二代B1、B2、B3頻段。第一射頻鏈路包括O. 3GHz 1. 5GHz低噪聲放大器111、O. 3GHz 1. 5GHz下變頻混頻器112、O. 3GHz 1. 5GHz上變頻混頻器113、O. 3GHz 1. 5GHz 功率放大器114及O. 3GHz 1. 5GHz頻段天線115。其中低噪聲放大器111采用單端轉(zhuǎn)差分的噪聲消除電路結(jié)構實現(xiàn)，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，下變頻混頻器112與上變頻混頻器113均采用全差分吉爾伯特混頻器結(jié)構實現(xiàn)，功率放大器114采用Class-A功率放大器實現(xiàn)。此外，低噪聲放大器可為增益可變的低噪聲放大器。
第二射頻鏈路應用于S波段的CMMB、2. 45GHz WLAN以及2. 3 2. 7GHz頻段的 WiMAX，包括了 2. 3GHz 2. 7GHz低噪聲放大器121、2. 3GHz 2. 7GHz下變頻混頻器122、2.3GHz 2. 7GHz上變頻混頻器123、2. 3GHz 2. 7GHz功率放大器124及2. 3GHz 2. 7GHz 頻段天線125。其中，低噪聲放大器121采用單端轉(zhuǎn)差分的噪聲消除電路結(jié)構實現(xiàn)，同樣的， 其也可為增益可變低噪聲放大器。下變頻混頻器122與上變頻混頻器123均采用全差分吉爾伯特混頻器結(jié)構實現(xiàn)，功率放大器124采用Class-AB功率放大器實現(xiàn)。
第三射頻鏈路應用于OFDM UffB, IR UffB以及5. Γ5. 8GHz WLAN，包括3.1GHz 6GHz低噪聲放大器131、3.1GHz 6GHz下變頻混頻器132、3.1GHz 6GHz上變頻混頻器 133、3.1GHz 6GHz功率放大器134及3.1GHz 6GHz頻段天線135。其中低噪聲放大器 131采用單端轉(zhuǎn)差分的噪聲消除電路結(jié)構實現(xiàn)，可為增益可變低噪聲放大器。下變頻混頻器132與上變頻混頻器133均采用全差分吉爾伯特混頻器結(jié)構實現(xiàn)，功率放大器134采用 Class-E功率放大器實現(xiàn)。
由以上可知，本實施例中收發(fā)機的射頻前端模塊可滿足0.3GHz 1. 5GHz，2.3GHz 2. 7GHz和3.1GHz 6GHz三個頻段域。
請繼續(xù)參考圖1，模擬基帶模塊200包括模擬基帶信號接收鏈路和模擬基帶信號發(fā)射鏈路。值得注意的是，本發(fā)明中多模多頻收發(fā)機共用同一個模擬基帶信號發(fā)射鏈路和模擬基帶信號接收鏈路。其中，模擬基帶信號接收鏈路包括依次串接的信道可選濾波器(Channel S electFilter) 211、可變增益放大器(Variable Gain Amplifier) 212、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 213。其中，信道可選濾波器211采用8階切比雪夫低通濾波器結(jié)構實現(xiàn)，可變增益放大器212采用電阻反饋結(jié)構實現(xiàn)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器214采用12bit 200M流水線結(jié)構ADC實現(xiàn)。此外，模擬基帶信號接收鏈路還包括直流漂移去除電路(DC offset Cancellation)214,與信道可選濾波器211相連，用于對信道可選濾波器211濾波后的信號進行直流漂移去除處理，直流漂移去除電路214基于高性能運算放大器反饋結(jié)構實現(xiàn)。
模擬基帶信號發(fā)射鏈路包括依次串接的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 223、可變增益放大器(VGA) 222、低通濾波器(Low Pass Filter) 2210其中，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器223采用14bit 250MDAC實現(xiàn)，可變增益放大器222采用電阻反饋結(jié)構實現(xiàn)，低通濾波器224為信道可選低通濾波器，采用8階切比雪夫低通濾波器結(jié)構實現(xiàn)。模擬基帶信號發(fā)射鏈路也可包括直流漂移去除電路(DC offset Cancellation)224，與信道可選低通濾波器221相連，用于對其濾波后的信號進行直流漂移去除處理，直流漂移去除電路224可基于高性能運算放大器反饋結(jié)構實現(xiàn)。由以上可知，收發(fā)機共用同一個模擬基帶模塊200，模擬基帶模塊200應用于超寬頻段域，可對不同頻段的信號進行濾波放大處理。
頻率綜合器模塊300向每一個射頻鏈路的上變頻混頻器、下變頻混頻器提供不同的本征頻率，也即是各個射頻電路的本征頻率都由同一個頻率綜合器模塊300提供。具體來說，頻率綜合器模塊300所提供的頻率范圍覆蓋了所有協(xié)議要求的頻率，包括了 4個本征信號輸出端L01、L02、L03和L04分別與3個射頻鏈路的上變頻混頻器、下變頻混頻器的輸入端相接。其中，輸出端LOl可以用于所述O. 3GHz 1. 5GHz射頻鏈路、輸出端L02用于2. 3GHz 2. 7GHz射頻鏈路，由于3.1GHz 6GHz射頻鏈路130覆蓋的頻率范圍較廣， 輸出端L03、L04均與其相連。頻率綜合器模塊300產(chǎn)生的四路1、Q正交信號輸入到混頻器的本征端，幫助混頻器實現(xiàn)下混頻和上混頻功能。頻率綜合器模塊300還可包括電荷泵 (Charge Pump),粗調(diào)環(huán)路(Coarse Tuning),鑒頻鑒相器(PFD),分頻器(Divider)等，在此不作贅述。
除此以外，多模多頻收發(fā)機還包括其他輔助模塊，例如I2C數(shù)字控制模塊 (Digital Ctrl)、電流參考模塊(1-Ref)和帶隙基準模塊(Band-Gap)等，其為收發(fā)機常用的功能模塊，為本領域技術人員所熟知，在此不做贅述。
以下將簡述超寬頻段多模多頻收發(fā)機的工作方式
當超寬頻段多模多頻收發(fā)機作為接收機使用并工作在O. 3GHz 1. 5GHz頻段時， 低噪聲放大器111將天線115接收到的信號交由下變頻混頻器112進行下變頻，從而將 O. 3GHz 1. 5GHz內(nèi)不同通信協(xié)議的射頻信號下變頻為直流信號。變頻后的信號經(jīng)由模擬基帶信號接收鏈路的信道可選濾波器211進行信道選擇處理及濾波，然后交由可變增益放大器212進行放大。在這一過程中，由于存在直流漂移問題，因此需要直流漂移去除電路 213對濾波器211濾波的信號進行直流漂移去除處理。最終，經(jīng)過接收、變頻、濾波、放大等處理后的信號交給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器214，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號交給后續(xù)數(shù)字基帶處理。
當超寬頻段多模多頻收發(fā)機作為發(fā)送機使用并工作在O. 3GHz 1. 5GHz頻段時， 模擬基帶信號發(fā)射鏈路數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器223將從數(shù)字基帶傳來的信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，經(jīng)由可變增益放大器222放大，之后信道可選低通濾波器223針對不同協(xié)議對可變增益放大器222傳來的信號進行信道選擇，并進行低通濾波處理。在這一過程中，由于存在直流漂移問題，因此需要所述直流漂移去除電路224對低通濾波器223濾波后的信號進行直流漂移去除處理。將經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大、濾波等處理后的信號交給上變頻混頻器113進行變頻， 低噪聲放大器111將變頻后的信號放大，并經(jīng)由O. 3GHz 1. 5GHz頻段天線115發(fā)射出去。
當超寬頻段多模多頻收發(fā)機收放2. 3GHz 2. 7GHz頻段與3.1GHz 6GHz頻段信號時，前端射頻模塊分別選擇2. 3GHz 2. 7GHz射頻鏈路120及3.1GHz 6GHz射頻鏈路 130，其工作方式與O. 3GHz 1. 5GHz頻段相同，在此不多加贅述。
綜上所述，本發(fā)明采用不同頻段域的射頻前端將信號進行射頻處理，并交給同一個應用于超寬頻段域的模擬基帶進行濾波、放大，并且，所有射頻前端需要用到的本征頻率都由同一個超寬頻段域的頻率綜合器提供。
雖然本發(fā)明已以較 佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應以權利要求書所述為準。
權利要求
1.一種多模多頻收發(fā)機，其特征在于，包括 射頻前端模塊，用于收發(fā)不同頻段的信號，所述射頻前端模塊包括多個射頻鏈路，每一所述射頻鏈路包括串接的低噪聲放大器和下變頻混頻器，串接的功率放大器和上變頻混頻器，以及與所述低噪聲放大器及所述功率放大器耦接的收發(fā)天線； 模擬基帶模塊，包括一個模擬基帶信號接收鏈路和一個模擬基帶信號發(fā)射鏈路，所述多模多頻收發(fā)機共用所述模擬基帶信號發(fā)射鏈路和所述模擬基帶信號接收鏈路；所述模擬基帶信號接收鏈路耦接所述多個射頻鏈路的下變頻混頻器，用于對所述下變頻混頻器發(fā)出的信號進行濾波放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述模擬基帶信號發(fā)射鏈路耦接所述多個射頻鏈路的上變頻混頻器，用于將數(shù)字基帶傳來的信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，放大濾波處理并輸出至所述上變頻混頻器；以及 頻率綜合器模塊，包括多個本征信號輸出端，分別與所述多個上變頻混頻器、下變頻混頻器的輸入端相接，以向所述多個射頻鏈路的上變頻混頻器、下變頻混頻器提供不同的本征頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的多模多頻收發(fā)機，其特征在于， 所述模擬基帶信號接收鏈路包括依次串接的信道可選濾波器、第一可變增益放大器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及直流漂移去除電路； 所述模擬基帶信號發(fā)射鏈路包括依次串接的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、第二可變增益放大器和信道可選低通濾波器，以及直流漂移去除電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的多模多頻收發(fā)機，其特征在于，所述射頻前端模塊包括三個射頻鏈路，分別用于收發(fā)頻段為O. 3GHz 1. 5GHz,2. 3GHz 2. 7GHz及3.1GHz 6GHz的射頻信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的多模多頻收發(fā)機，其特征在于，所述頻率綜合器模塊包括四個本征信號輸出端，其中兩個本征信號輸出端與同一個所述射頻鏈路的上變頻混頻器、下變頻混頻器的輸入端相接。
5.根據(jù)權利要求1所述的多模多頻收發(fā)機，其特征在于，所述下變頻混頻器與上變頻混頻器為全差分吉爾伯特混頻器。
6.根據(jù)權利要求1所述的多模多頻收發(fā)機，其特征在于， 所述信道可選濾波器及信道可選低通濾波器為8階切比雪夫低通濾波器，用于對不同頻段的信號進行濾波處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多模多頻收發(fā)機包括射頻前端模塊、模擬基帶模塊、頻率綜合器模塊。射頻前端模塊，包括多個射頻鏈路，用于收發(fā)不同頻段的信號；模擬基帶模塊，包括一個模擬基帶信號接收鏈路和一個模擬基帶信號發(fā)射鏈路，用于對射頻鏈路發(fā)出的信號進行濾波放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以及將數(shù)字基帶傳來的信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大濾波處理并輸出至射頻鏈路，多模多頻收發(fā)機共用該模擬基帶信號接收鏈路和模擬基帶信號發(fā)射鏈路；以及頻率綜合器模塊，用于以向多個射頻鏈路提供不同的本征頻率。本發(fā)明超寬頻多模多頻收發(fā)機的工作頻帶寬度可覆蓋0.3GHz到6GHz，可以適用多種不同無線通信標準。
文檔編號H04B1/38GK103051352SQ201210544310
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2012年12月14日
發(fā)明者李琛, 孫翔, 方澤姣 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司