專利名稱：零中頻接收機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及零中頻接收機，包括本地頻率發(fā)生裝置，它連接到一對成正交關系的混頻器，后者用于把接收信號下變頻為一對在同相信號路徑和正交信號路徑上的要被解調的正交信號，每一路徑包括至少一個低通濾波器和兩個放大器的級聯(lián)，以及在放大器之間的直流偏置校正電路。這樣的零中頻接收機可以是直接變頻零中頻接收機、雙變頻零中頻接收機、或任何其他適合的零中頻接收機，可以是使用FSK(頻移鍵控)或PSK(相移鍵控)調制方案的數(shù)字尋呼接收機，但也可以是無繩或蜂窩接收機等等。
以上的這種接收機可從已出版的歐洲專利申請EP 0 594 894 A1中獲知。這個歐洲專利申請公開了在零中頻TDMA接收機或所謂的零中頻接收機中的直流偏置校正。接收信號在正交混頻器中通過與本振混合而被下變頻。下變頻的信號的直流偏置通過基帶處理而被補償。為了直流偏置校正，在同相信號路徑和正交信號路徑上提供一個控制環(huán)路。除了一個其中直流偏置可在多個時隙上被校正的總的校正環(huán)路以外，接收機包括一個用于對在時隙內接收的信號進行偏置校正的內控制環(huán)。這個附加的控制環(huán)可包括一個比較器，用于把在總的校正環(huán)路中的不同信號和零進行比較，并藉此作為1-比特的模-數(shù)轉換器工作，與逐次近似的數(shù)-模轉換器相級聯(lián)，在以后的步驟中確定總的校正環(huán)路的偏置校正值，以使得不同信號的值基本上為零。零中頻接收機可以是消息尋呼機的一個部件。這樣的尋呼機是在同相和正交信號路徑上具有高增益的窄帶接收機。通過采用新的尋呼協(xié)議，如APOC、FLEX、和ERMES，可發(fā)送非常長的消息。在接收信號期間，直流偏置必須足夠小(典型地在混頻器輸出端＜3μV)。否則，在同相或I信號和正交或Q信號中的零交叉將丟失。而且，當接收相對長的消息時，直流偏置校正只能在接收同步字期間(近似地每秒一次)來完成，而不丟失有用信息，即，一部分要進行接收的消息。對于這樣的接收機，已知的直流偏置校正不能滿意地運行。而且，尋呼機通常在接收模式時工作，用于接收消息，而在睡眠模式期間，其大部分接收電路被關閉。為了節(jié)省尋呼機電池，尋呼機處在接收模式的時間期間應盡可能短。
本發(fā)明的一個目的是提供在零中頻接收機的高增益零中頻信號路徑上的精確的直流偏置校正。本發(fā)明的另一個目的是提供具有最佳睡眠模式/接收模式比值的零中頻接收機。
為此，按照本發(fā)明的零中頻接收機的特征在于，路徑包括至少一個分布在路徑上的第二直流偏置校正電路，以便允許路徑具有高增益。優(yōu)選地，路徑被順序地做成沒有直流偏置，藉此，第二直流偏置校正電路可在接收電路的已知建立時間(settling time)以后被啟動，且在低通濾波器的預定的建立時間以后，第一直流偏置校正電路可被啟動。
在按照本發(fā)明的零中頻接收機的實施例中，至少一個低通濾波器的第二低通濾波器被連接到第一直流偏置校正電路的輸出，藉此，第一低通濾波器具有的靈敏度比第二低通濾波器低。由此，路徑上的不同動態(tài)要求被滿足。在路徑的不同位置處，信號電平是不同的，由此，線性度要求也不同。初始，靈敏度是低的，及濾波器應當呈現(xiàn)良好的線性。這樣，第一濾波器可以是簡單的有源RC-濾波器，例如在手冊“Active andPassive Analog Filter Design”(有源和無源模擬濾波器設計)，Section5.2，L.P.Huelsman，McGraw-Hill，Inc.，1993中描述的所謂的Sallen和Key濾波器。沿路徑再向下走，在放大后，信號電平更高，因此，能使用具有更高選擇性的濾波器，例如，技術上熟知的回轉器(gyrator)濾波器。
在按照本發(fā)明的零中頻接收機的實施例中，路徑包括阻塞裝置，以防止在直流偏置校正期間，路徑上的上行直流偏置校正電路的輸出信號激勵在路徑上的下行低通濾波器。若不用阻塞裝置，在路徑上的下行的濾波器由于由路徑上的上行直流偏置校正電路造成的激勵而會呈現(xiàn)振鈴。在振鈴信號幅度充分小以便啟動路徑上的下行直流偏置校正電路以前，會花費相當長的時間間隔。阻塞裝置能使低通濾波器不被上行直流偏置校正電路激勵。由此，接收機接通時間短得多，因而，節(jié)省電池功率。阻塞裝置可以是第一箝位電路，它被連接到第一低通濾波器的輸入端。
在按照本發(fā)明的零中頻接收機的實施例中，路徑包括第一緩沖放大器，用于使第二直流偏置校正電路和第一箝位電路隔離。由此，第一箝位電路有效地和第二直流偏置校正電路隔離開，這樣達到更好的性能。
在其中濾波功能和放大功能由于動態(tài)范圍要求而被分布在路徑上的實施例中，箝位功能也被分布在路徑上。如果接收機進入其省電模式，則相關電路例如至少放大器和直流偏置校正電路的偏壓電路被關斷。直流偏置校正電路可以是較少下垂(droop-less)的采樣保持電路，例如逐次近似的模數(shù)轉換器。為了濾除在作為逐次近似濾波器的一部分的數(shù)模轉換器的輸出端的噪聲，可在數(shù)模轉換器的輸出端和直流偏置校正電路的減法器的相減輸入端之間提供低通濾波器，減法器被設在路徑上，并從要加以校正的路徑信號中減去確定的直流偏置校正信號。
現(xiàn)在將參照附圖通過例子來描述本發(fā)明，其中

圖1概略地顯示按照本發(fā)明的零中頻接收機，圖2顯示按照本發(fā)明的直流偏置校正電路，圖3顯示用于說明按照本發(fā)明的直流偏置校正電路的時序圖，圖4顯示阻塞裝置，它用于防止在直流偏置校正期間路徑上的上行直流偏置校正電路的輸出信號激勵在路徑上的下行低通濾波器，以及圖5顯示阻塞裝置的實施例。
在所有圖中，相同的參考數(shù)字被用于相同的特性。
圖1概略地顯示按照本發(fā)明的零中頻接收機1，它包括本地頻率發(fā)生裝置2，后者被連接到一對正交相關的混頻器3和4，用于對通過低噪聲放大器5加到混頻器3和4的接收信號rf進行下變頻。由本地頻率發(fā)生裝置2產生的本振信號LO被加到包括在同相信號路徑I中的混頻器3的輸入端，并通過90°移相裝置7加到混頻器4。零中頻接收機1也可以是具有在混頻器3和4之前的另一個IF級的雙變頻接收機(圖上未詳細示出)，該另一個IF級用于把接收信號rf首先轉變?yōu)橄鄬^高的中頻。在把信號rf或相對較高中頻下變頻以后，信號是所謂的零中頻信號。如果接收機1是雙變頻接收機，則使用一分為二的裝置(圖上未詳細示出)，用于從本振信號形成正交的振蕩信號。路徑I包括由混頻器后的放大器8、第二直流偏置校正電路9、第一低通濾波器10、第一放大器11、第一直流偏置校正電路12、第二低通濾波器13、第二放大器14、第三直流偏置校正電路15和限幅放大器16形成的級聯(lián)，限幅放大器的輸出加到解調器18的第一輸入端17，解調器18可以是用于解調FSK(移頻鍵控)信號的FSK解調器。這樣的解調器在技術上是熟知的。同樣地，路徑Q包括由混頻器后的放大器19、直流偏置校正電路20、低通濾波器21、放大器22、直流偏置校正電路23、低通濾波器24、放大器25、直流偏置校正電路26和限幅放大器27形成的級聯(lián)，限幅放大器的輸出加到解調器18的第二輸入端28。在圖中，一個*號表示路徑I的繼續(xù)，及兩個**號表示路徑Q的繼續(xù)。零中頻接收機1還包括編程的微控制器29，用于實行控制功能。這樣的微控制器包括RAM和ROM存儲器以及模擬和數(shù)字接口電路，并且很容易在市面上買到。零中頻接收機可以是尋呼機，無繩或蜂窩電話等等，或可以被容納到其他設備(如PC，電視機和互聯(lián)網接口等)之內。在給出的例子中，零中頻接收機是尋呼機，這樣的尋呼機還包括放大器30，它被連接到解調器18和語音重現(xiàn)裝置31，用于以語音形式輸出尋呼消息。這樣的尋呼消息也可在顯示器32上被顯示和/或可借助于用于譯碼特定消息和用于把消息按照預定單音序列做成可聽音的譯碼器/BP機33而被做成可聽音。在所謂的雙向尋呼機的情形中，尋呼機也包括連接到發(fā)送天線35的發(fā)射機裝置34。在接收端，零中頻接收機連接到接收天線36。在后面只描述路徑I的直流偏置校正，而路徑Q的直流偏置校正是相同的。因為路徑I和路徑Q中的直流偏置是獨立的，所以路徑I和路徑Q的直流偏置校正可同時完成。由此，接收機的接通時間可以減小，這樣達到更多的功率節(jié)省。
圖2顯示按照本發(fā)明的直流偏置校正電路9。其他的直流偏置校正電路12，15，20，23，和26具有相同的結構和操作。第二直流偏置校正電路9包括減法器40，用于從路徑I中的未校正信號IS中減去所確定的直流校正信號DCO，以便提供直流偏置校正的信號CIS。第二直流偏置校正電路9還包括校正環(huán)路，后者包括所謂的逐次近似類型的模數(shù)轉換器。這樣的模數(shù)轉換器包括傳感放大器41、限幅放大器42和逐次近似寄存器或SAR 43和數(shù)模轉換器44的級聯(lián)。為了對數(shù)模轉換器44的輸出信號進行噪聲濾波，提供了低通濾波器45。逐次近似類型的模數(shù)轉換器的運行就其本身而言是熟知的。更詳細的描述可在手冊“TheArt of Electronics(現(xiàn)代電子學)”，p.416 and pp.420-423，Horowitz andHill，Cambridge United Press 1980，中找到。這樣的模數(shù)轉換器的工作象一個較少下垂的采樣保持電路。而且，用這種類型的模數(shù)轉換器，直流偏置校正可在相當少的時鐘周期數(shù)內達到，且復雜性也相對較低，這是其優(yōu)點。直流偏置校正有利地在多個粗轉換周期和多個細轉換周期中實現(xiàn)。直流偏置校正電路9還包括與門46，與門的輸出被加到逐次近似寄存器43的控制線47，和與門的各個輸入端被加上時鐘信號cl和直流偏置控制信號octl1，這些信號由編程的微控制器29提供。而且顯示了一個使能控制信號ena，用以在接收機1處在接收模式或睡眠模式時分別接通或關斷不同的電路?？刂菩盘杘ctl1激勵SAR 43、放大器41和42、緩沖放大器48和箝位電路49的直流偏壓，緩沖放大器48被用來隔離直流偏置電路和低通濾波器10，以便防止它在直流偏置校正期間被激勵，以及箝位電路49被用來在直流偏置校正期間提供規(guī)定的基準電壓給低通濾波器10。在直流偏置校正期間，時鐘信號cl操縱SAR 43。所需要的最小時鐘周期數(shù)等于數(shù)模轉換器44的比特數(shù)。在完成直流偏置校正時，SAR 43包含路徑信號IS的要被減去的信號DCO的數(shù)字形式。然后放大器41和42進入省電模式，釋放箝位電路49和啟動緩沖放大器48。更詳細的運行如下，為簡單起見，假定ADC是3-比特的逐次近似ADC。直流偏置校正在第一時鐘周期以用預置脈沖設置MSB(最高有效位)為高比特值而開始。在第二時鐘周期，第一MSB比特將被設置為高，并將根據減法器40的輸出信號的正負號而保持為高或被給予低比特值。在第三時鐘周期，第二MSB比特將被設置為高，且第一MSB比特將根據減法器40的輸出信號的正負號而保持為高或被給予低比特值。直流偏置校正處理在設置LSB(最低有效位)后被完成。在實際電路中比特數(shù)大于本簡化例中給出的3-比特。典型地，9-比特的ADC/DAC組合將給出滿意的結果。濾波器45可被做成自適應的，這樣，在提取直流偏置期間的帶寬將大大高于其他情況下的。由此達到足夠低的建立誤差(settling error)。如果在路徑I中也存在有低通濾波器13，則可將同樣的箝位電路和緩沖放大器分別連接到低通濾波器的輸入端。
圖3顯示用于說明按照本發(fā)明的作為時間t的函數(shù)的直流偏置校正的時序圖。顯示的是用于使接收機1能工作和用于啟動直流偏置電路中的直流偏置確定的octl1和控制信號ena。在路徑I的下行方向，各個直流偏置校正通過順序啟動第二直流偏置校正電路9、第一直流偏置校正電路12和第三直流偏置校正電路15而完成。為此還有直流偏置控制信號octl2和octl3分別用于啟動第一直流偏置校正電路12和第三直流偏置校正電路15。在接通接收機1以后，路徑I中的第一直流偏置校正在接收機1的預定的建立時間Ts_1以后完成。在第一直流偏置校正以后，第二直流偏置校正在預定的第一低通濾波器10的預定的建立時間Ts_10以后完成，以及在第二直流偏置校正以后，第三直流偏置校正在預定的低通濾波器13的預定的建立時間Ts_13以后完成。
圖4顯示阻塞裝置，它用于防止在直流偏置校正期間路徑上的上行直流偏置校正電路的輸出信號激勵在路徑上的下行低通濾波器。阻塞裝置在原理上是可通過電子電路實現(xiàn)的開關。所顯示的是用于差分模式(差模)信號和公共模式(共模)信號的實施例。開關可以是MOS傳輸門(transfer gate)。在原理圖上，由接點S1a和S1b形成的開關組成緩沖裝置48，用于在直流偏置校正期間隔離濾波器10和直流偏置校正電路9，由接點S1a和S1b形成的開關組成箝位電路49。在箝位期間，等于共模輸入電壓的基準電壓Uref被加到濾波器10。
圖5顯示了阻塞裝置的實施例，它包括緩沖放大器48和箝位電路49。緩沖放大器48包括由晶體管Q1和Q2形成的退化的差分對。箝位電路49由晶體管Q3和Q4形成。緩沖輸入信號U1被加到端口J1和J2，緩沖輸出信號U2是在端口J3和J4之間可供使用的。在直流偏置校正期間，由晶體管Q5形成的電流源被啟動，且在直流偏置校正結束以后，晶體管Q6被啟動。為此，互補的控制信號sns和非not-sns被加到晶體管Q5和Q6。圖5還顯示了電源電壓Vcc，接地線GND和電阻60，61，62，63和64，其功能和意義從以上的描述看來，對于本領域的技術人員是很明顯的。
雖然，上面結合特定的接收機描述了本發(fā)明的原理，但顯然明白，此描述只是作為例子而不是作為對本發(fā)明的范圍的限制而作出的。同樣地，雖然，對于本發(fā)明的最佳模式實施例顯示和描述了本發(fā)明，但本領域的技術人員應當明白，其中可作出上述的和各種其它的改變、省略和附加物而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.零中頻接收機，包括本地頻率發(fā)生裝置，它被連接到一對成正交關系的混頻器，后者用于把接收信號下變頻為一對在同相信號路徑和正交信號路徑上的要被解調的正交信號，每一路徑包括至少一個低通濾波器和兩個放大器的級聯(lián)，以及在放大器之間的第一直流偏置校正電路，其特征在于，路徑包括至少一個分布在路徑上的第二直流偏置校正電路，用以允許路徑具有高增益。
2.按照權利要求1的零中頻接收機，其特征在于，其中接收機被設計成順序地啟動直流偏置校正電路。
3.按照權利要求1或2的零中頻接收機，其特征在于，其中第二直流偏置校正電路被連接成在至少一個低通濾波器的第一低通濾波器之前的級聯(lián)。
4.按照權利要求3的零中頻接收機，其特征在于，其中至少一個低通濾波器的第二低通濾波器被連接到第一直流偏置校正電路的輸出端，藉此，第一低通濾波器具有的靈敏度比第二低通濾波器低。
5.按照權利要求3或4的零中頻接收機，其特征在于，其中路徑包括阻塞裝置，以防止在直流偏置校正期間，路徑上的上行直流偏置校正電路的輸出信號激勵在路徑上的下行低通濾波器。
6.按照權利要求5的零中頻接收機，其特征在于，其中阻塞裝置至少包括第一箝位電路，它被連接到第一低通濾波器的輸入端。
7.按照權利要求6的零中頻接收機，其特征在于，其中路徑包括第一緩沖放大器，用于使第二直流偏置校正電路和第一箝位電路相隔離。
8.按照權利要求5的零中頻接收機，其特征在于，其中阻塞裝置包括第二箝位電路，它被連接到第二低通濾波器的輸入端。
9.按照權利要求8的零中頻接收機，其特征在于，其中路徑包括第二緩沖放大器，用于使第一直流偏置校正電路和第二箝位電路相隔離。
10.按照前面的權利要求中的任一項的零中頻接收機，其特征在于，其中接收機被安排成工作在電源節(jié)省模式，藉此，如果接收機進入其電源節(jié)省模式，則至少放大器、濾波器和直流偏置校正電路的偏壓電路被關斷。
11.按照前面的權利要求中的任一項的零中頻接收機，其特征在于，其中直流偏置校正電路是較少下垂的采樣保持電路。
12.按照權利要求11的零中頻接收機，其特征在于，其中較少下垂的采樣保持電路由包括在路徑中的減法器和在環(huán)路中與減法器相連接的級聯(lián)的模數(shù)轉換器、鎖存電路、和數(shù)模轉換器構成，數(shù)模轉換器的輸出被連接到減法器的相減輸入端。
13.按照權利要求12的零中頻接收機，其特征在于，其中在數(shù)模轉換器的輸出端和減法器的相減輸入端之間提供有低通濾波器。
14.按照權利要求12或13的零中頻接收機，其特征在于，其中級聯(lián)是逐次近似型的模數(shù)轉換器。
全文摘要
已知的零中頻接收機在下變頻接收的信號或以后在I－路徑和Q－路徑上完成直流偏置校正。這樣的直流偏置校正對于高增益的I－路徑和Q－路徑是不夠的,特別是不能在尋呼機中用于接收長信息。而且,如果這樣的接收機交替地工作在接收模式和睡眠模式,則不能達到最佳電源節(jié)省。提出了一種零中頻接收機,其中直流偏置校正被分布在I－路徑和Q－路徑上。優(yōu)選地,在I－路徑和Q－路徑上,在直流偏置校正電路和低通濾波器之間提供有阻塞裝置,以防止在直流偏置校正期間路徑上的上行直流偏置校正電路的輸出信號激勵在路徑上的下行低通濾波器。由此,達到很大的電源節(jié)省。
文檔編號H04L27/14GK1200209SQ97191186
公開日1998年11月25日 申請日期1997年6月26日 優(yōu)先權日1996年9月6日
發(fā)明者A·范貝佐伊詹 申請人:菲利浦電子有限公司