专利名称：无线接收机及直流失调电压的消除方法
技术领域：
本发明涉及一种无线接收机。本发明还涉及一种利用无线接收机的直 流失调电压的消除方法。
背景技术：
在现代无线通信收发集成电路中，需要将传输数据的信号从高频率变 换到低频率以方便解调，这往往采用一个下变频混频器来实现，具体的说 就是通过采用一个频率与无线接收信号频率相同或相近的本振信号与无
线接收信号进行混频，得到零中频(Zero-IF)或低中频(Low-IF)的信 号以便做解调。
一般来说，下变频到零中频是更为简单的方法，但是相比与低中频的 方案，前者有一个最大的缺点，就是通过下混频，得到的零中频信号里面 往往会存在一定大小的直流(DC)信号，称为直流失调电压(DCoffset)。 另外这个零中频信号里面还包含有1/f噪声。这个直流信号以及1/f噪声 大到一定程度会严重影响有用信号的质量，导致无法正确解调接收到的信 号，以至于影响通信的正常进行。因此，消除这个直流信号以及l/f噪声 对于零中频的无线接收机来说是非常必须的。
其中，1/f噪声是一直存在的，其大小具有统计学特性。而直流失调 电压既可能是静态的，即不随着接收信号而变化，但也可能是动态的，即 随着接收信号的变化而变化的。前者在处理的时候比较容易，而后者处理
就比较困难。
现有的两种常见解决方案如图la和图lb所示。图la的方案中，在 增益放大器之后的主信号通路上直接加一个高通滤波器(high pass filter)来消除直流失调电压，这种方案的缺点是滤波器的带宽比较难控 制，带宽比较窄，实现起来需要很大的滤波电容，而集成电路片上实现大 电容会花比较大的面积，因此成本也比较高；另一方面，这种方法只适合 于消除静态直流失调电压，由于其带宽很窄，所以消除动态直流失调电压 时效果不明显。图lb的方案中，采用反馈的方法在反馈通路上增加一个 低通滤波器(low pass filter)来消除直流失调电压来，其等效于在信 号主通路上有一个高通滤波器，虽然实现的可能性更大，但是这种方法的 实现也有与第一种方法类似缺点，主要是因为带宽要做的很窄，消除静态 直流失调有一定效果。但是对动态直流失调电压，因为带宽太窄，响应时 间比较长，所以效果也不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无线接收机，它可以消除静 态和动态的直流失调电压。为此，本发明还要提供一种直流失调电压的消 除方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种无线接收机，包括 主信号通道上设置增益放大器，用于将主信号的增益放大； 另一路与所述主信号通道并行的反馈通道依次连接Z-A模数转换 器、DSP及数模转换器；
S-A模数转换器，用于将增益放大器的输出信号的直流部分和非常低
频的部分由模拟信号转换为数字信号；DSP包括数字低通滤波器，用于将 2>A模数转换器输出的数字信号进行滤波及计算；数模转换器用于将DSP 输出的经过滤波及计算后的数字信号转换为模拟信号，并将该模拟信号反 馈回增益放大器的输入端。
同时本发明还提供了一种利用上述无线接收机的直流失调电压的消 除方法，主信号经过主通道上的增益放大器放大，反馈通道上的S-A模数 转换器检测增益放大器输出的直流失调电压以及1/f噪声，并把它们转换 为数字信号，DSP将S-A模数转换器转换后的数字信号进行低通滤波，并 计算出直流失调电压和1/f噪声的实际大小，数模转换器将经过DSP滤波 和计算后的数字信号转换为反馈模拟信号，该反馈模拟信号与主信号中的 直流失调电压及1/f噪声相减抵消。
本发明在消除直流失调电压的过程中，采用动态反馈的方法，艮P， 反馈通道与主信号通道同时工作，在反馈通道中采用模数转换器(ADC) 和数模转换器(DAC)来动态、精确地测量直流失调电压和l/f噪声的大 小，并随时进行实时消除，保证无线接收机正常工作时对主信号的正确解 调。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图1是现有接收机消除直流失调电压的原理图； 图2是本发明的无线接收机及其消除直流失调电压的原理图； 图3是本发明的S-A模数转换器的电路图。
如图2所示，本发明的无线接收机包括在主信号通道上设置增益
放大器，在另一路与所述主信号通道并行的反馈通道依次连接S-A模数 转换器、数字信号处理单元(DSP)及数模转换器。
如图2，输入信号经过主通道上的增益放大器放大，反馈通道上的Z-A
模数转换器检测增益放大器输出的直流失调电压包括1/f噪声的大小,转
换为数字信号，DSP将S-A模数转换器转换后的数字信号进行低通滤波， 并计算实际大小的直流失调电压和1/f噪声的数字信号，数模转换器将经 过DSP滤波和计算后的数字信号转换为反馈模拟信号，所述的反馈模拟信 号与所述的主信号的直流失调电压及1/f噪声抵消。
如图2所示，在主信号通道上，下变频后的信号通过可编程增益放大 器(program gain amplifier)放大后输出，并在后级进行解调。同时在 反馈通道上，S-A模数转换器检测增益放大器的输出，因为S-A模数转换 器的带宽是很窄的，所以只检测直流和非常低频率的信号。A模数转换 器检测到的模拟信号转换为数字信号后，送给数字处理单元(DSP)进行
低通滤波， 一来可以滤除i:-A模数转换器产生的高频量化噪声，同时也滤
除了主信号里面的高频率信息，从而不会对主信号的高频率信息不会有任 何影响。
经过DSP的低通滤波后，可以精确地计算得到实际直流和低频信号的 电压幅度大小，因此，把计算得到的这个数字信号的量送给数模转换器， 数模转换器就把这个数字的量转换为一个模拟的信号，这个模拟信号的量 与主信号中需要消除的直流失调电压以及1/f噪声的量是一样大小的，然 后在主信号通道上减去这个量，这样输出的主信号里面就不存在直流失调 电压以及1/f噪声，这样获得的主信号就是一个干净的信号，不会影响后
级正确地解调。
因为在主信号正常工作的时候，2-A模数转换器也一直在工作，从而 Z-A模数转换器能够一直检测主信号里面随时出现的直流失调电压和1/f
噪声的大小，并且通过反馈通道进行处理并在增益放大器的输入端进行消 除，因此，这种方法是一种动态的消除方法，能够同时消除静态和动态的
直流失调电压和l/f噪声。又由于S-A模数转换器的带宽是非常窄的，所
以不会对主信号的高频率信息产生任何影响，因此采用这种方法实现的效 果对于消除直流失调电压和1/f噪声是非常有效的。
在这种方案里面， 一个重要的电路是i:-A模数转换器的实现。如图3
所示为本发明中Z-A模数转换器的具体电路，其中S-A模数转换器的电路 结构如图3所示，包括 一阶积分电路、比较器、双路转向开关及两个电
流方向相反的恒流源。其中一阶积分电路又包括 一个运算放大器，其正、
负输入端前分别设有输入电阻Ri，其正、负输出端分别通过并联的电阻 Rf和电容Cint反馈回其正、负输入端。两个恒流源， 一端接地，另一端 分别通过一个双路转向开关连接运算放大器的正、负输入端。比较器的输 入端分别连接运算放大器的正、负输出端，输出端通过双路转向开关连接 运算放大器的正、负输入端。
模拟输入信号经过一个一阶积分器后再通过比较器产生数字输出，这 个数字输出送给DSP进行滤波和计算，同时，这个数字输出通过双路转向
开关反馈回来控制一个电流模实现的数模转换，连接到积分器的运放输
入。输出的数字信号为1.时，通过双路转向开关控制-I电流反馈回S-A 模数转换器的运算放大器的正输入端，控制+I电流反馈回S-A模数转换器
的运算放大器的负输入端；输出的数字信号为0时，通过双路转向开关控 制+I电流反馈回S-A模数转换器的运算放大器的正输入端，控制-1电流
反馈回i:-A模数转换器的运算放大器的负输入端。
权利要求
1.一种无线接收机，其特征在于，包括主信号通道上设置增益放大器，用于将主信号的增益放大；另一路与所述主信号通道并行的反馈通道依次连接Σ-Δ模数转换器、DSP及数模转换器；所述的Σ-Δ模数转换器，用于将所述的增益放大器的输出信号的直流部分和非常低频的部分由模拟信号转换为数字信号；所述的DSP包括数字低通滤波器，用于将所述Σ-Δ模数转换器输出的数字信号进行滤波及计算；所述的数模转换器用于将所述DSP输出的经过滤波及计算后的数字信号转换为模拟信号，并将该模拟信号反馈回所述的增益放大器的输入端。
2、 如权利要求1所述的无线接收机，其特征在于，所述的S-A模数 转换器包括 一阶积分电路、 一个比较器、双路转向开关及两个电流方向 相反的恒流源；所述的一阶积分电路包括 一个运算放大器，其正、负输入端前分别 设有输入电阻Ri，其正、负输出端分别通过并联的电阻Rf和电容Cint 反馈回其正、负输入端；所述的两个电流方向相反的恒流源， 一端接地，另一端分别通过一个 双路转向开关连接所述的运算放大器的正、负输入端；所述的比较器，其输入端分别连接所述的运算放大器的正、负输出端， 其输出端通过所述的双路转向幵关连接所述的运算放大器的正、负输入端。
3、 如权利要求2所述的无线接收机，其特征在于，所述的S-A模数 转换器采用窄的带宽。
4、 一种利用权力要求1所述无线接收机的直流失调电压的消除方 法，其特征在于，主信号经过主通道上的增益放大器放大，反馈通道上的 S-A模数转换器检测增益放大器输出的直流失调电压以及1/f噪声，并把 它们转换为数字信号，DSP将S-A模数转换器转换后的数字信号进行低通 滤波，并计算出直流失调电压和1/f噪声的实际大小，数模转换器将经过 DSP滤波和计算后的数字信号转换为反馈模拟信号，所述的反馈模拟信号 与所述的主信号的直流失调电压及1/f噪声相减抵消。
5、 如权利要求4所述的直流失调电压的消除方法，其特征在于，所 述的反馈通道上的S-A模数转换器检测增益放大器输出的直流失调电压 以及l/f噪声，并把它们转换为数字信号是指，所述的增益放大器的输出 信号依次经过S-A模数转换器的一阶积分电路和比较器，其直流失调电压 以及l/f噪声由模拟信号转换为数字信号输出，同时，输出的数字信号为 1时，通过双路转向开关控制-I电流反馈回S-A模数转换器的运算放大器 的正输入端，控制+I电流反馈回S-A模数转换器的运算放大器的负输入 端；输出的数字信号为0时，通过双路转向开关控制+I电流反馈回S-A 模数转换器的运算放大器的正输入端，控制-I电流反馈回Z-A模数转换器 的运算放大器的负输入端。
6、 如权利要求4所述的直流失调电压的消除方法，其特征在于，所 述的主信号的直流失调电压包括静态直流失调电压和动态直流失调电压。
7、如权利要求4所述的直流失调电压的消除方法，其特征在于，所 述的反馈模拟信号与所述的主信号的直流失调电压及1/f噪声大小相等。
全文摘要
本发明公开了一种无线接收机，包括主信号通道上设置增益放大器，和另一路反馈通道依次连接的模数转换器、DSP及数模转换器。本发明还公开了一种直流失调电压的消除方法，主信号经过主通道上的增益放大器放大，反馈通道上的模数转换器检测增益放大器输出的直流失调电压包括1/f噪声的大小，转换为数字信号，DSP将模数转换器转换后的数字信号进行低通滤波，并计算实际大小的数字信号，数模转换器将经过DSP滤波和计算后的数字信号转换为反馈模拟信号，与主信号的直流失调电压及1/f噪声抵消。本发明采用动态反馈的方法，动态、精确地测量直流失调电压和1/f噪声的大小，并随时进行实时消除，保证无线接收机的正确解调。
文档编号H04B1/12GK101373980SQ200710094040
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月24日 优先权日2007年8月24日
发明者杨胜君, 春 赵, 魏述然 申请人:锐迪科创微电子(北京)有限公司