一种基于wlan的零中频结构实现收发的方法和装置的制作方法

文档序号:7694999阅读:258来源:国知局
专利名称:一种基于wlan的零中频结构实现收发的方法和装置的制作方法
技术领域
本发明涉及采用零中频技术改变WLAN中心频率的方法和装置,设计射频前端电路以适应 基带处理器(BBP)集成电路中现有自动增益控制(AGC),实现WLAN变频通信功能。
背景技术
WLAN工作在2.4GHz/5.8GHz频段,由于高频信号在有线介质中衰减太大,束缚了其在有 线领域的应用。为支持某些特殊应用,需要改变WLAN中心频率但不能降低信号带宽。由于接 收机的自动增益控制(AGC)电路固化在BBP/MAC芯片中,在变频使用时,不能改变集成电路中 固有算法,需要重新设计增益电路以适应固有的AGC算法。
在现有的2. 4GHz射频前端接收电路中,信号从天线通过一个收发开关和接收滤波器到集 成的射频收发芯片(RF Transceiver)中。该射频芯片集成了低噪声放大器,解调器以及可变 增益放大器(VGA)。输出模拟基带信号到基带处理芯片(BBP)。对于不同强度的射频信号,基 带处理芯片中的自动增益控制(AGC)通过测量射频芯片输出的模拟基带信号能量,调整射频收 发芯片(RF Transceiver)中低噪声放大器的放大倍数和可变增益放大器(VGA)的增益值,实现 一定的接收机灵敏度和动态范围。
在现有的2.4GHz射频前端发射电路中,基带处理器(BBP)输出基带信号到集成的射频芯 片(RF Transceiver)中,该射频芯片集成了可调增益放大器(VGA)、混频器和功率放大器。输 出射频信号到收发开关,然后到天线。
基于WLAN的变频RF收发器,有两种方案, 一种是二次变频的方法,在传统2.4GHz射频 模块之后,增加一级变频模块实现频率变换,变频之后的信号再进行收发的增益控制。第二 种就是本发明中所述的零中频方案,将BBP/MAC的I/Q信号直接经过一次变频得到所需的射 频信号。零中频方案相对二次变频方案,硬件成本更小,复杂度更低。

发明内容
本发明提供一种基于WLAN的零中频结构实现收发的方法和装置,达到以较小的硬件成本 和复杂度,变频实现高速数据收发功能,实现在有线领域的WLAN应用。本发明公开了一种利 用现有BBP/MAC (基带处理器/媒体访问控制)芯片,以及调制器、解调器、频率合成器、滤 波器、可调增益模块、可调衰减模块来实现这一目标,如图l所示。发射通路中,从BBP/MAC 出来的I/Q信号经过调制器驱动器后进入调制器,直接变频到目标频率800MHZ~2.5GHz,调 制器输出的射频信号经过低噪声放大器、可变增益放大器、功率放大器PA及可调衰减器实现发射能量的控制,完成发射通路。如图2所示,在发射通路中,发射功率可调的部分包括由 低噪声放大器、可调衰减器和功率放大器组成的可调增益模块。
接收通路中,天线接收目标信号通过接收滤波器和可变增益模块,实现较大的接收能量 动态范围,其中可变增益模块包括LNA和VGA, VGA由于AGC算法固化在BBP/MAC芯片中,需 要设计相应的模块来实现能量的正确调整,信号经过直接下变频和基带差分运算放大器得到 接收I/Q信号,输入到BBP/MAC芯片,完成接收通路。如图3所示,在接收通路中,接收信 号的AGC (自动增益控制)控制由两级LNA和一级VGA组成的可变增益模块,本发明提出 BBP/MAC芯片的AGC算法输出的高2位分别控制两级LNA,实现0dB/16dB/32dB增益控制,AGC 算法输出的低5位通过一个逻辑电路以及一个转换模块,实现对模拟电压控制的VGA的增益 调整,综合LNA、 VGA、基带放大器(BB AMP),整个接收通路实现0 +100dB增益变化范围。
AGC固定算法中增益控制为数字输出,正向增益控制,即AGC数字量越大,增益越大, 而接收通路中的VGA为模拟电压控制,负向增益控制,即模拟电压越大,增益值越小,为了 适应BBP/MAC芯片中的AGC固定算法,将BBP/MAC中的AGC输出经过反相器实现增益控制方 向调整,然后经过高速数字/模拟转换器(D/AC)和运放实现数字量到模拟量的转换,最终实 现自动增益控制,如图4所示。
通过设计可变增益模块的增益,提高接收灵敏度。参见具体实施方式

本发明的特征包括
(1) 发射电路采用直接上变频方式实现;
(2) 接收电路采用直接下变频方式实现;
(3) 在发射通路,由低噪声放大器、可调衰减器和功放驱动组成的可调增益模块以及功率 放大器(PA)提供可变增益输出。
(4) 在接收通路,设计可变增益模块的增益以及固定衰减值,提高接收灵敏度,实现较大 的接收动态范围;
(5) 在接收通路,设计逻辑模块将AGC中固定的的正向调整算法(即AGC值越大其代表的 增益值越大)适应解调器中的负向调整机制(即AGC值越大其代表的增益值越小)


图1为一种基于IEEE 802. llb/g的零中频结构实现收发的电路结构示意图; 图2为发射通路电路结构示意图3为接收通路电路结构示意图4为自动增益控制电路结构示意具体实施例方式
以下结合附图,具体说明本发明。
本发明公开了一种基于WLAN的零中频结构实现收发的方法和装置。该装置包括发射通路 和接收通路。
该装置使用分立器件实现了零中频系统,实现800MHz至2. 5GHz频率,20MHz带宽的宽 频高速数据收发,该装置包括发射通道和接收通道,接收通道包括由低噪声放大器LNA和可 变增益放大器VGA组成的可调增益模块,解调器模块,发射通道包括驱动器、调制器、可调 衰减模块、功率放大器(PA),频率合成模块为发射和接收提供本振信号;
在发射通路中,从BBP/MAC出来的1/Q信号经过调制器驱动器,完成信号直流电平调整 和信号幅度调整后进入调制器,直接上变频到目标频率800MHz 2.5GHz,调制器输出的射频 信号经过低噪声放大器、可调衰减器及功率放大器PA实现发射能量的增益控制,完成发射通 路;如图2所示,发射通路中LNA增益为15dB,可调衰减器增益范围在-30 0dB, PA增益为 15dB (可旁路),总的发射功率范围在-3r+12dBm。
在接收通路中,天线接收射频信号通过接收滤波器和可变增益模块,可变增益模块包括 LNA和VGA, VGA由于AGC算法固化在BBP/MAC芯片中,设计相应的模块来实现能量的正确调 整,在接收通路中,接收信号的自动增益控制AGC由两级LNA和一级VGA组成可变增益模块, BBP/MAC芯片的AGC共有7位,其中的高两位AGC[6:5]控制两级LNA,实现0dB/16dB/32dB 增益控制,AGC算法低5位AGC[4:0]控制VGA实现-3(T+40dB增益控制范围,AGC算法输出的 低5位通过一个逻辑电路以及一个转换模块,实现对模拟电压控制的VGA的增益调整,基带 放大器为固定30dB增益,综合LNA、 VGA、基带放大器,整个接收通路实现0 +100dB增益变 化范围,实现较大的接收能量动态范围,信号经过混频器直接下变频,再经过基带差分运算 放大器得到接收I/Q信号,输入到BBP/MAC芯片,完成接收通路。BBP/MAC芯片通过AGC算 法,测量接收的射频能量信号,自动控制LNA和VGA,实现将较大动态范围的射频信号能量 调整到合适的能量范围供基带解调。
本发明具有以下优点
(1) 零中频RF结构,通过一次变频实现变频目的;
(2) 不需要改变己有芯片AGC算法,提高接收灵敏度,实现WLAN收发功能。 以上公开的为本发明的一个具体实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何本领
域的技术人员能思之的变化都应落在本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种基于WLAN的零中频结构实现收发的装置,其特征在于该装置使用分立器件实现了零中频系统,实现800MHz至2.5GHz频率,20MHz带宽的宽频高速数据收发,该装置包括发射通道和接收通道,接收通道包括由低噪声放大器LNA和可变增益放大器VGA组成的可调增益模块,解调器模块,发射通道包括驱动器、调制器、可调衰减模块、功率放大器(PA),频率合成模块为发射和接收提供本振信号;在发射通路中,从BBP/MAC出来的I/Q信号经过调制器驱动器,完成信号直流电平调整和信号幅度调整后进入调制器,直接上变频到目标频率800MHz~2.5GHz,调制器输出的射频信号经过低噪声放大器、可调衰减器及功率放大器PA实现发射能量的增益控制,完成发射通路;在接收通路中,天线接收射频信号通过接收滤波器和可变增益模块,实现较大的接收能量动态范围,信号经过混频器直接下变频,再经过基带差分运算放大器得到接收I/Q信号,输入到BBP/MAC芯片,完成接收通路。
2、 如权利要求1所述的一种基于WLAN的零中频结构实现收发的装置,其特征该装置在 于适应基带处理器/媒体访问控制BBP/MAC芯片固有的自动增益控制AGC算法,设计电路模块 实现接收信号的自动增益调整,其中接收通路的可变增益模块包括LNA和VGA, VGA由于AGC 算法固化在BBP/MAC芯片中,设计相应的模块来实现能量的正确调整,在接收通路中,接收 信号的自动增益控制AGC由两级LNA和一级VGA组成可变增益模块,BBP/MAC芯片的AGC算 法输出的高2位分别控制两级LNA,实现0dB/16dB/32dB增益控制,AGC算法输出的低5位通 过一个逻辑电路以及一个转换模块,实现对模拟电压控制的VGA的增益调整,综合LNA、 VGA、 基带放大器,整个接收通路实现0 +100dB增益变化范围。
全文摘要
本发明提供一种实现基于WLAN的BBP/MAC(基带处理器/媒体访问控制)芯片的零中频结构的射频收发方法和装置,包括发射、接收、变频以及控制模块。WLAN(802.11b/g)工作在2.4GHz频段,带宽20MHz,主要由BBP/MAC(基带处理器/媒体访问控制器)芯片和RF芯片组成。由于高频信号在有线介质中衰减太大,束缚了其在有线领域的应用。零中频系统用于替换集成的2.4GHz/5.8GHz的RF芯片,调整射频频率,实现800MHz~2.5GHz不同频率下的高速收发。包括BBP/MAC芯片、调制器、解调器、频率合成器以及自动增益调整(AGC)模块。由于BBP/MAC芯片的AGC(自动增益控制)为固定算法,需要设计相应的模块来实现较大的接收动态范围。
文档编号H04B1/12GK101594163SQ20081011312
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月28日 优先权日2008年5月28日
发明者刘伟伟, 威 吴, 庆 李, 金红涛 申请人:北京中电华大电子设计有限责任公司
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