专利名称：具有自动增益控制功能的直接转换解调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线电通信系统，更具体地说，涉及具有自动增益控制(下面称为AGC)功能的直接转换解调器。
一般地说，要求发送器发送经过频移键控(FSK)调制之后作为射频(RF)信号的数据，要求接收器解调从用于进行无线电通信的天线(未示出)收到的射频信号。在解调时，一种直接转换系统通过使接收的射频信号乘以信道I(同相)和Q(正交)的载波信号提供基带信号。
图1表示一种典型的FSK直接转换无线电解调器。
参见图1，第一和第二下行混频器112和114混合接收的射频信号和载波信号，使得接收的射频信号和载波信号之间的相位差可以是90度，并且以此把射频信号转换成具有90度相位差的信道I和Q的基带信号。例如，信道I的基带信号称为SinWct，信道Q的基带信号称为CosWct。第一和第二放大器122和124分别放大第一和第二下行混频器112和114转换的I和Q信道的基带信号。第一和第二低通滤波器(LPF)132和134通过分别对由第一和第二放大器122和124放大的I和Q信道的基带信号进行滤波来消除噪声。第一和第二微分器142和144分别微分由第一和第二LPF132和134滤波的信道I和Q的基带信号，借此使信道I和Q的基带信号超前90度。此时，第一微分器142输出WcCosWct，第二微分器144输出-WcSinWct。第一和第二乘法器152和154交叉相乘由第一和第二微分器142和144微分的信道I和Q的基带信号和由第一和第二LPF132和LPF134滤波的信道的基带信号。因而，第一和第二乘法器152和154分别产生WcCos2Wct和-WcSin2Wct。加法器162使利用第一和第二乘法器152,154相乘的两个信道的基带信号相加，以此只检测Wc。
在图1的无线电解调器中，从天线接收的射频信号的电平一般在-70dBm到0dBm的范围内。其中在接收的射频信号的电平小的情况下，因为第一和第二混频器112和114进行下行混频的信号小，所以由第一和第二放大器122和124放大的信号不会限幅。不过，在接收的射频信号是大的情况下，由于第一和第二混频器112和114进行下行混频的信号大，由第一和第二放大器122和124放大的信号容易限幅。在这种情况下，由于由限幅现象引起的射频信号的畸变，便不容易检测到通过第一和第二微分器142和144以及第一和第二乘法器152和154的信号。因而，加法器162便不能正确地检测数据。
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种直接转换解调器，通过在所述解调器中设置AGC环，使得能够维持由其输出的信号的电平恒定，其中在直接转换无线电接收机中能够自动地维持接收的射频信号的电平。
因而，为实现上述目的，提供一种用于无线电通信的射频接收系统的直接转换解调器。所述直接转换解调器包括下行混频器，滤波器，检测器(detector)，AGC，微分器，乘法器和加法器。所述下行混频器混合接收的射频信号和载波信号，使得接收的射频信号和载波信号之间的相位差可以是90度，并且以此把射频信号转换为具有90度相位差的I和Q信道的基带信号。所述滤波器用于滤除从下行混频器输出的两个信道的基带信号中的高频分量。所述检测器检测增益控制电平，其对应于通过比较由滤波器检测的两个信道的基带信号的电平和预定的电平所获得的差。AGC按照由检测器检测的增益控制电平控制由下行混频器输出的两个信道中每个信道的基带信号的增益。微分器微分从滤波器输出的两个信道的基带信号。乘法器用于交叉相乘从微分器输出的两个信道的基带信号和从滤波器输出的两个信道的基带信号。加法器使由乘法器相乘的两个信道的基带信号相加，以此检测数据。
本发明的上述目的和优点通过结合附图详细说明本发明的优选实施例将会更加清楚，其中图1表示一种典型的直接转换无线电接收机；图2是说明按照本发明的具有AGC功能的直接转换解调器的方块图；图3是图2所示的AGC检测器的详细原理图；图4是图3所示的第一和第二乘法器310和320的详细原理图；图5是图3所示的加法器330的详细原理图；以及图6是图3所示的电平比较器340的详细原理图。
参见图2，其中示出了按照本发明的实施例的具有AGC功能的直接转换解调器。图2所示的装置按照顺序包括第一和第二下行混频器212和214，第一和第二AGC222和224，第一和第二LPF232和234，第一和第二微分器242和244，第一和第二乘法器252和254，以及加法器262，并且AGC检测器270和第一和第二LPF232,234的输出端以及第一和第二AGC222,224的控制端相连。
参见图2，第一和第二下行混频器212和214混合接收的射频信号和载波信号，使得接收的射频信号和载波信号之间的相位差可以是90度，并且以此把射频信号分别转换成信道I和Q的基带信号。例如，第一下行混频器212输出SinWct，即信道I信号，而第二下行混频器214输出CosWct，即信道Q信号。
第一和第二AGC222和224按照输入到第一和第二AGC222和224的线端(未示出)的AGC控制电平自动地控制由第一和第二下行混频器212和214转换的信道I和Q的基带信号SinWct,CosWct的增益。
第一和第二LPF232和234输出每个信道的基带信号，在所述基带信号中已经借助于滤除由第一和第二AGC222和224进行增益控制的信道I和Q的基带信号WcSinWct和WcCosWct的高频分量消除噪声。
AGC检测器270借助于输出AGC控制电平自动地控制增益，所述AGC控制电平对应于通过比较由第一和第二LPF232,234滤波的信道I和Q的基带信号SinWct和CosWct的电平和输入到第一和第二AGC222和224的控制端(未示出)的预定的电平而获得的差。
第一和第二微分器242,244分别微分由第一和第二LPF232,234滤波的信道I和Q的基带信号SinWct和CosWct，从而使信道I和Q的基带信号超前90度。第一微分器242输出信号CosWct，第二微分器244输出信号-SinWct。第一和第二乘法器252和254交叉相乘由第一和第二微分器242和244微分的信号WcCosWct、-WcSinWct和由第一和第二LPF232和LPF234滤波的信道I和Q的基带信号。因而，第一和第二乘法器252和254分别产生WcCos2Wct和-WcSin2Wct。
加法器262使由第一和第二乘法器252,254相乘的两个信道的信号WcCos2Wct和-WcSin2Wct相加，以此只检测数据Wc。
参见图3，其中说明了按照本发明的图2所示的AGC检测器，所述的AGC检测器由两个乘法器310和320，加法器330以及电平比较器340构成。
参看图3，第一和第二乘法器310,320分别使信道I和Q的基带信号SinWc,CosWc自乘。加法器330使由第一和第二乘法器310,320相乘的信号相加，以此检测信道I和Q中每个信道的信号的电平。电平比较器340产生对应于通过比较由加法器330检测的信道I和Q的每个信道的信号的电平和预定的比较电平而获得的差的AGC控制电平。因而，第一和第二AGC222和224的增益由AGC控制电平控制。
参见图4，其中说明按照本发明的图3所示的第一和第二乘法器310,320,所述第一和第二乘法器设计成具有Gilbert乘法器的结构。只取信道I为例，作为差动输入的信道I的基带信号I+和I-通过晶体管Q1和Q2移动电平，并且信道I的基带信号I+和I-提供给交叉连接成对Q3,Q4,Q5,Q6，与此同时，信道I的基带信号I+和I-提供给发射极连接成对Q7和Q8。因而，图4的乘法器使交叉连接对中的差动放大信号和发射极连接对中的信号相乘，并以此以差动电流的形式输出所述信号。
参见图5，其中示出了按照本发明的图3所示的加法器330，从图3所示的使信道I的基带信号和信道I-相乘以及使信道Q的基带信号和信道Q-相乘的第一和第二乘法器310、320输出的每个输出信号outp和outn输出到由负载电阻R1和R2构成的加法器330。加法器330使来自第一和第二乘法器310，320的呈电流形式的每个输出信号outp,outn相加，以此把电流转换成差动输出电压。
图6示出了按照本发明的图3所示的电平比较器340，电平比较器340借助于由电阻R4,R5和晶体管Q3,Q4构成第一差动放大器接收从加法器330输出的信号的电平，并借助于由电阻R2,R3和晶体管Q5,Q6构成第二差分放大器接收预定的AGC比较电平。第一和第二差动放大器产生电流ΔI，其对应于通过比较从加法器330接收的射频信号的电平和AGC比较电平而获得的差。电流ΔI借助于通过电阻R1和电容C转换成AGC控制电平。例如，在AGC比较电平设置为500毫伏时的情况下，如果射频信号的电平大于500毫伏，则电流I1增加而大于I3，并且电流I2通过晶体管Q1和Q2按照电流镜相应地增加。如果ΔI按照电流I2的增加而增加，则AGC控制电平增加。与此相反，如果射频信号的电平小于500毫伏，则电流I1减小而小于电流I3，结果，ΔI减少，因而AGC控制电平减少。
最后，在射频信号的电平大的情况下，AGC控制电平增加。此外，增加的AGC控制电平减少第一和第二AGC222和224的增益，从而保持输出信号为恒定的值。
本发明不限于上述的实施例，本领域技术人员会理解，不脱离本发明的范围和构思，可以作出各种改变和改型。即可以应用于使用2.4千兆赫带宽的工业、科学和医疗(ISM)无线电通信系统，并且可以应用于使用和频带无关的FSK调制解调器的无线局域网(LAN)和家庭网等等。
如上所述，按照本发明，通过构成AGC环，使输出信号自动地维持在恒定的值，并且在输入的射频信号的电平大的情况下，则检测所述电平，并且AGC放大器的增益减小，以此防止解调信号的畸变，使得能够稳定地检测数据。
权利要求
1一种用于无线电通信的射频接收系统的直接转换解调器，所述直接转换解调器包括下行混频器，用于混合接收的射频信号和载波信号，使得接收的射频信号和载波信号之间的相位差可以是90度，并且以此把射频信号转换为具有90度相位差的I和Q信道的信号；滤波器，用于滤除从下行混频器输出的两个信道的基带信号中的高频分量；检测器，用于检测对应于通过比较由滤波器滤波的两个信道的基带信号的电平和预定的电平所获得的差的增益控制电平；AGC，用于按照由检测器检测的增益控制电平控制由下行混频器输出的两个信道中每个信道的基带信号的增益；微分器，用于微分从滤波器输出的两个信道的基带信号；乘法器，用于交叉相乘从微分器输出的两个信道的基带信号和从滤波器输出的两个信道的基带信号；以及加法器，用于使由乘法器相乘的两个信道的基带信号相加，以此检测数据。
2如权利要求1所述的直接转换解调器，其中所述检测器包括乘法单元，用于使两个信道的基带信号自乘；加法单元，用于使由乘法单元相乘的两个信道的基带信号相加，以此检测每个信号的电平；以及电平比较单元，用于产生对应于通过比较由加法单元相加的信号的电平和预定的电平而获得的差的增益控制电平。
全文摘要
本发明提供一种具有自动增益控制的直接转换解调器。包含下行混频器、滤波器、检测器、AGC、微分器、乘法器、加法器。下行混频器混合接收的射频信号和载波信号,使得接收的射频信号和载波信号之间的相位差可以是90度,以此把射频信号转换为具有90度相位差的信道I和Q的信号。滤波器滤除高频分量,检测器检测增益控制电平,AGC控制增益,微分器微分基带信号,乘法器交叉相乘基带信号,加法器使基带信号相加,以检测数据。
文档编号H04L27/38GK1306366SQ0013503
公开日2001年8月1日 申请日期2000年12月7日 优先权日1999年12月18日
发明者李兴倍 申请人:三星电子株式会社