专利名称：用于产生正交采样时钟信号的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在无线通信领域中使用的接收机，更具体地，涉及在正交 采样接收机中使用的时钟信号产生方法和设备。
背景技术：
在传统的无线通信接收机中，在将从天线接收的RF信号转换为数字 信号之前，通常它们都要经受一系列处理，以提前成为基带或低中频信号。 此外，所接收的RF模拟信号通常经过一系列滤波器，从而滤除带外干扰 和抑制噪声。由于在信号处理期间以逐级方式过滤干扰，所以这种接收机 的配置具有良好的性能，并对每个功能性模块有着简单的需求。然而，同 时，由于元件的低集成水平，所以这种接收机产生高成本。
近来，另一种接收机配置在该领域引起极大的注意。这种接收机充分 利用RF采样技术，其中在RF带中有限的滤波和放大之后，直接地对从 天线所接收的信号进行采样，然后在离散域中处理采样信号，从而可以采 用更先进的技术用于离散信号处理。这种接收机无需许多模拟电路，因此 在电路设计上更加灵活，以及更适合多模式通信。此外，在生产期间，其 模拟和数字电路可以使用相同的半导体处理，从而可以获得高集成水平和 低成本。
图1示出了采用正交采样技术的RF采样接收机的配置，其中在通过 RF滤波器10和低噪声放大器20对从天线接收到的RF信号进行处理之后， 在两条路径分别地对其进行采样，以转化为离散域。在这两个路径中采样 频率力都是RF信号的载波频率力的1/N，但是在两个采样时钟信号CLK,、 CLK,之间存在固定的相对延迟r ，从而在这两个路径中的时钟信号的采样 点处载波相位彼此之间相差90。。在离散域中，离散滤波器31、 32分别 地抑制采样信号中的带外干扰和噪声。然后通过模数转换器41、 42分别 将采样信号转换为数字信号。最后，将数字信号通过数字滤波器51， 52
发送到数字信号处理单元60，以进行基带信号处理。
图1中所示的接收机配置由于相对低的采样频率而更具吸引力。然而， 这种接收机需要提供具有90°相移的两个时钟信号，从而可以分别地对
RF信号进行采样。在实践中， 一般地，通过用于产生图2中所示的时钟 信号的设备来获得这两个时钟信号。来自压控振荡器(VCO，未示出)的 初始时钟信号的频率是2厶。初始时钟信号通过1/2分频器700分成具有 相同频率厶、但具有90°相移的两个中间时钟信号。接下来，这两个中间 时钟信号分别经过两个1/N分频器701、 702，以最终获得接收机所需的两 个采样时钟信号，即，两个采样时钟信号具有/,=厶/N的频率。
上述解决方案的缺点在于需要产生高频的初始时钟信号。以蓝牙系统 为例，其载波频率A在2.4GHz左右。因而，需要VCO能够产生2 A频 率(即4.8GHz左右)的初始时钟信号。然而，以这样高频率操作的VCO 不仅昂贵，并且十分耗电，因此，针对接收机采用这种VCO并不经济。
发明内容
本发明的目标之一是提供一种方法和设备，用于产生在接收机中使用 的正交采样时钟信号，该方法和设备采用具有较低频率的初始时钟信号，
从而降低vco的成本和功耗。
一种方法，用于根据本发明，产生在接收机中使用的正交采样时钟信
号，包括以下步骤
获得初始时钟信号，所述初始时钟信号的频率比输入信号载波频率的 预定倍数低。
对所述初始时钟信号进行二分频，以获得两个正交中间时钟信号；以
及
分别对所述两个中间时钟信号进行分频，以输出两个正交采样时钟信号。
一种设备，用于根据本发明，产生在接收机中使用的正交采样时钟信
号，包括
初始时钟信号发生器，用于产生初始时钟信号，所述初始时钟信号的
频率比输入信号载波频率的预定倍数低；
第一分频器，用于接收所述初始时钟信号，以及对所述初始时钟信号 进行二分频，以获得两个正交中间时钟信号；以及
两个第二分频器，用于分别接收所述两个中间时钟信号，以及对所述 两个中间时钟信号进行分频，以输出两个正交采样时钟信号。
此外，在本发明的用于产生正交采样时钟信号的上述方法和设备中，
如果针对输入信号的接收机的采样因数是N，以及对所述两个中间时钟信
号进行"分频，则所述初始时钟信号的频率将是输入信号载波频率两倍的
1/; ，其中p是奇数，且满足;^-N。
由于本发明所提出的用于产生正交采样时钟信号的所述方法和设备 所使用的初始时钟信号的频率仅是传统时钟信号产生设备所需频率的 1/P。因此，利用本发明用于产生时钟信号的方法和设备，可以以较低的频 率操作VCO，这样不但可以降低VCO的成本，而且减少VCO的功耗。
结合附图，参照下列描述和权利要求，对本发明更加完全的理解以及 其它目标和成就将变得显而易见，并变得更加易于理解。
结合附图和具体实施例，将进一步描述本发明，其中-
图1是示出正交RF采样接收机配置的框图。
图2是示出传统的正交采样时钟信号产生设备的配置的框图。
图3是示出了本发明的正交采样时钟信号产生设备的一般配置的框图。
图4是示出了本发明正交采样时钟信号产生设备的简化配置的框图。 通过附图，相同的参考号表示类似或相对应的特征或功能。
具体实施例方式
针对正交采样接收机，需要提供具有90。相移的两个时钟信号，从而 针对所接收的RF信号分别执行正交采样。为了降低图2中所示的传统时 钟信号产生设备的初始时钟信号的频率，同时确保通过对初始时钟信号迸 行分频所获得的两个时钟信号在载波频率上保持90。相移，本发明提出了 新的解决方案来产生时钟信号，所述解决方案将结合图3详细进行描述。
在正交采样接收机中，如果信号的载波频率是/;，并且次采样因数是
左
N，则采样频率将是/^W 。由于N是整数，所以N可以表示为两个数 的乘积，即N二邵，其中/ 是最大的奇数，且i^N,a是整数。
图3是示出了本发明的正交采样时钟信号产生设备的一般配置的框 图。初始时钟信号的频率是2y;/; ，通过1/2分频器700，将初始时钟信号
进行分频成为具有相同的频率y;广/乂p的两个中间时钟信号。接下来，
这两个中间时钟信号分别通过两个1/ 分频器703和704，最终成为具有
./: =/、/(￥=(/^频率的两个采样时钟信号。
上述两个中间时钟信号的时移是 36『"'4 4 ，其中 丄 丄
TS,,=ZT ，以及。在通过两个1/ 分频器703和704分别对这两个
中间时钟信号进行分频之后，这两个中间时钟信号的频率减少，但是这两 个中间时钟信号的时移保持不变。因此，在所产生的具有频率
,=乂,/(^=_/;/^的两个釆样时钟信号之间的时移也是"时移7等同于
,"4 360。 = 载波处^， 的相移。
由于p是奇数，且可以表示为"4; 2±1，其中m是整数，上述相移 P9(T =m(36tn±90。。这样可以看出从图3中时钟信号产生设备输出的两个 时钟信号具有"!(36(Hi9(T的相移，这满足了正交采样的需求。针对正交 釆样接收机，只要时移r满足r^/B，其中B是RF信号的带宽，则时移
对接收机性能的影响是可以忽略的。
图3中所示的本发明的时钟信号产生设备所需的初始时钟信号的频率 仅是2,力;，该频率是图2中所示的传统时钟信号产生设备所需的初始
钟信号频率的l/p。以蓝牙系统为例，其系统载波频率y;在2.4GHz左右， 以及传统时钟信号产生设备需要VCO能够产生4.8GHz左右的初始时钟信 号。然而，针对本发明的时钟信号产生设备，当次采样因数N分别是12、 13和14，以及;？分别是3、 13和7时，初始时钟信号相对应的频率将分 别在0.8GHz、 0.185GHz和0.343GHz左右，这比传统需要的4.8GHz低很 多。因而，利用本发明的时钟信号产生方法和设备，可以以较低的频率操 作VCO，这样不但可以降低VCO的成本，而且减少VCO的功耗。
此外，在特定情况下，例如当N是奇数，；^N时，可以将图3中的时 钟信号产生设备简化为图4中所示的配置，其中删去两个1/a分频器703 和704的使用，这样进一步降低成本和功耗。因而，当设计接收机时，优 选地N是奇数，从而通过本发明会获得更好的效果，另一方面，应该避免 N是2的整数幂的极端情况，因为这种情况不会产生本发明的优点。
上述实施例主要针对零if(中间频率)正交采样接收机，g卩，,=/; / w 。
很明显，不论是针对if信号上还是针对rf信号执行正交采样，本发明所 提出的时钟信号产生方法和设备不仅可以应用在零if正交采样接收机， 而且可以应用在其它类似的正交采样接收机。例如，在低if正交采样接 收机中，A-(,土力》/W， N也可以表示为两个数字的乘积，艮P， W-邵， 其中p是最大奇数，且/^W， 《是整数。因此，通过采用本发明的时钟l言 号产生方法和设备，获得接收机所需的正交采样时钟信号。
本领域技术人员应该理解，在不偏离本发明内容的范围内，针对本发 明所公开的时钟信号产生方法和设备，可以做出许多修改。因而，本发明 的范围应该通过所附权利要求的内容限定。
权利要求
1. 一种在接收机中使用的正交采样时钟信号产生方法，包括以下步骤获得初始时钟信号，所述初始时钟信号的频率比输入信号载波频率的预定倍数低；对所述初始时钟信号进行二分频，以获得两个正交中间时钟信号；以及分别对所述两个中间时钟信号进行分频，以输出两个正交采样时钟信号。
2. 如权利要求1所述的方法，其中如果所述接收机对于所述输入信号 的采样因数是N，以及对所述两个中间时钟信号进行a分频，则所述初始 时钟信号的频率是所述输入信号载波频率的预定倍数的l/p，其中p是奇 数，且戸-N。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述预定倍数是两倍。
4. 如权利要求3所述的方法，其中p是针对确定的采样因数N可获 得的最大奇数。
5. —种在接收机中使用的正交采样时钟信号产生设备，包括 初始时钟信号发生器，用于产生初始时钟信号，所述初始时钟信号的频率比输入信号载波频率的预定倍数低；第一分频器，用于接收所述初始时钟信号，以及对所述初始时钟信号 进行二分频，以获得两个正交中间时钟信号；以及两个第二分频器，用于分别接收所述两个中间时钟信号，以及对所述 两个中间时钟信号进行分频，以输出两个正交采样时钟信号。
6. 如权利要求5所述的设备，其中如果所述接收机对于所述输入信号 的采样因数是N，以及通过所述第一分频器对所述两个中间时钟信号进行 a分频，则由所述初始信号发生器产生的所述初始时钟信号的频率是所述 输入信号载波频率的预定倍数的1/p，其中p是奇数，且满足pa=N。
7. 如权利要求5或6所述的设备，其中所述预定倍数是两倍。
8. 如权利要求7所述的设备，其中p是针对确定的采样因数N可获 得的最大奇数。
9. 一种接收机，包括采样设备，用于对所接收的信号执行正交采样；以及 时钟信号发生器，用于针对采样设备提供采样时钟信号，所述时钟信 号发生器包括初始时钟信号发生器，用于产生初始时钟信号，所述初始时钟信 号的频率比输入信号载波频率的预定倍数低；.第一分频器，用于接收所述初始时钟信号，以及对所述初始时钟 信号进行二分频，以获得两个正交中间时钟信号；以及两个第二分频器，用于分别接收所述两个中间时钟信号，以及对 所述两个中间时钟信号进行分频，以输出两个正交采样时钟信号。
10. 如权利要求9所述的接收机，其中如果采样设备的采样因数是N， 以及通过所述第一分频器对所述两个中间时钟信号进行"分频，则由所述 初始信号发生器产生的所述初始时钟信号的频率是所述输入信号载波频 率的预定倍数的l/p，其中p是奇数，且满足;^-N。
11. 如权利要求9或IO所述的接收机，其中所述预定倍数是两倍。
12. 如权利要求11所述的接收机，其中p是针对确定的采样因数N 可获得的最大奇数。
全文摘要
本发明提供了一种在接收机中使用的正交采样时钟信号产生方法和设备。所述设备首先获得初始时钟信号，所述初始时钟信号的频率比输入信号载波频率的两倍低，然后对所述初始时钟信号进行二分频，以获得两个正交中间时钟信号，最终对所述两个中间时钟信号分别地进行分频，以输出两个正交采样时钟信号。利用本发明时钟信号产生方法和设备，可以以相对低的频率操作VCO，这样不但可以降低VCO的成本，而且减少了VCO的功耗。
文档编号H04L27/38GK101395880SQ200780007436
公开日2009年3月25日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者钱学诚 申请人:Nxp股份有限公司