一种无线射频收发机的制作方法

【技术领域】

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种无线射频收发机。

背景技术：

无线射频收发机包括发射机(tx)和接收机(rx)。发射机(tx)将调制解调器(modem)信号进行处理后通过天线(antenna)发射出去；接收机(rx)接收天线信号，再进行放大、变频、滤波、数字化等处理后交给调制解调器(modem)。请参考图1所示，其为一种传统的无线射频收发机的电路示意图，其发射机(tx)包括数模转换器(dac)、低通滤波器(lpf)、上变频器(upc)和功率放大器(pa)；其接收机(rx)包括低噪声放大器(lna)、混频器(mixer)、复数带通滤波器(cbpf)、可编程增益放大器(pga)、模数转换器(adc)。由于在传统的射频收发机中复数带通滤波器(cbpf)和低通滤波器(lpf)是同时存在的，上述电路要对低频信号做处理，通常其所使用的电容相当大，因此消耗了大量芯片面积。

因此，有必要提供一种新技术方案来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种无线射频收发机，其采用复用型滤波器，其能够分别作为复数带通滤波器和低通滤波器使用，从而节省了芯片面积。

为了解决上述问题，本发明提供一种无线射频收发机，其包括:调制解调器；发射链路，其包括数模转换器、上变频器和功率放大器；接收链路，其包括低噪声放大器、混频器、可调增益放大器和模数转换器；复用型滤波器，包括rx/tx控制电路、复用型滤波器电路和多路选择器，所述rx/tx控制电路与复用型滤波器电路和多路选择器相连，所述复用型滤波器电路的输入端和输出端与多路选择器相连，所述复用型滤波器电路包括低通滤波器模式和复数带通滤波器模式，当无线射频收发机工作在发射模式时，所述rx/tx控制电路将所述复用型滤波器电路切换至低通滤波器模式，且所述rx/tx控制电路控制所述多路选择器，以使得复用型滤波器电路通过所述多路选择器连接于发射链路中；当无线射频收发机工作在接收模式时，所述rx/tx控制电路将所述复用型滤波器电路切换至复数带通滤波器(cbpf)模式，且rx/tx控制电路控制所述多路选择器，以使得复用型滤波器电路通过所述多路选择器连接于接收链路中，当无线射频收发机工作在发射模式时，所述rx/tx控制电路控制所述多路选择器，以使得复用型滤波器电路的输入端和输出端通过所述多路选择器分别与所述数模转换器的输出端和上变频器的输入端相连；当无线射频收发机工作在接收模式时，所rx/tx控制电路控制所述多路选择器，以使得复用型滤波器电路的输入端和输出端通过所述多路选择器分别与所述混频器的输出端和所述可调增益放大器的输入端相连。

与现有技术相比，本发明中的无线射频收发机采用复用型滤波器，其在无线射频收发机处于接收模式时切换成复数带通滤波器(cbpf)，在无线射频收发机处于发射模式时切换成低通滤波器(lpf)，从而节省了芯片面积，降低了成本。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为一种传统的无线射频收发机的电路示意图；

图2为本发明在一个实施例中的复用型滤波器的功能示意图；和

图3为图2中的复用型滤波器电路在一个实施例中的电路示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

本发明将图1中的低通滤波器(lpf)和复数带通滤波器(cbpf)进行合并，设计出一种复用型滤波器，其在无线射频收发机处于接收模式时切换为复数带通滤波器(cbpf)模式，并连接于接收链路中；其在无线射频收发机处于发射模式时切换为低通滤波器(lpf)模式，并连接于发射链路中，从而节省了芯片面积，降低了成本。

请参考图2所示，其为本发明在一个实施例中的复用型滤波器的功能示意图。图2所示的复用型滤波器包括rx/tx控制电路210、复用型滤波器电路220、第一多路选择器230和第二多路选择器240。所述复用型滤波器电路220包括低通滤波器(lpf)模式和复数带通滤波器(cbpf)模式；所述rx/tx控制电路210控制复用型滤波器电路220的模式，并同时控制第一多路选择器230和第二多路选择器240切换到对应链路的输入、输出上。

所述rx/tx控制电路210的第一输出端rx/tx_en、第二输出端和第三输出端分别与所述复用型滤波器电路220、第一多路选择器230和第二多路选择器240的控制端相连，所述第一多路选择器230包括第一输入端1、第二输入端2和输出端3，所述第二多路选择器240包括输入端4、第一输出端5和第二输出端6，其中，所述第一多路选择器230的第一输入端1和所述第二多路选择器240的第一输出端5分别与所述接收(rx)链路中对应的输出端和输入端相连；所述第一多路选择器230的第二输入端2和所述第二多路选择器240的第二输出端6分别与所述发射(tx)链路中对应的输出端和输入端相连，所述第一多路选择器230的输出端3与所述复用型滤波器电路220的输入端相连，所述第二多路选择器240的输入端4与所述复用型滤波器电路220的输出端相连。

当无线射频收发机工作在发射模式时，rx/tx控制电路210将所述复用型滤波器电路220切换至低通滤波器(lpf)模式，且rx/tx控制电路210控制第一多路选择器230的输出端3与其第二输入端2连通，且控制所述第二多路选择器240的输入端4与其第二输出端6连通，即通过所述第一多路选择器230和第二多路选择器240将复用型滤波器电路220连接于所述无线射频收发机的发射链路中。当无线射频收发机工作在接收模式时，rx/tx控制电路210将所述复用型滤波器电路220切换至复数带通滤波器(cbpf)模式，且rx/tx控制电路210控制第一多路选择器230的输出端3与其第一输入端1连通，且控制所述第二多路选择器140的输入端4与其第一输出端5连通，即通过所述第一多路选择器230和第二多路选择器240将复用型滤波器电路220连接于所述无线射频收发机的接收链路中。

在一个实施例中，若用图2所示的复用型滤波器替换图1中的低通滤波器(lpf)和复数带通滤波器(cbpf)，则第一多路选择器230的第一输入端1与混频器(mixer)的输出端相连，其第二输入端2与数模转换器(dac)的输出端相连；第二多路选择器240的第一输出端5与可编程增益放大器(pga)的输入端相连，其第二输出端6与上变频器(upc)的输入端相连。当无线射频收发机工作在发射模式时，rx/tx控制电路210将所述复用型滤波器电路220切换至低通滤波器(lpf)模式，且通过所述第一多路选择器230将复用型滤波器电路220的输入端与数模转换器(dac)的输出端相连，通过第二多路选择器240将复用型滤波器电路220的输出端与上变频器(upc)的输入端相连；当无线射频收发机工作在接收模式时，rx/tx控制电路210将所述复用型滤波器电路220切换至复数带通滤波器(cbpf)模式，且通过所述第一多路选择器230将复用型滤波器电路220的输入端与混频器(mixer)的输出端，通过第二多路选择器240将复用型滤波器电路220的输出端与可编程增益放大器(pga)的输入端相连。

请参考图3所示，其为图2中的复用型滤波器电路在一个实施例中的电路示意图。图3所示的复用型滤波器电路包括输入端、输出端、第一滤波单元310、第二滤波单元320和切换单元330。其中，所述输入端包括一对i路差分输入端和一对q路差分输入端，所述输出端包括一对i路差分输出端和一对q路差分输出端。

所述第一滤波单元310包括第一输入电阻r2_1、第二输入电阻r2_2、第一运算放大器op1、第一阻抗单元312和第二阻抗单元314，其中，一对i路差分输入端分别通过第一输入电阻r2_1和第二输入电阻r2_2与第一运算放大器op1的同相输入端和反相输入端相连，一对i路差分输出端分别与第一运算放大器op1的同相输出端和反相输出端相连，第一运算放大器op1的同相输入端和反相输出端之间连接有第一阻抗单元312，第一运算放大器op1的反相输入端和同相输出端之间连接有第二阻抗单元314。所述第二滤波单元320包括第三输入电阻r2_3、第四输入电阻r2_4、第二运算放大器op2、第三阻抗单元322和第四阻抗单元324，其中，一对q路差分输入端分别通过第三输入电阻r2_3和第四输入电阻r2_4与第二运算放大器op2的同相输入端和反相输入端相连，一对q路差分输出端分别与第二运算放大器op2的同相输出端和反相输出端相连，第二运算放大器op2的同相输入端和反相输出端之间连接有第三阻抗单元322，第二运算放大器op2的反相输入端和同相输出端之间连接有第四阻抗单元324。

所述切换单元330包括第一至第四连接电阻r3_1-r3_4和第一至第四切换开关k1-k4，第一至第四连接电阻r3_1-r3_4和第一至第四切换开关k1-k4一一对应，且交叉耦合于第一运算放大器op1和第二运算放大器op2之间。在图3所示的实施例中，第一运算放大器op1的同相输入端和第二运算放大器op2的反相输出端之间连接有依次串联的第二切换开关k2和第二连接电阻r3_2，第一运算放大器op1的反相输入端和第二运算放大器op2的同相输出端之间连接有依次串联的第一切换开关k1和第一连接电阻r3_1；第二运算放大器op2的同相输入端和第一运算放大器op1的同相输出端之间连接有依次串联的对应的第三切换开关k3和对应的第三连接电阻r3_3，第二运算放大器op2的反相输入端和第一运算放大器op1的反相输出端之间连接有依次串联的对应的第四切换开关k4和第四连接电阻r3_4，所述切换单元330中的第一至第四切换开关k1-k4的控制端均与所述rx/tx控制电路210的第一控制端rx/tx_en相连，当rx/tx控制电路210控制第一至第四切换开关k1-k4导通时，所述复用型滤波器电路处于复数带通滤波器(cbpf)模式；当rx/tx控制电路210控制第一至第四切换开关k1-k4截止时，所述复用型滤波器电路处于低通滤波器(lpf)模式。

在图3所示的实施例中，每个阻抗单元均包括并联于第一连接端和第二连接端之间的反馈电阻r1和电容c1，且每个阻抗单元中的反馈电阻r1的电阻值相同，且每个阻抗单元中的电容c1的电容值也相同；第一至第四输入电阻r2_1-r2_4的阻值均等于电阻值r2，第一至第四连接电阻r3_1-r3_4的阻值均相等电阻值r3。

以下具体介绍图3所示的复用型滤波器电路的工作原理。

图3所示的复用型滤波器电路的模式由无线射频收发机的模式决定。

当无线射频收发机处于发射(tx)模式时，rx/tx控制电路210控制切换开关k1-k4截止，该电路可视为两个相互独立的低通滤波器，由运放的虚短、虚断特性可列出如下节点电压表达式为：

将s＝j*ω代入(1)得到低通滤波器(lpf)传递函数为：

其中，vii、voi分别为i路输入、输出，viq、voq分别为q路输入、输出，j为虚数因子，ω为角频率，r1为反馈电阻r1的电阻值，c1为电容c1的电容值，r2为输入电阻r2_1-r2_4的电阻值。

由(2)式可知，在处于发射(tx)模式(切换开关k1-k4截止)下，实现了低通滤波器功能，它的带宽为

当无线射频收发机处于接收(rx)时，rx/tx控制电路210控制切换开关k1-k4导通，该电路可视为两个低通滤波器通过电阻r3_1-r3_4进行交叉耦合，此时滤波器表现为复数带通滤波器(cbpf)，处理的输入信号为复数信号，此时可列出如下节点电压表达式为：

由(3)+j*(4)并将s＝j*ω代入可得复数带通滤波器(cbpf)传递函数为：

其中，vii、voi分别为i路输入、输出，viq、voq分别为q路输入、输出，j为虚数因子，ω为角频率，r1为反馈电阻r1的电阻值，c1为电容c1的电容值，r2为输入电阻r2_1-r2_4的电阻值，r3为连接电阻r3_1-r3_4的电阻值。

由(5)可知，在接收(rx)模式(切换开关k1-k4闭合)下，,通过第一至第四连接电阻r3_1-r3_4进行交叉耦合后，形成中心频率位于带宽为的复数带通滤波器。

综上所述，本发明中提供一种无线射频收发机以及可应用在无线射频收发机中的复用型滤波器，在无线射频收发机处于接收(rx)或发射(tx)模式下能分别工作在复数带通滤波器(cbpf)模式或低通滤波器(lpf)模式，从而实现了在发射端和接收端复用的效果，节省了约一半滤波器面积，降低了无线射频收发机芯片的面积，降低了成本。

在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。