一种宽带接收机及其频率校准方法与流程

本公开涉及射频接收机，具体涉及一种宽带接收机及其频率校准方法。

背景技术：

1、射频接收机的作用是将射频信号进行低噪声接收、变频与放大，将幅度不固定的射频信号进行自动增益控制后放大为固定的中频电平，是影响射频系统性能的重要模块。

2、现有的接收机结构包括超外差、零中频和低中频。随着技术的演进和发展，零中频和低中频结构因其结构简单，片外器件少，成本低等特点逐渐成为主流。现代无线通信的标准和调制技术一般都是采用正交调制。因此不论对于零中频还是低中频结构，都需要使用具有两个正交混频器的正交接收机结构，该结构具有i和q路。正交接收机结构通过合并i和q信道信息，允许从重叠信号信道边带中恢复信号信息。射频输入信号是无法分别提供i和q通道信号的，因此需要i和q两路混频器，分别由0°和90°两路本振（lo）信号驱动实现中频的iq输出。传统正交信号的实现方式是将工作在两倍或者四倍频率的振荡器差分输出进行二分频或者四分频得到。高频振荡器和分频器电路都需要额外的功耗。

3、伴随着无线通讯技术的成长逐步地应用到物联网、智能穿戴设备、智能家居等移动终端中。低功耗接收机的实现对于实现各种高效的无线终端系统具有极其关键的意义。目前，低功耗接收机主要的研究方向是降低接收机的低噪声放大器，混频器，滤波器，振荡器等模块的工作电压和工作电流。考虑成本等因素，物联网、可穿戴设备的芯片工艺进展缓慢，限制了电压和电流的降低。另外，在不同的射频信号功率下，低噪声放大器和滤波器的功耗可以动态调整，并且在大信号的情况下，低噪声放大器可以旁路通过，无需电流。但是振荡器和分频器的功耗是固定的，无法动态改变。因此需要从接收机结构方面进行创新，进一步降低功耗。

4、例如，在现有技术中，专利cn101651462a提出了一种双正交hartley镜像抑制接收机，属接收机rf前端结构，即一种无分频器的正交接收机。该结构包括：正交信号发生器、四个混频器、两个加法器、减法器、90度移相器及两个低通滤波器，正交信号发生器的i信号输出端连接第一混频器和第二混频器的输入端，正交信号发生器的q信号输出端连接第三混频器和第四混频器的输入端，第一混频器和第三混频器的输出端均连接第一加法器的输入端，第一加法器的输出端串接第一低通滤波器后连接第二加法器的输入端，第二混频器和第四混频器的输出端均连接减法器的输入端，减法器的输出端依次串接第二低通滤波器和90度移相器后连接第二加法器的输入端。其中信号路径和本振路径都采用多相滤波器来生成正交信号，实现了一种双正交接收机。然而，多相滤波器生成的正交信号只能在1/(2π*r*c)的频率实现良好的正交性，当电阻电容偏离理想参数接收机的工作频率偏离1/(2π*r*c)时，多相滤波器输出的正交性迅速恶化。例如，以2.5ghz的多相滤波器为例，当频率频移100m到2.4ghz时，镜像抑制比从66dbc迅速恶化到34dbc左右。当频率偏离更多时，镜像抑制比会更差。另外，即使所设计的电路只工作在特定频率，多相滤波器也是为特定频率设计，也不能避免制造工艺的误差，温度等影响带来的镜像抑制比的恶化。因此，一个未经校准的多相滤波器是无法应用于生成射频正交信号或者本振的，无法保证足够的镜像抑制比。

5、因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、为了解决上述问题中的至少一个问题，以及其他潜在问题中的一个或多个问题，本公开提出了一种宽带接收机及其频率校准方法，其可以极大节省了接收机的功耗，同时，带有校准功能及校准方法保证了正交接收机可以在宽带工作时仍保持高镜像抑制比。

2、在本公开的第一方面，提供了一种宽带接收机，该宽带接收机包括：被设置在上述宽带接收机的下变频区段的下变频混频模块；上述下变频混频模块包括：第一多相滤波区块，被设置成将来自低噪声放大器的一对差分信号转换为相位依次递增90度的四路正交射频信号并传递给混频器组；第二多相滤波区块，被设置成将来自振荡器的一对差分信号转换为相位依次递增90度的四路正交本振信号并传递给上述混频器组；上述混频器组，被设置成将上述四路正交射频信号与上述四路正交本振信号进行混频以产生中频信号并传递给上述宽带接收机的中频部分；上述混频器组包括第一混频器、第二混频器、第三混频器、第四混频器；上述宽带接收机还被设置有延迟检测与调整模块，上述延迟检测与调整模块根据上述第二多相滤波区块所输出的四路正交本振信号检测其中任意两路相位相近的信号的正交性；当检测到上述任意两路相位相近的信号不正交时，调整上述第二多相滤波区块使得上述任意两路相位相近的信号正交。

3、进一步地，在一些实施例中，上述第一多相滤波区块包括第一多相滤波器；上述第一多相滤波器被设置成接收上述低噪声放大器输出的一对差分射频信号，并且上述第一多相滤波器被设置成输出的上述四路正交射频信号为幅值和频率相同的第一射频信号、第二射频信号、第三射频信号、第四射频信号，其中当上述第一射频信号被设置成0度相位射频信号时，上述第二射频信号被设置成180度相位射频信号，上述第三射频信号被设置成90度相位射频信号，上述第四射频信号被设置成270度相位射频信号。

4、进一步地，在一些实施例中，上述第一射频信号被设置成传递给上述第一混频器和上述第二混频器；上述第二射频信号被设置成传递给上述第一混频器和上述第二混频器；上述第三射频信号被设置成传递给上述第三混频器和上述第四混频器；上述第四射频信号被设置成传递给上述第三混频器和上述第四混频器。

5、进一步地，在一些实施例中，上述第二多相滤波区块包括第二多相滤波器；上述第二多相滤波器被设置成接收上述振荡器输出的一对差分信号，并且上述第二多相滤波器被设置成输出的上述四路正交信号为幅值和频率相同的第一正弦信号、第二正弦信号、第三正弦信号、第四正弦信号，其中当上述第一正弦信号被设置成0度相位正弦信号时，上述第二正弦信号被设置成180度相位正弦信号，上述第三正弦信号被设置成90度相位正弦信号，上述第四正弦信号被设置成270度相位正弦信号。

6、进一步地，在一些实施例中，上述第二多相滤波区块还包括缓冲器、25%占空比本振生成器；上述缓冲器被设置成将来自上述第二多相滤波器的正弦信号转化为对应的方波信号；上述25%占空比本振生成器被设置成将来自上述缓冲器的方波信号转化为对应的25%占空比的上述四路正交本振信号；上述四路正交本振信号包括第一本振信号、第二本振信号、第三本振信号、第四本振信号。

7、进一步地，在一些实施例中，上述第一本振信号被设置成传递给上述第一混频器和上述第三混频器；上述第二本振信号被设置成传递给上述第一混频器和上述第三混频器；上述第三本振信号被设置成传递给上述第二混频器和上述第四混频器；上述第四本振信号被设置成传递给上述第二混频器和上述第四混频器。

8、进一步地，在一些实施例中，延迟检测与调整模块包括：正窄脉冲检测模块，被设置成将上述25%占空比本振生成器所输出的上述第一本振信号和上述第三本振信号传递给与门；当上述正窄脉冲检测模块检测到正窄脉冲信号时，增加上述第三本振信号与上述第一本振信号之间的相位延时以使得上述与门输出由上述正窄脉冲信号变为0并且一直为0。

9、进一步地，在一些实施例中，延迟检测与调整模块包括：负窄脉冲检测模块，被设置成将上述25%占空比本振生成器所输出的上述第二本振信号和上述第四本振信号传递给或门；当上述负窄脉冲检测模块检测到负窄脉冲信号时，减小上述第四本振信号与上述第二本振信号之间的相位延时以使得上述或门输出由上述负窄脉冲信号变为50%占空比信号。

10、进一步地，在一些实施例中，上述增加上述第三本振信号与上述第一本振信号之间的相位延时的方法包括：增加上述第二多相滤波器的电容阵列的电容值和/或增加上述第二多相滤波器的电阻阵列的电阻值。

11、进一步地，在一些实施例中，上述减小上述第四本振信号与上述第二本振信号之间的相位延时的方法包括：减少上述第二多相滤波器的电容阵列的电容值和/或减少上述第二多相滤波器的电阻阵列的电阻值。

12、在本公开的第二方面，还提供了一种宽带接收机频率校准方法，该校准方法包括：设置上述第一多相滤波器的第一电容阵列的电容值和第一电阻阵列的电阻值，以及设置上述第二多相滤波器的第二电容阵列的电容值和第二电阻阵列的电阻值；当上述正窄脉冲检测模块检测到正窄脉冲信号时，增加上述第二电容阵列的电容值和/或增加上述第二电阻阵列的电阻值，直至上述正窄脉冲信号消失；当上述负窄脉冲检测模块检测到负窄脉冲信号时，减少上述第二电容阵列的电容值和/或减少上述第二电阻阵列的电阻值，直至上述负窄脉冲信号消失；当上述正窄脉冲信号和上述负窄脉冲信号消失时，将上述第二电容阵列的电容值赋值给上述第一电容阵列的电容，和/或将第二电阻阵列的电阻值赋值给第一电阻阵列的电阻。

13、本公开对比现有技术有如下的有益效果。

14、（1）在一些实施例中，通过取消了宽带接收机中的分频器和二倍频振荡器，从而节省分频器和二倍频振荡器的功耗，继而降低了宽带接收机的整体功耗。

15、（2）进一步地，在一些实施例中，把同频振荡信号经过多相滤波区块转换为相位依次递增90度的四路正交本振信号，给到相应的混频器，实现了正交混频。依靠其正交接收结构，滤除镜像信号的干扰，实现足够好的镜像抑制比，继而实现信号的良好信息接收。

16、（3）进一步地，在一些实施例中，通过设置正窄脉冲检测模块，检测并可以纠正第一本振信号和第三本振信号的重叠情况，并增加对应多相滤波器的电容阵列的电容值和/或电阻值来增加其相互的延迟情况；相应地，通过负窄脉冲检测模块，检测并可以纠正第一本振信号和第三本振信号的间隔情况，并减少对应多相滤波器的电容阵列的电容值和/或电阻值来减小其相互的延迟情况，从而获得校准后的多相滤波器，以实现本公开的宽带接收机可以在宽带工作频率下，具有足够好的镜像抑制比。