無線接收機及其信號處理方法技術

本發明專利技術提供了一種無線接收機及其信號處理方法。該無線接收機包括具有第一輸入節點、第二輸入節點和至少一個輸出節點的無源混頻器。振蕩器耦接至所述混頻器的第一輸入節點。緩沖器的輸出端耦接至所述混頻器的第二輸入節點。天線可操作地耦接至所述緩沖器的輸入節點。所述緩沖器配置為提供與所述混頻器的隔離。

【技術實現步驟摘要】
無線接收機及其信號處理方法本申請是基于2013年7月16日提交的、申請號為201310298631.1、專利技術創造名稱為“無線接收機及其信號處理方法”的中國專利申請的分案申請。
本公開一般地涉及電
，并且更具體地涉及無線電接收機。
技術介紹
近年來已經致力于在保持性能規范的同時減小集成無線電接收機的功率。無線電接收機典型地包括混頻器，混頻器是根據對其供應的兩個信號(即輸入信號和本地振蕩器(LO)信號)來產生新的頻率的非線性電路。混頻器可以是有源的(例如包括功率增益)或者無源的(例如輸出功率小于或等于輸入的功率)。有源混頻器改善了端口之間的隔離性，但是會具有較高噪聲并且消耗更多功率。另一方面，無源混頻器在最小功耗量的情況下提供了將無線電頻率(RF)信號下轉換到中頻(IF)或基帶頻率的頻率轉換。此外，無源混頻器沒有閃爍噪聲，吸取零電流(除了用于驅動混頻器開關的電流之外)，并且具有優良的線性度。然而，無源混頻器通常提供低(即小于1的)增益并且受高噪聲系數(NF)影響。NF是由RF信號鏈中的各部件所引起的信號-噪聲比(SNR)劣化的度量。因此，NF是以dB表達的實際輸出噪聲與將會保留的噪聲(假設接收機本身不引入噪聲)之比。傳統上，接收機包括天線與無源混頻器之間的低噪聲放大器(LNA)以提供電壓增益(例如由天線提供的信號的放大率)。在另一方式中，混頻器輸入端被直接連接到天線的輸出端，從而進一步減小功耗并且改善線性度(例如，包括了處于天線與無源混頻器之間的LNA的整個系統)。然而，將天線直接連接到混頻器會導致再輻射，其中混頻器產生的經過下轉換的RF信號的一部分回流至天線。這種損耗現象是導致低劣NF的重大助力。盡管存在已知的方法來改善NF(例如，8相混頻器(8-phasemixer)、許多混頻器開關和控制器等)，然而這些方法均增加了相當大的功率負擔。因此，期望的是具有一種消耗低功率并且具有低NF的無線電接收機。還期望的是，在無線電接收機的前端通路(即，從天線端口至基帶或IF輸出端口的前端通路)中具有增益使得前端的輸出處的等效噪聲電阻足夠高，以便使各低功率塊能夠跟隨前端。還期望的是提供適于各種無線通信標準的足夠寬的帶寬，這些無線通信標準包括窄帶寬信號(802.15.4，藍牙等)以及寬帶信號WiFi(例如802.11.ac)。
技術實現思路
本專利技術提供了一種無線接收機，包括：第一無源混頻器，其具有第一輸入節點、第二輸入節點和至少一個輸出節點；振蕩器，其耦接至第一無源混頻器的第一輸入節點；緩沖器，其具有與第一無源混頻器的第二輸入節點耦接的輸出節點，其中所述緩沖器配置為提供與第一無源混頻器的隔離；以及天線，其可操作地連接至所述緩沖器的輸入節點。其中，所述緩沖器包括至少一個有源器件，并且所述緩沖器的增益小于等于1。其中，所述緩沖器的至少一個有源器件配置為源極跟隨器。所述無線接收機還包括第二無源混頻器，第二無源混頻器具有第一輸入節點、第二輸入節點和至少一個輸出節點，其中，所述緩沖器耦接至第二無源混頻器的第二輸入節點。其中，第二混頻器配置為提供正交輸出。其中，所述緩沖器容性耦接至第一混頻器。其中，所述振蕩器包括無電感型環形振蕩器。所述無線接收機還包括鎖相環。其中，所述緩沖器的輸入阻抗大于所述緩沖器的輸出阻抗。其中，在至少一部分所選信道帶寬上，所述緩沖器的輸入節點的輸入阻抗大于第一混頻器的第二輸入節點處的阻抗。其中，所述緩沖器包括多個串聯疊加的源極跟隨器。其中，所述多個源極跟隨器包括一對或多對源極跟隨器，每對源極跟隨器包括N-溝道場效應晶體管(NFET)和P-溝道場效應晶體管(PFET)；以及N-溝道場效應晶體管的源極和P-溝道場效應晶體管的源極耦接在一起。所述無線接收機還包括匹配電路，其耦接在所述天線和所述緩沖器的輸入節點之間，其中，所述匹配電路配置為提供通過所述天線接收到的帶內信號的電壓增益。所述無線接收機還包括濾波器，該濾波器耦接在所述天線和所述緩沖器的輸入端之間，所述濾波器包括以下濾波器中的至少一種：聲表面波(SAW)濾波器；體聲波(BAW)濾波器；以及包括電感器和電容器的濾波器。其中，所述匹配電路包括無源元件。所述無線接收機還包括耦接至第一混頻器的輸出節點的無源升壓器。其中，所述無源升壓器是電荷泵。所述無線接收機還包括多個串聯級聯的無源升壓器級。其中，每個無源升壓器級包括具有采樣電容器和開關的電荷泵；以及每個無源升壓器級距離第一混頻器的輸出節點越遠，則依次具有越小的采樣電容器和越小的開關。其中，每個升壓器級以不同頻率運行。本專利技術還提供了一種信號處理方法，包括以下步驟：接收無線信號；產生本機振蕩器信號；利用一個或多個無源混頻器來基于所述無線信號和所述本機振蕩器信號來產生新信號；以及使所述一個或多個無源混頻器隔離以減少所述無線信號的加載。所述方法還包括提供正交輸出。所述方法還包括將緩沖器容性耦接至所述一個或多個無源混頻器。所述方法還包括濾除所述天線接收到的帶外干擾信號。所述方法還包括以無源方式對所述一個或多個無源混頻器的輸出端處的電壓進行升壓。其中，以無源方式對所述一個或多個無源混頻器的輸出端處的電壓進行升壓的步驟包括：在第一階段，提供從所述一個或多個無源混頻器中的每一個無源混頻器到多個采樣電容器的路徑；以及在第二階段，以使所述多個采樣電容器被串聯疊加的方式來配置所述多個采樣電容器。所述方法還包括級聯多個升壓級的步驟。所述方法還包括以不同頻率運行每個升壓級的步驟。附圖說明附圖是圖解說明的實施例。它們沒有圖示出所有實施例。可以附加地或替代地使用其他實施例。可以省略明顯的或不必要的細節以節省空間或以便更有效地圖解說明。可以采用附加的部件或步驟以及/或者不包含圖示的所有部件或步驟來實施一些實施例。當在不同的附圖中出現相同的附圖標記時，它們指代相同或相似的部件或步驟。圖1圖示出根據本專利技術一個實施例的無源低功率無線電接收機。圖2a圖示出根據本專利技術一個實施例的示例低噪聲緩沖器。圖2b圖示出其中一個源極跟隨器疊加在相同類型的另一個源極跟隨器頂部的示例低噪聲緩沖器。圖2c圖示出其中一個源極跟隨器疊加在不同類型的另一個源極跟隨器頂部的示例低噪聲緩沖器。圖2d圖示出其中兩對源極跟隨器互相疊加的緩沖器。圖3a圖示出根據本專利技術一個實施例的具有可選匹配電路的無源低功率無線電接收機。圖3b圖示出根據本專利技術一個實施例的具有匹配電路的無源低功率無線電接收機的更詳細示圖。圖4a圖示出根據本專利技術一個實施例的與混頻器的輸出端耦接的無源升壓電路。圖4b是圖示出根據本專利技術一個實施例的采樣相位Φ1與增益相位Φ2之間的相位關系的時間圖。圖5圖示出根據本專利技術一個實施例的逐個級聯的多個升壓器。圖6圖示出根據本專利技術一個實施例的仿真模型的第一部分。圖7圖示出根據本專利技術一個實施例的仿真模型的第二部分。圖8圖示出根據本專利技術一個實施例的低功率無線電接收機的AC響應。圖9圖示出根據本專利技術一個實施例的低功率無線電接收機的噪聲系數。圖10圖示出根據本專利技術一個實施例的低功率無線電接收機的噪聲密度。圖11圖示出根據本專利技術一個實施例的低功率無線電接收機的線性度測量值。圖12圖示出根據本專利技術一個實施例的低功率無線電接收機的在不同阻斷頻率下的各個1dB壓縮點。具體實施方式在以下的詳細描本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種頻率轉換元件，包括：混頻器，其具有第一輸入節點、第二輸入節點和輸出節點；和電荷泵，其中，所述電荷泵的輸入節點直接耦接至所述混頻器的所述輸出節點，以及其中，所述電荷泵在所述電荷泵的所述輸入節點處接收混頻器輸出信號，并且輸出所述混頻器輸出信號的放大版本。

【技術特征摘要】
2012.07.16 US 13/550,0331.一種頻率轉換元件，包括：混頻器，其具有第一輸入節點、第二輸入節點和輸出節點；和電荷泵，其中，所述電荷泵的輸入節點直接耦接至所述混頻器的所述輸出節點，以及其中，所述電荷泵在所述電荷泵的所述輸入節點處接收混頻器輸出信號，并且輸出所述混頻器輸出信號的放大版本。2.根據權利要求1所述的頻率轉換元件，其中：所述電荷泵是第一電荷泵，所述頻率轉換元件還包括第二電荷泵，所述第二電荷泵具有輸入節點，該輸入節點耦接至所述混頻器的所述輸出節點，所述第一電荷泵和所述第二電荷泵均在操作的采樣相位和增益相位之間交替，以及所述第一電荷泵和所述第二電荷泵彼此以不同的相位進行操作，使得當所述第一電荷泵在操作的采樣相位中進行操作時所述第二電荷泵在操作的增益相位中進行操作。3.根據權利要求1所述的頻率轉換元件，其中：所述電荷泵是第一電荷泵，以及所述頻率轉換元件還包括第二電荷泵，所述第二電荷泵具有輸入節點，該輸入節點耦接至所述第一電荷泵的輸出節點。4.根據權利要求3所述的頻率轉換元件，其中：所述第一電荷泵和所述第二電荷泵均包括多個開關和多個電容器，以及所述第二電荷泵中的所述開關和所述電容器小于所述第一電荷泵中的所述開關和所述電容器。5.根據權利要求3所述的頻率轉換元件，其中，所述第一電荷泵和所述第二電荷泵串聯連接，并且串聯連接的所述第一電荷泵和所述第二電荷泵以不同的頻率進行操作。6.根據權利要求3所述的頻率轉換元件，其中，所述第一電荷泵和所述第二電荷泵串聯連接，并且串聯連接的所述第一電荷泵和所述第二電荷泵以相同的頻率進行操作。7.根據權利要求1所述的頻率轉換元件，其中，所述電荷泵包括第一電容器和第二電容器，并且所述電荷泵可操作地在操作的采樣階段期間將所述第一電容器和所述第二電容器在所述電荷泵的所述輸入節點處配置為并聯和可操作地在操作的增益階段期間將第一電容器和所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬克·艾蘭·萊姆金，索爾·尼爾森·朱諾，
申請(專利權)人：凌力爾特公司，
類型：發明
國別省市：美國,US