無(wú)線通信設(shè)備及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種無(wú)線通信設(shè)備，其包括：被配置為從周圍環(huán)境接收射頻信號(hào)的天線。所述天線的特征由天線阻抗來(lái)表征，而所述射頻信號(hào)的特征由預(yù)定的頻率來(lái)表征。無(wú)源混頻器組件，其被耦連到天線，而無(wú)需射頻匹配網(wǎng)絡(luò)。該無(wú)源混頻器組件的特征由對(duì)于天線所表現(xiàn)出的無(wú)源混頻器阻抗來(lái)表征。該無(wú)源混頻器組件包括多個(gè)基帶混頻器端口。所述無(wú)源混頻器組件被配置為對(duì)所述射頻信號(hào)進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換并提供多個(gè)基帶信號(hào)。所述多個(gè)基帶信號(hào)中的每個(gè)基帶信號(hào)從多個(gè)基帶混頻器端口中的一對(duì)應(yīng)端口被直接輸出，并且其特征由多個(gè)預(yù)定相位中的一個(gè)預(yù)定相位來(lái)表征。基帶低噪聲放大器(基帶LNA)組件，其被耦連到所述無(wú)源混頻器組件。該基帶LNA組件包括一基帶LNA輸入部分，該基帶LNA輸入部分被配置為接收來(lái)自所述無(wú)源混頻器組件的多個(gè)基帶信號(hào)。所述基帶LNA組件被配置為從一基帶LNA輸出部分提供多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)。基帶反饋網(wǎng)絡(luò)，其被耦連在所述基帶LNA輸出部分和所述基帶LNA輸入部分之間。所述基帶反饋網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件。所述多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件可以被有選擇性地調(diào)節(jié)，使得無(wú)源混頻器阻抗在預(yù)定的射頻頻率下基本上相匹配于天線阻抗。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)總體上涉及軟件無(wú)線電系統(tǒng)，尤其是涉及射頻接口。2.
技術(shù)介紹
理想情況下軟件無(wú)線電(SDR)允許所有的無(wú)線電參數(shù)都能通過(guò)其計(jì)算機(jī)軟件來(lái)動(dòng)態(tài)編程。無(wú)線電系統(tǒng)典型地包括諸如混頻器、濾波器、放大器、調(diào)制/解調(diào)器、檢測(cè)器等元件。在標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電中，這些元件僅通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，其操作設(shè)置是預(yù)先設(shè)定的并且是不變的。在SDR中，操作參數(shù)可通過(guò)軟件來(lái)調(diào)整，從而使該SDR可以被用于各種不同的目的，并且可以在超過(guò)一種類型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上使用。因此，SDR可以被用于多種應(yīng)用，包括軍事、緊急服務(wù)(如警察、消防、醫(yī)療救護(hù)等)、商用和民用。例如，武裝力量的不同分支部門(如陸軍和海軍)可以用不同類型的通信格式在不同頻率下工作。SDR向特定的用戶提供動(dòng)態(tài)更改SDR的能力，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部服務(wù)通信。在另一個(gè)例子中，由不同移動(dòng)電話提供商所運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)可使用不同的頻率或者格式；當(dāng)用戶從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，SDR將對(duì)其自身動(dòng)態(tài)地進(jìn)行重新配置。如圖I (a)_l (d)所示，SDR可以用各種不同的形式要素來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖I (a)示出了實(shí)現(xiàn)為典型移動(dòng)電話的SDR 1000，其具有揚(yáng)聲器400、麥克風(fēng)401、顯示器700和鍵盤輸入800。圖1(b)示出了 SDR的另一個(gè)例子，其除了麥克風(fēng)/揚(yáng)聲器400、鍵盤輸入800、顯示器700之外還可包括例如照相機(jī)850。圖1(c)示出了 SDR的另一形式要素。該實(shí)施例一般被稱為個(gè)人數(shù)字助理，可以為用戶提供移動(dòng)電話服務(wù)、無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)接入、照相機(jī)、數(shù)字視頻或其他的服務(wù)。圖1(d)是商業(yè)設(shè)備的一個(gè)例子，其包括照相機(jī)850、條形碼閱讀器(未示出)、鍵盤及數(shù)據(jù)輸入部件(800，820)以及顯示器700。本
技術(shù)人員很容易理解，本專利技術(shù)不應(yīng)被解釋為僅限于這里所提供的實(shí)施例。近年來(lái)，在電路結(jié)構(gòu)和處理技術(shù)方面的革新使得人們對(duì)帶寬、振蕩頻率、增益以及調(diào)制類型都獲得強(qiáng)大的可編程能力。但是，在天線及可能包含RF LNA、網(wǎng)絡(luò)匹配和/或RF頻段濾波器(通常是SAW濾波器)的接收機(jī)之間的接口的調(diào)諧仍然十分困難。在理想情況下，射頻接收機(jī)的天線接口應(yīng)能夠執(zhí)行三種功能(I)匹配天線阻抗，從而從天線提取盡可能最大的所需(帶內(nèi))信號(hào)功率并避免反射，(2)以低噪聲放大所需信號(hào)，以及(3)拒絕不需要的(帶外)干擾。但是，目前為獲得良好的阻抗匹配和對(duì)阻塞信號(hào)(blockers)的低敏感性而使用的結(jié)構(gòu)需要固有地與頻率高度相關(guān)的諧振結(jié)構(gòu)。因此，現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)在于，要在寬的射頻調(diào)諧范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)是很困難的。被考慮用來(lái)實(shí)現(xiàn)寬帶接收機(jī)(即能夠捕捉幾個(gè)間隔較寬的頻帶)的一種方法是并聯(lián)地采用多個(gè)窄帶前端。在某一時(shí)刻只能使用這些并聯(lián)接收機(jī)中的一個(gè)。已經(jīng)考慮到的另一種方式是采用一個(gè)寬帶接收機(jī)，該寬帶接收機(jī)在不同的頻帶內(nèi)對(duì)于干擾(帶外IIP3<0dBm)只有稍許拒絕能力。前一種方法會(huì)導(dǎo)致片上及片外領(lǐng)域的成本很高，而后一種方法對(duì)于很多應(yīng)用(例如移動(dòng)電話等)來(lái)說(shuō)根本達(dá)不到必要的性能。因此，現(xiàn)有技術(shù)并不能提供高性能、高調(diào)諧范圍的SDR。 具有高性能(因而)窄帶直接轉(zhuǎn)換的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)通常包括(按照輸入信號(hào)路徑的順序)片外RF頻段濾波器、匹配網(wǎng)絡(luò)、低噪聲放大器(LNA)、混頻器、以及基帶電路。難以跨頻率調(diào)諧的元件是那些“看得到”射頻信號(hào)的元件；即在信號(hào)路徑上設(shè)置在混頻器上游的元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，RF頻段濾波器拒絕頻外阻塞信號(hào)，該RF頻段濾波器通常使用諸如SAW濾波器的高Q值片外部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。匹配網(wǎng)絡(luò)通常采用諧振LC網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，把盡可能多的功率傳送到LNA。LNA吸收了射頻功率，并以盡可能低的噪聲將信號(hào)放大。事實(shí)上，LNA的一個(gè)良好定義就是能提供小于3dB噪聲系數(shù)的阻抗匹配的放大器(這是簡(jiǎn)單的電阻匹配網(wǎng)絡(luò)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的)。當(dāng)采用第二種方法(即可寬調(diào)諧的接收機(jī))時(shí)，完全不采用RF頻段濾波器；而是用較低性能的寬帶LNA來(lái)代替RF頻段濾波器。對(duì)LNA進(jìn)行匹配，以傳送較高的功率，就像第一種方法所實(shí)現(xiàn)的那樣。從原理上講，直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)除了為實(shí)現(xiàn)功能所需的混頻器和本地振蕩器之外不需要任何射頻部件。事實(shí)上，早期的零差接收機(jī)只包括這些部件；天線被直接連接到混頻器，而不使用射頻LNA。然而，為了提供天線阻抗匹配，這種方法需要在天線和混頻器之間增加一些額外的元件。如上所述，LC阻抗匹配電路是和頻率相關(guān)的，因此，在本質(zhì)上是窄帶的。此外，這種方法并不提供任何抗帶外干擾的能力。因此，需要有一種寬帶可編程的軟件無(wú)線電(SDR)接收機(jī)，它能夠解決上述方法中所存在的問(wèn)題。尤其是需要有這樣一種SDR，其能夠解決與阻抗匹配、噪聲系數(shù)、以及抗帶外干擾相關(guān)的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)通過(guò)提供一種具有基帶可編程RF帶通濾波器(BPF)的軟件無(wú)線電(SDR)接收機(jī)來(lái)解決上述需求，并實(shí)現(xiàn)了復(fù)阻抗匹配。本專利技術(shù)所述接收機(jī)采用了第一種方法中的無(wú)源混頻器，省去了傳統(tǒng)的射頻濾波器、射頻匹配網(wǎng)絡(luò)和LNA。此外，本專利技術(shù)在基帶上實(shí)現(xiàn)了這三個(gè)組成部件，并利用無(wú)源混頻器的透明性質(zhì)將它們的作用傳遞到天線。其結(jié)果是，本專利技術(shù)提供了顯著的好處，如具有極低的功率，或者大大提高了調(diào)諧范圍及線性度。本專利技術(shù)的一個(gè)方面涉及一種無(wú)線通信設(shè)備，其包括被配置為接收來(lái)自周圍環(huán)境的射頻信號(hào)的天線。所述天線的特征由天線阻抗來(lái)表征，而所述射頻信號(hào)的特征由預(yù)定的頻率來(lái)表征。無(wú)源混頻器組件，其被耦連到所述天線，而無(wú)需射頻匹配網(wǎng)絡(luò)。所述無(wú)源混頻器組件的特征由對(duì)于天線所表現(xiàn)出的無(wú)源混頻器阻抗來(lái)表征。所述無(wú)源混頻器組件包括多個(gè)基帶混頻器端口。所述無(wú)源混頻器組件被配置為對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換，并提供多個(gè)基帶信號(hào)。所述多個(gè)基帶信號(hào)中的每個(gè)基帶信號(hào)從所述多個(gè)基帶混頻器端口中的一對(duì)應(yīng)端口被輸出，并且其特征由多個(gè)預(yù)定相位中的一個(gè)預(yù)定相位所表征。基帶低噪聲放大器(基帶LNA)組件，其被耦連到所述無(wú)源混頻器組件。所述基帶LNA組件包括一基帶LNA輸入部分，該基帶LNA輸入部分被配置為從所述無(wú)源混頻器組件接收多個(gè)基帶信號(hào)。所述基帶LNA組件被配置為從一基帶LNA輸出部分提供多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)。基帶反饋網(wǎng)絡(luò)，其被耦連在所述基帶LNA輸出部分和所述基帶LNA輸入部分之間。所述基帶反饋網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件。所述多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件能夠被有選擇性地調(diào)節(jié)，使得無(wú)源混頻器阻抗在預(yù)定的射頻頻率下基本上匹配于天線組抗。另一方面，本專利技術(shù)涉及一種無(wú)線通信設(shè)備，其包括被配置為接收來(lái)自周圍環(huán)境的射頻信號(hào)的天線。所述天線的特征由天線阻抗來(lái)表征，而所述射頻信號(hào)的特征由預(yù)定的頻率來(lái)表征。無(wú)源混頻器組件，其被耦連到天線，而無(wú)需射頻匹配 網(wǎng)絡(luò)。所述無(wú)源混頻器組件的特征由對(duì)于天線表現(xiàn)出的無(wú)源混頻器阻抗來(lái)表征。所述無(wú)源混頻器組件包括多個(gè)基帶混頻器端口。所述無(wú)源混頻器組件被配置為對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換，并提供多個(gè)基帶信號(hào)。所述多個(gè)基帶信號(hào)中的每個(gè)基帶信號(hào)由所述多個(gè)基帶混頻器中的一對(duì)應(yīng)端口輸出，并且其特征由多個(gè)預(yù)定相位中的一個(gè)預(yù)定相位來(lái)表征。基帶低噪聲放大器(基帶LNA)，其被耦連到所述無(wú)源混頻器組件。所述基帶LNA包括一基帶LNA輸入部分，該基帶LNA輸入部分被配置為從所述無(wú)源混頻器組件接收多個(gè)基帶信號(hào)。所述基帶LNA被配置為從一基帶LNA輸出部分提供多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)。基帶反饋網(wǎng)絡(luò)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.02.04 US 61/301,3301.一種無(wú)線通信設(shè)備，包括 被配置為接收來(lái)自周圍環(huán)境的射頻信號(hào)的天線，所述天線的特征由天線阻抗來(lái)表征，而所述射頻信號(hào)的特征由預(yù)定的頻率來(lái)表征； 無(wú)源混頻器組件，其被耦連到所述天線，而無(wú)需射頻匹配網(wǎng)絡(luò)，所述無(wú)源混頻器組件的特征由對(duì)于天線所表現(xiàn)出的無(wú)源混頻器阻抗來(lái)表征，所述無(wú)源混頻器組件包括多個(gè)基帶混頻器端ロ，所述無(wú)源混頻器組件被配置為對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換，并提供多個(gè)基帶信號(hào)，所述多個(gè)基帶信號(hào)中的每個(gè)基帶信號(hào)從所述多個(gè)基帶混頻器端ロ中的一對(duì)應(yīng)端ロ被輸出，并且其特征由多個(gè)預(yù)定相位中的一個(gè)預(yù)定相位所表征； 基帶低噪聲放大器(基帶LNA)組件，其被耦連到所述無(wú)源混頻器組件，所述基帶LNA組件包括一基帶LNA輸入部分，該基帶LNA輸入部分被配置為從所述無(wú)源混頻器組件接收多個(gè)基帶信號(hào)，所述基帶LNA組件被配置為從一基帶LNA輸出部分提供多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)；以及 基帶反饋網(wǎng)絡(luò)，其被耦連在所述基帶LNA輸出部分和所述基帶LNA輸入部分之間，所述基帶反饋網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件，所述多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件能夠被有選擇性地調(diào)節(jié)，使得無(wú)源混頻器阻抗在預(yù)定的射頻頻率下基本上匹配于天線組抗。2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)第一可調(diào)阻性部件能夠被有選擇性地調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)與所述基帶LNA相關(guān)的增益。3.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述基帶反饋網(wǎng)絡(luò)還包括一可切換的基帶網(wǎng)絡(luò)，其被耦連在所述基帶LNA輸出部分和所述多個(gè)基帶混頻器端ロ之間，該可切換的基帶電路包括多個(gè)第二可調(diào)電阻性元件，這些第二可調(diào)電阻性元件能夠被有選擇性地調(diào)節(jié)，使得所述無(wú)源濾波器阻抗在預(yù)定的射頻頻率下基本上匹配于天線阻抗的復(fù)共軛。4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述可切換的基帶網(wǎng)絡(luò)被配置為根據(jù)選定的連接狀態(tài)使所述多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)中的第一部分被可切換地互連到所述多個(gè)基帶混頻器端口中的第二部分，并使所述多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)中的第二部分被可切換地互連到所述多個(gè)基帶混頻器端ロ中的第一部分。5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述選定的連接狀態(tài)能夠至少在第一連接狀態(tài)和第ニ連接狀態(tài)之間切換，所述無(wú)源混頻器阻抗的電抗極性可通過(guò)下述方式來(lái)選擇即選擇所述第一連接狀態(tài)或第二連接狀態(tài)中的ー個(gè)，使第一連接狀態(tài)的極性與第二連接狀態(tài)的極性相反。6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述復(fù)共軛包括一個(gè)實(shí)部和ー個(gè)電抗虛部，所述實(shí)部對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件，所述電抗虛部對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)第二可調(diào)電阻性元件。7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述電抗虛部的極性對(duì)應(yīng)于所述可切換的基帶網(wǎng)絡(luò)的互連狀態(tài)。8.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)預(yù)定相位包括2N個(gè)預(yù)定相位，其中N為大于或等于2的整數(shù)。9.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述無(wú)源混頻器組件還包括多個(gè)可調(diào)諧采樣電容，所述無(wú)源混頻器阻抗是與所述多個(gè)可調(diào)諧采樣電容中的每個(gè)采樣電容相關(guān)的數(shù)值的函數(shù)。10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)可調(diào)諧采樣電容中的每個(gè)采樣電容在所述多個(gè)基帶混頻器端口中的每ー個(gè)端ロ處被耦連到所述多個(gè)第一可調(diào)電阻性元件中對(duì)應(yīng)的一個(gè)電阻性元件，每個(gè)可調(diào)諧采樣電容及其相應(yīng)的第一可調(diào)電阻性元件形成了一個(gè)可調(diào)諧的帶通濾波器，該帶 通濾波器具有可調(diào)諧的預(yù)定品質(zhì)因數(shù)(Q)。11.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述無(wú)源混頻器組件還包括 分頻器組件，其被配置為將本振(LO)信號(hào)劃分成多個(gè)本振(LO)脈沖，每個(gè)LO脈沖的特征由所述多個(gè)預(yù)定相位中的一個(gè)預(yù)定相位來(lái)表征；以及 耦連到所述分頻器的多個(gè)開關(guān)，所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)被配置為將射頻信號(hào)與所述多個(gè)本振(LO)脈沖中的ー個(gè)LO脈沖相乘,從而產(chǎn)生所述多個(gè)基帶信號(hào)中的一個(gè)基帶信號(hào)。12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)基帶信號(hào)包括多個(gè)同相基帶信號(hào)和多個(gè)正交相基帶信號(hào)，并且其中所述多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)包括多個(gè)經(jīng)放大的同相基帶信號(hào)和多個(gè)經(jīng)放大的正交相基帶信號(hào)。13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)基帶信號(hào)包括多個(gè)差分基帶信號(hào)，并且其中所述多個(gè)經(jīng)放大的基帶信號(hào)包括多個(gè)經(jīng)放大的差分基帶信號(hào)。14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)開關(guān)包括多個(gè)開關(guān)對(duì)，所述多個(gè)開關(guān)對(duì)中的每個(gè)開關(guān)對(duì)包括一第一開關(guān)和一第二開關(guān)，所述第一開關(guān)被配置為將所述射頻信號(hào)與第一 LO脈沖相乘，所述第二開關(guān)被配置為將所述射頻信號(hào)與第二 LO脈沖相乗，所述第二 LO脈沖的相位與所述第一 LO脈沖相差180°。15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述基帶LNA組件包括耦連到所述多個(gè)開關(guān)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：A·莫爾納，C·安德魯斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：康奈爾大學(xué)，
類型：
國(guó)別省市：