专利名称：实现高端或低端注频信号滤波的系统及方法
技术领域：
本发明总地涉及无线通信系统，尤其涉及一种具有可反向IQ极性以实现高端或低端注频接收器结构的信号滤波系统及方法。
背景技术：
众所周知，通信系统用于支持无线和/或有线通信设备之间进行无线和有线通信。这种通信系统的范围覆盖国内和/或国际蜂窝电话系统、互联网以及室内的点到点无线网络。每一种通信系统的构建、操作与一个或多个通信标准相一致。例如，无线通信系统依据一个或多个标准进行操作，包括但不限于IEEE 802.11、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS，全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)和/或其它各种标准。
无线通信设备，例如蜂窝电话、双路无线电设备、个人数字助理(PDA)、个人计算机(PC)、膝上型电脑及家庭娱乐设备等等，依据无线通信系统的类型直接或间接与其他无线通信设备进行通信。对于直接通信来说(或称为点对点通信)，参与通信的无线通信设备将各自的接收器和发送器调制到相同的信道或者信道对(如无线通信系统中多个射频载波中的一个)并通过该信道或者信道对进行通信。对于间接无线通信来说，每个无线通信设备通过指定的信道直接与相关的基站(如蜂窝服务器)和/或相关的接入点(如家庭内或者建筑内的无线网络)进行通信。为了在无线通信设备之间完成通信连接，相关基站和/或接入点通过系统控制器、公话网、互联网和/或其他广域网进行相互之间的直接通信。
每个参与无线通信的无线通信设备均包括一内置的无线电收发器(即接收器和发送器)或者与相关的无线电收发器(如家庭和/或建筑物内的无线通信网络工作站、RF调制解调器等)连接。众所周知，所述接收器接受RF信号，直接或者通过一个或多个中间频率段从RF信号中除去RF载波频率，然后依据特定的无线通信标准对该信号进行解调制，并重新捕捉传输的数据。所述发送器依据特定无线通信标准将所述数据调制成为RF载波，并且直接或通过一个或多个中间频率段产生RF信号，这样便把数据转换成为RF信号。
外差接收器既可以是高边注频(LO频率＞RF频率)也可以是低边注频(LO频率＜RF频率)。如果IF频率WIF等于LO频率，则WLO小于RF频率WRF。因此经过降频转换后的信号可以含有大于零的IF频率(高端注频)或者小于零的IF频率(低端注频)。
因此，本发明提出一种新的在带通滤波器内实现可反向IQ极性以便适应高端或低端注频的信号滤波系统和方法。
发明内容
本发明的实施例在带通滤波器中结合可逆IQ极性能力，因此能够滤除高端或低端注频信号。
在本发明的一个实施例中提出一种信号滤波系统，包括混频器和带通滤波器。所述混频器将接收的信号降频转换成IF频率(WIF)，然后所述与滤波器通信连接的带通滤波器进行信道选择并滤除掉任何不需要的信号。如果IF频率是正的，所述带通滤波器的中心频率为正值(WC＝WIF＞0)。如果IF频率是负的，可对所述带通滤波器进行编程，使之具有负中心频率(WC＝WIF＜0)。
在本发明的一个实施例中，提出一种信号滤波方法包括将接收到的信号降频转换成IF频率；依据IF频率的正负极性将带通滤波器的中心频率编程为正值或负值；对该信号进行滤波。
根据本发明的一个方面，提出一种信号滤波方法，包括降频转换接收的信号；若降频转换后的信号具有负极性频率，将带通滤波器的中心频率从正值转换至负值；对所述信号进行滤波。
优选地，所述转换包括反向所述带通滤波器的IQ极性。
优选地，所述反向包括在与带通滤波器的Q输入端连接的切换设备中进行交叉耦合转换。
优选地，所述转换保留带通滤波器的I输入端的极性。
优选地，所述转换将中心频率从正值转换成为负值。
优选地，所述带通滤波器包括两个相互间耦合的低通滤波器。
根据本发明的一个方面，提出一种信号滤波系统，包括降频转换接收信号的装置；若降频转换后的信号具有负频率时将带通滤波器的中心频率从正值变换为负值的装置；对所述信号进行滤波的装置。
根据本发明的一个方面，提出一种信号滤波系统，包括
混频器，其能够降频转换接收的信号；带通滤波器，与所述混频器通信连接，若降频转换后的信号具有负频率时，所述带通滤波器能够将其中心频率从正值变换为负值，并能够对所述信号进行滤波。
优选地，所述带通滤波器通过反向转换带通滤波器的IQ极性来转换其中心频率。
优选地，所述反向转换包括在连接至一带通滤波器的Q输入端的开关设备中的进行交叉耦合转换。
优选地，转换中心频率时，所述带通滤波器保留I输入端的极性。
优选地，所述带通滤波器通过将中心频率从正值转换成为负值来实现中心频率的转换。
优选地，所述带通滤波器包括两个相互间耦合的低通滤波器。
本发明的非限制及非详尽的实施例将参考下面的附图进行描述，其中，除非另有说明，各个视图中的相同参考标号代表相同部分。
图1为本发明一实施例的网络系统方框图；图2为本发明中一接收器的方框图；图3A-3D为基于降频转换频率的BPF中心频率示意图；图4为图2所示的接收器IF部分的信道选择滤波器(带通滤波器)的示意图；图5A及5B为当极性未被反向转换时BPF的开关设备的示意图；图6A及6B为没有进行极性及BPF中心频率反向转换的BPF信号流程图；图7A及7B为当极性未被反向时BPF的开关设备的示意图；
图8A及8B为没有进行极性及BPF中心频率反向转换的BPF信号流程图；图9A及9B分别为没有或具有反向极性的中心频率的仿真图；图10为通过反向转换极性来改变BPF中心频率的方法的流程图。
具体实施例方式
以下对本发的描述使本技术领域的普通技术人员能够实现和使用本发明，并在文中提供了本发明的具体应用和其要求。该实施例的各种修改对那些本领域的技术人员来说是很明显的，此处所定义的普通原理可被应用于其它实施例及应用中而不脱离本发明的精神及范围。这样，本发明不仅限于所揭示的实施例，其范围是本申请所揭示的原理、特征及技术所组成的最宽范围。
图1为本发明一实施例中网络系统10的方框图。所述系统10包括多个基站和/或接入点12-16、多个无线通信设备18-32和网络硬件部件34。所述无线通信设备18-32可以是膝上型计算机18及26、个人数字助理主机20及30、个人计算机主机24及32和/或蜂窝电话主机22及28。
所述基站或接入点12通过局域网连接36、38及40可操作地与网络硬件34连接。所述网络硬件34，可以是路由器、开关、电桥、调制解调器、系统控制器等等，为通信系统10提供广域网连接42。每个基站或接入点12-16具有对应的天线或天线陈列以与其区域内的无线通信设备进行通信。所述无线通信设备一般都要向特定的基站或接入点12-14登记以便从通信系统10处接收服务。直接连接(即点对点通信)的情况下，无线通信设备之间通过分配的信道直接通信。
基站一般用于蜂窝电话系统及相似类型的系统，而接入点被用于家庭内或建筑物内的无线网络。不管无线通信系统是什么特定类型，每个无线通信设备均包括一内置的无线电设备和/或与一无线电设备连接。所述无线电设备包括一可以调整功率放大器输出功率的发送器，具有减少功率要求的特性，因而能够延长相关电源的寿命。
图2为具有低中频的接收器200的电路图，在本实施例中所述低中频率为100KHz。天线205与低噪声放大器(LNA)210连接，所述放大器210与降频转换器(混频器)220及255连接。所述降频转换器220及255分别与带通滤波器(BPFs)230及235连接，所述带通滤波器230及235分别与可编程增益放大器240及245连接。所述增益放大器240及245分别向基带数字处理电路285和290输出模拟信号。进一步地，LO发生器280与降频转换器220及225连接。宽带无线信号强度指示器(WRSSI)215连接于所述降频转换器220及225和带通滤波器230及235之间。
所述天线205接收信号并将信号传递给LNA 210，所述LAN210放大接收的信号并传递给降频转换器220及225对接收的信号进行降频转换。所述BPF230及235从选择的频带中判别出不想要的频率。所述BPF 230及235也执行信道选择以在像频抑制及DC偏移量抑制间进行折衷处理，并进一步执行增益函数。
在本发明的一个实施例中，每个BPF 230及235可以包括如下面的表I所示的3个双二阶。
表I(100KHz中心频率)每个BPF 230及235可以具有30dB、20dB、10dB及0dB的增益设置。IF的中心频率可为112KHz、108KHz、104KHz及100KHz。进一步地，所述BPF 230及235可改变IQ的极性，以下将会进行进一步的讨论。改变IQ极性的控制字如下表II所示。
表II(IQ极性的控制字)控制字将改变耦合电阻410的值，如图4中Rx所示，并改变信道选择滤波器400的IF频率。改变BPF 230及235的信道选择(频率选择)的控制字如下表III所示。
表III控制字还可以通过改变Rf及Ri(如图4所示)的值来改变带通滤波器230及235的增益。在本发明的一个实施例中，BPF 230及235能够获得以10db为分段的从0db到30db的增益。改变增益的控制字如下表IV所示。本技术领域的普通技术人员可以理解该增益设置并不仅限于表IV中所示的数值。
表IV所述LO发生器280决定如何将天线205接收的输入RF信号降频至100KHz。所述PGA 240及245增加BPF 230及235输出的增益。所述基带数字处理电路285及290将来自PGA 204及245的模拟信号转换成数字数据并确定电流增益是否是充足的(如信噪比是否太低)。然后所述基带数字处理电路285及290通过改变Rf及Ri(如图4所示)相应地调整BPF 230及235的增益函数。在本发明的一个实施例中，所述接收器200可含有测量电路(图中未示出)来代替基带数字处理电路285及290或作为基带数字处理电路285及290的附加部分，用于测量滤波信号的DC偏移量抑制和像频抑制并反馈给BPF230及235，以便选择新的IF频率，在DC偏移量抑制和像频抑制两者间取得更好的折衷。
图3A-3D为基于降频转换频率的BPF中心频率示意图。如图3A所示，当Wlo(LO频率)比Wrf(接收的频率)大时，Wif＝Wlo-Wrf，为正值。相应地，需要具有正中心频率的BPF对Wif进行滤波。进一步地，如图3C所示，当Wlo＜Wrf时，Wif＝Wlo-Wrf，为负值，则必须要有具有负中心频率的BPF。
对于低通滤波器yx=Gain1+jωωo,]]>其中ω0为角隅频率。
对于带通滤波器yx=Gain1+j(ω-ωc)ωo,]]>其中ωc为中心频率。
对于信道选择滤波器等效电路600(如图6A所示)yx=GainjWWo+1-j2Q=Gain1+j(ωωo-2Q)=Gain1+jω-2Qωoωo=Gain1+jω-ωcωo]]>ωo=1RfC]]> Q=ωc2ωo]]>Gain=RfRi]]>相反，对于信道选择滤波器等效电路800(如图8A所示)yx=GainjWWo+1+j2Q=Gain1+j(ωωo+2Q)=Gain1+jω+2Qωoωo=Gain1+jω+ωcωo]]>
ωo=1RfC]]> Q=ωc2ωo]]>Gain=RfRi]]>yx=Gain1+j(ω+ωc)ωo]]>所述滤波器400为有源RC滤波器，能完成高动态范围内的滤波。所述滤波器400包括两个具有交叉耦合可变电阻410的交叉耦合低通滤波器，每一个可变电阻的阻抗为Rx。如前所述，Rx的变化使带通滤波器IF频率进行升频或降频改变。具体实施例中滤波器400的IF频率与Rx成反比。另外，反馈电阻Rf与输入电阻Ri的变化将使滤波器400的增益发生改变，所述增益等于Rf/Ri。
一开始Rf与Ri被设置为默认值(如零增益)，增益亦是如此。经过滤波及放大(通过PGA 240、245)之后，所述基带数字处理电路285及290基于信噪比确定所述增益是否足够。如果由于BPF230或235噪声正被放大，所述增益不充分，则所述基带数字处理电路285及290提供反馈给BPF230及235，调整Rf与Ri以增加BPF230或235内的增益。
为了反向极性以将BPF 400中心频率从正值转换为负值，所述BPF 400含有开关设备420及430。所述开关设备420连接至第一LPF的输入端，所述第一LPF与第二LPF交叉耦合形成BPF 400。所述开关设备430与第二LPF连接。在本发明的一个实施例中，所述BPF 400不包括开关设备420。开关设备420及430均包括4个开关s1-s4。每个开关设备420及430的开关s2及s3能够实现输入的交叉耦合而开关s1及s4能实现直接输入而无需交叉耦合。具体实施例中，所述开关设备420的开关s2及s3反向VIIP及VIIN的输入，而所述开关设备430的开关s2及s3反向VQIP及VQIN的输入。
图5A及5B为未反向极性时(即IQ_选择＝1)所述BPF 400的开关设备420及430的示意图。当极性未被反向时(如BPF 400的中心频率为正值)，开关设备420及430两者的开关s1及s4均被激活以使信号无需交叉耦合直接传输至BPF 400。因而Iout＝Iin且Qout＝Qin。
图6A及6B为未反向极性和BPF中心频率时的BPF 400的信号流程图。当IQ_选择＝1时，BPF 400的信号流程图为图6A所示的电路600。因此，BPG的中心频率是正的，如图7B所示。
图7A及7B为反向极性(即IQ_选择＝0)时BPF 400的开关设备420及430的示意图。当极性被反向(如BPF 400中心频率为负)时，所述开关设备420的开关s1及s4被激活以使信号无需交叉耦合直接传输至BPF 400。所述开关设备430的开关s2及s3被激活以实现交叉耦合，从而反向Qin的输入。因此Iout＝Iin且Qout＝-Qin。
图8A及8B为具有反向极性和BPF中心频率的BPF 400的信号流程图。当IQ_选择＝0时，所述BPF 400的信号流程图为图8A所示的电路800。因此，BPG的中心频率是负的，如图8B所示。
图9A及9B分别为没有和具有反向极性的BPF 400的中心频率的仿真图。当IQ_选择＝1时(高端注频)，BPF 400的中心频率为正，如图9A所示。当IQ_选择＝0时(低端注频)，BPF 400的中心频率为负，如图9B所示。因而所述BPF 400即能对高端低频进行滤波也能对低端注频进行滤波。
图10为通过反向极性改变BPF的中心频率的方法1000的流程图。首先，外差接收器决定(1010)使用高端注频或低端注频。如果(1020)确定使用高端注频，则设置Wlo高于Wrf，Wif大于0。相应地IQ_选择被设置(1030)为1使BPF的中心频率为正值。否则如果使用低端注频，则设置Wlo低于Wrf，Wif小于0。相应地，IQ_选择被设置(1040)为0从而使BPF的中心频率为负。然后所述方法1000结束。
上述对本发明实施例的描述仅仅是举例说明，对上述实施例和方法的其他改变和修改均可能是根据上述公开的内容进行的。本发明的各部件可使用编程的通用数字计算机来实现，也可使用特定的应用集成电路，或使用现有部件和电路相互连接构成的网络。连接可通过有线的、无线的或调制解调器等来实现。本发明并不仅限于本申请中所描述的实施例，而由本申请中的权利要求来进行限制。
相关申请的交叉参考本申请是申请号为10/813,270，申请日为2004年3月31日，名称为“在DC偏移抑制及像频抑制间实现折衷的可编程IF频率滤波器”，发明人为Meng-AnPan的美国专利申请的部分延续申请，并以该申请为参考文件。
权利要求
1.一种信号滤波方法，所述方法包括降频转换接收的信号；若降频转换后的信号具有负极性频率，将带通滤波器的中心频率从正值转换至负值；对所述信号进行滤波。
2.根据权利要求1所述的信号滤波方法，其特征在于，所述转换包括反向所述带通滤波器的IQ极性。
3.根据权利要求2所述的信号滤波方法，其特征在于，所述反向包括在与带通滤波器的Q输入端连接的切换设备中进行交叉耦合转换。
4.根据权利要求3所述的信号滤波方法，其特征在于，所述转换保留带通滤波器的I输入端的极性。
5.根据权利要求1所述的信号滤波方法，其特征在于，所述转换将所述中心频率从正值转换成为负值。
6.根据权利要求1所述的信号滤波方法，其特征在于，所述带通滤波器包括两个相互间耦合的低通滤波器。
7.一种信号滤波系统，所述系统包括降频转换接收信号的装置；若降频转换后的信号具有负频率时将带通滤波器的中心频率从正值变换为负值的装置；对所述信号进行滤波的装置。
8.一种信号滤波系统，所述系统包括混频器，其能够降频转换接收的信号；带通滤波器，与所述混频器通信连接，若降频转换后的信号具有负频率时，所述带通滤波器能够将其中心频率从正值变换为负值，并能够对所述信号进行滤波。
9.根据权利要求8所述的信号滤波系统，其特征在于，所述带通滤波器通过反向转换带通滤波器的IQ极性来转换其中心频率。
10.根据权利要求9所述的信号滤波系统，其特征在于，所述反向转换包括在连接至一带通滤波器的Q输入端的开关设备中的进行交叉耦合转换。
全文摘要
本发明提出一种新的在带通滤波器内实现可反向IQ极性以便适应高端或低端注频的信号滤波系统和方法。所述信号滤波系统包括降频转换接收信号的装置；若降频转换后的信号具有负频率时将带通滤波器的中心频率从正值变换为负值的装置；对所述信号进行滤波的装置。本发明能够反向带通滤波器的IQ极性，以实现带通滤波器对具有高端注频或低端注频的信号进行滤波。
文档编号H03D3/00GK1716789SQ20051007878
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月13日 优先权日2004年6月14日
发明者潘蒙安 申请人:美国博通公司