CN102932021A - 下变频装置及其实现方法、接收机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于接收机的下变频装置及其实现方法，属于移动通信领域。其中，该下变频装置，用于对接收机天线接收到的第一射频信号进行下变频，所述下变频装置包括：控制模块，用于根据所述第一射频信号的功率输出控制信号；增益处理模块，用于根据所述控制信号对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号；下变频模块，用于将所述第二射频信号下变频到中频频率，并输出中频信号。本发明的技术方案提供了一种能够降低接收机的功耗的下变频装置及其实现方法。

Description

下变频装置及其实现方法、接收机

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别是指一种应用于接收机的下变频装置及其实现方法。

背景技术

随着通讯事业的发展，产品的多模应用和产品支持载频数的增加已经成为目前通讯技术的主要设计目标。对于多通讯制式的融合使用，在射频硬件部分的电路设计中，器件的性能要满足最严格的指标。

在多模系统中不同制式对接收机线性要求不同，为了满足多模的需求，传统的接收机要按照最严格的要求设计。传统的接收机主要是由增益衰减单元，增益放大单元和有变频增益的下变频模块组成，当多模系统中同时包括LTE和GSM等制式时，由于GSM制式对接收机的增益动态范围和线性指标都较其他制式要高，这样接收机需要按照GSM制式的要求设计，增益衰减单元对射频信号的衰减比较大。当接收机用在如LTE等对线性要求较低的制式时，在增益衰减单元对输入的射频信号进行增益衰减之后，还需要利用增益放大单元对衰减后的射频信号进行增益放大，这样先衰减再放大的行为不仅导致增益的浪费，还增加了接收机的功耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够降低接收机的功耗的下变频装置及其实现方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种下变频装置，用于对接收机天线接收到的第一射频信号进行下变频，所述下变频装置包括：

控制模块，用于根据所述第一射频信号的功率输出控制信号；

增益处理模块，用于根据所述控制信号对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号；

下变频模块，用于将所述第二射频信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

进一步地，所述下变频装置还包括：

镜像频率改善模块，用于对所述第二射频信号进行滤波；

所述下变频模块还用于将所述镜像频率改善模块输出的信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

进一步地，所述增益处理模块包括：

增益放大单元，用于根据所述控制信号对所述第一射频信号进行增益放大或将所述第一射频信号直接输出；

增益衰减单元，用于根据所述控制信号对所述增益放大单元输出的信号进行功率衰减。

进一步地，所述控制模块具体用于在所述第一射频信号的功率大于预设阈值时，输出第一控制信号至所述增益处理模块；

所述增益放大单元具体用于根据所述第一控制信号将所述第一射频信号直接输出至所述增益衰减单元；

所述增益衰减单元具体用于根据预设的衰减量对所述第一射频信号进行功率衰减。

进一步地，所述控制模块具体用于在所述第一射频信号的功率不大于预设阈值时，输出第二控制信号至所述增益处理模块；

所述增益放大单元具体用于根据所述第二控制信号对所述第一射频信号进行预设倍数的增益放大；

所述增益衰减单元具体用于对所述增益放大单元输出的信号进行0dB的功率衰减。

本发明实施例还提供了一种接收机，包括如上所述的用于对接收机天线接收到的射频信号进行下变频的下变频装置。

本发明实施例还提供了一种下变频的实现方法，用于对接收机天线接收到的第一射频信号进行下变频，所述实现方法包括：

下变频装置检测接收机天线接收到的第一射频信号的功率；

所述下变频装置根据所述第一射频信号的功率对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号；

所述下变频装置将所述第二射频信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

进一步地，所述下变频装置将所述第二射频信号下变频到中频频率之前还包括：

所述下变频装置对第二射频信号进行滤波。

进一步地，所述下变频装置根据所述第一射频信号的功率对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号包括：

所述下变频装置在所述第一射频信号的功率大于预设阈值时，根据预设的衰减量对所述第一射频信号进行功率衰减，得到第二射频信号。

进一步地，所述下变频装置根据所述第一射频信号的功率对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号包括：

所述下变频装置在所述第一射频信号的功率不大于预设阈值时，对所述第一射频信号进行预设倍数的增益放大，得到第二射频信号。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，在满足多制式系统指标的情况下，能够根据接收到的不同射频信号的功率，动态地决定对射频信号进行增益放大或增益衰减，避免了对射频信号先衰减再放大的行为，能够降低整个接收机的功耗。

附图说明

图1为本发明实施例的下变频装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的下变频的实现方法的流程示意图；

图3为本发明实施例的下变频的实现方法的另一流程示意图；

图4为本发明实施例的下变频装置应用于FDD和TDD系统时的示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中在多模系统中，先衰减再放大的行为不仅导致增益的浪费，还增加了接收机的功耗的问题，提供一种能够降低接收机的功耗的下变频装置及其实现方法、接收机。

图1为本发明实施例的下变频装置的结构示意图，如图1所示，本实施例包括：

控制模块10，用于根据第一射频信号的功率输出控制信号；

增益处理模块12，用于根据控制信号对第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号；

下变频模块14，用于将第二射频信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

进一步地，如图1所示，下变频装置还包括：

镜像频率改善模块16，用于对增益处理模块12输出的第二射频信号进行滤波；

下变频模块14还用于将镜像频率改善模块16输出的信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

如图1所示，增益处理模块12包括：

增益放大单元11，用于根据控制信号对第一射频信号进行增益放大或将第一射频信号直接输出；

增益衰减单元13，用于根据控制信号对增益放大单元11输出的信号进行功率衰减。

其中，控制模块10具体用于在第一射频信号的功率大于预设阈值时，输出第一控制信号至增益处理模块12；

增益放大单元11具体用于根据第一控制信号将第一射频信号直接输出至增益衰减单元13；

增益衰减单元13具体用于根据预设的衰减量对第一射频信号进行功率衰减。

控制模块10具体用于在第一射频信号的功率不大于预设阈值时，输出第二控制信号至增益处理模块12；

增益放大单元11具体用于根据第二控制信号对第一射频信号进行预设倍数的增益放大；

增益衰减单元13具体用于对增益放大单元11输出的信号进行0dB的功率衰减。

本发明实施例还提供了一种下变频的实现方法，即上述下变频装置的工作方法，用于对接收机天线接收到的第一射频信号进行下变频，如图2所示，该实现方法包括：

步骤201：下变频装置检测接收机天线接收到的第一射频信号的功率；

步骤202：下变频装置根据第一射频信号的功率对第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号；

步骤203：下变频装置将第二射频信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

进一步地，步骤203之前还包括：下变频装置对第二射频信号进行滤波。

下面结合图3对本发明的下变频装置用在GSM制式的工作流程进行进一步地介绍，具体包括以下步骤：

步骤301：下变频装置检测接收机接收到的第一射频信号的功率大小；

步骤302：下变频装置判断第一射频信号的功率是否大于预设阈值，如果是，转向步骤303；如果否，转向步骤306；

在下变频装置判断第一射频信号的功率大于预设阈值时，此时接收机接收到的干扰信号较大，对系统的线性要求较高，转向步骤303；在下变频装置判断第一射频信号的功率不大于预设阈值时，此时对接收机的线性要求较低，转向步骤306。

步骤303：控制模块确定下变频装置的工作模式为高线性工作模式，提高接收机抵抗大干扰信号的能力；

其中，控制模块具体可以为SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）控制模块，通过SPI与增益衰减单元和增益放大单元连接，通过SPI控制开关切换增益放大单元和增益衰减单元的偏压电路控制增益衰减单元和增益放大单元的工作状态。

步骤304：控制模块控制增益放大单元处于旁路状态，对接收到的第一射频信号进行直通处理，同时将增益放大单元下电；

步骤305：设置合适的衰减量，对第一射频信号进行功率衰减。

根据接收机天线接收到的第一射频信号的功率大小设置合适的衰减量，保证接收机模数转换模块不饱和，对第一射频信号适度的功率衰减，在对第一射频信号进行功率衰减得到第二射频信号之后，再对第二射频信号进行下变频得到中频信号。

步骤306：控制模块确定下变频装置的工作模式为低功耗工作模式，节约接收机的功耗；

其中，控制模块具体可以为SPI控制模块，通过SPI与增益衰减单元和增益放大单元连接，通过SPI控制开关切换增益放大单元和增益衰减单元的偏压电路控制增益衰减单元和增益放大单元的工作状态。

步骤307：控制模块控制增益放大单元对第一射频信号进行放大；

步骤308：控制模块将增益衰减单元的衰减量设为0dB，对经过增益放大的第一射频信号0dB衰减得到第二射频信号之后，再对第二射频信号进行下变频得到中频信号。

进一步地，在执行上述步骤304和307后，还可以利用镜像频率改善模块，对经过增益放大的射频信号进行滤波处理，然后执行步骤305和308。

本发明的下变频装置将增益放大单元放置在增益衰减单元的前面，如图1所示，在需要小增益时直接先将增益放大单元旁路再适当地调整增益衰减单元，如此则不会造成增益的浪费而且减轻了混频器的线性压力，并且能够获得更优的噪声系数提高灵敏度指标；本装置有低功耗和高线性两种工作模式，可以通过SPI控制进行不同工作模式下的切换，降低了接收机的功耗。另外现有的接收机增益动态仅来源于接收机内使用的功率衰减模块的衰减范围，使用本发明的下变频装置，使得接收机的增益动态包括了增益衰减单元和带旁路的增益放大单元，为接收机提供较大的增益动态范围；并且本发明的下变频装置适用于多种制式中，提高了器件的集成度，节省了PCB成本和器件成本，降低了接收机的成本。

本发明还提供了一种接收机，包括如上所述的下变频装置，用于对接收机天线接收到的射频信号进行下变频。

图4显示了本发明的下变频装置应用于FDD（Frequency DivisionDuplexing，频分双工）和TDD（Time Division Duplexing，时分双工）系统时的示意图。

其中，FDD系统要求接收机灵敏度下噪声系数指标较高，因此需要在该下变频装置前放置一个大增益低噪声放大模块，保证总的噪声系数不随其他因素的变化而变化。在小功率射频信号输入时，本发明的下变频装置工作在最大增益状态和低功耗工作模式；在大功率干扰信号输入时，本发明的下变频装置中的增益放大单元旁路只进行信号的衰减和变频，对于GSM制式小信号输入时该下变频装置处于低功耗模式，大互调信号输入时该下变频装置处于高线性工作模式，对于LTE和UMTS制式该下变频装置工作在低功耗工作模式，就可以满足系统指标要求，节约线性和功耗。

在下变频装置应用于不同的系统中时，可以灵活的使用镜频抑制模块进行链路设计以满足要求，镜频抑制模块可以按照图1中的位置放置，也可以放置到该下变频装置的前面，在射频信号进入下变频装置之前对射频信号进行滤波。

该下变频装置在TDD系统中有两种应用方式：

第一种：由于TDD系统要求增益和噪声系数指标较低，因此可以在该装置前面放置一个单级15dB增益的LNA（低噪声放大器）。在小功率射频信号输入时，该下变频装置工作在最大增益状态，且该下变频装置的下变频模块可以工作在低功耗模式，满足系统要求。在大功率射频信号输入时，TDD对系统的线性指标要求也不高，该下变频装置的增益放大单元旁路，且该下变频装置可以一直工作在低功耗模式就可以满足要求。

第二种：该下变频装置前面仍旧放置一个30dB增益的LNA，但是该下变频装置中的增益放大单元一直旁路。在小功率射频信号输入时，该下变频装置的增益放大单元旁路，下变频模块可以工作在低功耗模式。在大功率射频信号输入时，该下变频装置的增益放大单元旁路，下变频模块还可以工作在低功耗模式，只通过增益衰减单元来调整增益。

本发明的下变频装置适用于TDD和FDD制式，可以实现TDD和FDD共平台的需求；本发明的下变频装置在FDD制式下，增加增益放大单元的旁路功能，在需要接收机的线性指标较好时可以旁路增益放大单元，降低了增益放大器的线性指标又节省功耗，同时满足多制式要求。本发明通过集成技术提高了器件集成度的同时，节省了PCB成本和器件成本、降低了设计的复杂程度，在一定程度上提高了收发信机的成本优势，提升了产品的可靠性。

此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同物理上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上（包括在不同存储设备上），并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成（VLSI）电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种下变频装置，用于对接收机天线接收到的第一射频信号进行下变频，其特征在于，所述下变频装置包括：

控制模块，用于根据所述第一射频信号的功率输出控制信号；

增益处理模块，用于根据所述控制信号对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号；

下变频模块，用于将所述第二射频信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

2.根据权利要求1所述的下变频装置，其特征在于，所述下变频装置还包括：

镜像频率改善模块，用于对所述第二射频信号进行滤波；

所述下变频模块还用于将所述镜像频率改善模块输出的信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

3.根据权利要求1或2所述的下变频装置，其特征在于，所述增益处理模块包括：

增益放大单元，用于根据所述控制信号对所述第一射频信号进行增益放大或将所述第一射频信号直接输出；

增益衰减单元，用于根据所述控制信号对所述增益放大单元输出的信号进行功率衰减。

4.根据权利要求3所述的下变频装置，其特征在于，

所述控制模块具体用于在所述第一射频信号的功率大于预设阈值时，输出第一控制信号至所述增益处理模块；

所述增益放大单元具体用于根据所述第一控制信号将所述第一射频信号直接输出至所述增益衰减单元；

所述增益衰减单元具体用于根据预设的衰减量对所述第一射频信号进行功率衰减。

5.根据权利要求3所述的下变频装置，其特征在于，

所述控制模块具体用于在所述第一射频信号的功率不大于预设阈值时，输出第二控制信号至所述增益处理模块；

所述增益放大单元具体用于根据所述第二控制信号对所述第一射频信号进行预设倍数的增益放大；

所述增益衰减单元具体用于对所述增益放大单元输出的信号进行0dB的功率衰减。

6.一种接收机，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的用于对接收机天线接收到的射频信号进行下变频的下变频装置。

7.一种下变频的实现方法，用于对接收机天线接收到的第一射频信号进行下变频，其特征在于，所述实现方法包括：

下变频装置检测接收机天线接收到的第一射频信号的功率；

所述下变频装置根据所述第一射频信号的功率对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号；

所述下变频装置将所述第二射频信号下变频到中频频率，并输出中频信号。

8.根据权利要求7所述的下变频的实现方法，其特征在于，所述下变频装置将所述第二射频信号下变频到中频频率之前还包括：

所述下变频装置对第二射频信号进行滤波。

9.根据权利要求7或8所述的下变频的实现方法，其特征在于，所述下变频装置根据所述第一射频信号的功率对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号包括：

所述下变频装置在所述第一射频信号的功率大于预设阈值时，根据预设的衰减量对所述第一射频信号进行功率衰减，得到第二射频信号。

10.根据权利要求7或8所述的下变频的实现方法，其特征在于，所述下变频装置根据所述第一射频信号的功率对所述第一射频信号进行增益放大或功率衰减，得到第二射频信号包括：

所述下变频装置在所述第一射频信号的功率不大于预设阈值时，对所述第一射频信号进行预设倍数的增益放大，得到第二射频信号。

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