專利名稱：雙正交Hartley鏡像抑制接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種接收機，尤其涉及一種雙正交Hartley鏡像抑制接收機，屬于無線 接收機RF前端系統(tǒng)架構(gòu)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在無線接收機結(jié)構(gòu)中，由于RF信號是處于高頻的微弱信號，在這個頻率上直接進行解調(diào) 很困難，所以一般將接收到的RF信號下變頻到中頻(IF)，然后在中頻進行解調(diào)。但是下變 頻會帶來鏡像干擾信號的問題，這樣就對有用信號的解調(diào)帶來了困難。 一般情況下，會在混 頻前，讓射頻信號先通過一個鏡像抑制濾波器后再混頻，這樣就能大大減弱了鏡像的干擾。 但是由于這類濾波器工作在高頻，并且價格昂貴而且難以集成，因此，為了解決鏡像抑制問 題，多年來，人們一直在探討研究新的無線接收機RF前端拓撲結(jié)構(gòu)。
Hartley鏡像抑制接收機結(jié)構(gòu)是Hartley在1928年提出的，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。在該結(jié) 構(gòu)中，天線接收經(jīng)低噪放后的輸入信號RF^通過兩個混頻器與互為正交的本振信號LOI和LOQ 混頻，分別產(chǎn)生同相的I信號和正交的Q信號，然后這兩路信號分別通過兩個低通濾波器后 產(chǎn)生信號L和信號Qi，信號Q,再通過一個90度移相器產(chǎn)生信號Q2，接下來信號02和L通過 加法器相加就得到了所需要的中頻輸出信號IF。ut，鏡像信號由于相加抵消得到抑制。
但是，Hartley接收機結(jié)構(gòu)的主要缺點是對失配非常敏感，其失配來源有以下幾種
1、 本振信號L0的增益和相位的失配；
2、 上下兩個信號通道上的混頻器，低通濾波器和二端口加法器造成的失配；
3、 90度移相器造成的附加誤差。
由于這些失配的存在，使得鏡像信號并沒有完全抵消，那么在中頻位置就會有鏡像干擾 信號的存在，從而難以滿足系統(tǒng)對鏡像信號的抑制要求。由于本振信號和混頻器工作在高頻， 其相位失配和幅度失配更加難以控制，因此其失配對鏡像抑制性能的影響尤為嚴重。
因此，正是因為對匹配的嚴格要求，所以大大限制了該接收機結(jié)構(gòu)的使用。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型為解決傳統(tǒng)Hartley接收機對失配敏感的問題而提出一種鏡像抑制性能強的 雙正交Hartley鏡像抑制接收機。
本實用新型的雙正交Hartley鏡像抑制接收機，其結(jié)構(gòu)包括正交信號發(fā)生器、四個混 頻器、兩個加法器、減法器、90度移相器及兩個低通濾波器，其中正交信號發(fā)生器接收輸 入信號RFIN，正交信號發(fā)生器的同相信號輸出端分別連接第一混頻器和第二混頻器的輸入端， 正交信號發(fā)生器的正交信號輸出端分別連接第三混頻器和第四混頻器的輸入端，第一混頻器 和第四混頻器均接收第一本振信號LOI，第二混頻器和第三混頻器均接收第二本振信號LOQ， 第一混頻器和第三混頻器的輸出端均連接第一加法器的輸入端，第一加法器的輸出端串接第 一低通濾波器后連接第二加法器的輸入端，第二混頻器和第四混頻器的輸出端均連接減法器 的輸入端，減法器的輸出端依次串接第二低通濾波器和90度移相器后連接第二加法器的輸入 端，第二加法器輸出中頻輸出信號IF。uT。
本實用新型與傳統(tǒng)的Hartley接收機相比，其鏡像抑制性能對正交信號發(fā)生器、本振信 號LO及混頻器的增益和相位失配變得很不敏感，從而大大提高了鏡像抑制性能，具體表現(xiàn)如 下
(i)極大地提高了對相位失配的鏡像抑制比
3UOC (2)
傳統(tǒng)Hartley接收機結(jié)構(gòu)和雙正交Hartley結(jié)構(gòu)對相位失配的鏡像抑制比(/i / )分別
為
(l + cosA0) (1-cosAP)
其中A^為傳統(tǒng)Hartley接收機本振信號LO的相位失配c (1 + cosA響+ cosA《) (l-cosA響-cosA《) 其中A《、A《分別為本實用新型中正交信號發(fā)生器和本振信號LO的相位失配。
從方程(2)可看出，對數(shù)中的分子為(l + cosA《)(l + cosA《)，由于A《、A《為小量， 因此分子接近為4，比方程(1)中的分子大了近一倍，另外由于l-cosA《和l-cosA《均為
小量，兩者相乘，其趨近于零的速度大大增加，由此可見與方程(1)相比，本實用新型的鏡 像抑制比對相位誤差的敏感度大大降低。 (ii )對幅度失配的鏡像抑制比提高了 6dB
傳統(tǒng)Hartley結(jié)構(gòu)和雙正交Hartley結(jié)構(gòu)對幅度失配的鏡像抑制比()分別為
縱脇,201og(T) (3) 4 + ，
置—=20log(^^) (4)
其中、 A^'分別為傳統(tǒng)Hartley接收機結(jié)構(gòu)和本實用新型雙正交Hartley結(jié)構(gòu)正交通道 的幅度失配。
從方程(3)和(4)可以看出，和傳統(tǒng)Hartley接收機結(jié)構(gòu)相比，本實用新型的雙正交 Hartley結(jié)構(gòu)的鏡像抑制比對幅度失配提高了 6dB。


圖1是傳統(tǒng)Hartley接收機的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型中相關(guān)信號的頻域電原理圖。
圖4是本實用新型的實現(xiàn)原理圖。
圖5是單端轉(zhuǎn)差分信號電路原理圖。
圖6是兩階rc多相濾波器電路原理圖。
圖7是吉爾伯特(Gilbert)混頻器電路原理圖。
圖8是差分轉(zhuǎn)單端信號電路原理圖。
圖9是加法器電路原理圖。
圖IO是減法器電路原理圖。
圖11是低通濾波器電路原理圖。
圖12是90度移相器電路原理圖。
圖2 圖4中標號名稱l u、 12均為正交信號發(fā)生器；21 24分別為第一、第二、 第三、第四混頻器；31、 32分別為第一和第二加法器；4為減法器；51、 52分別為第一和第 二低通濾波器；6為90度移相器；61、 62均為單端轉(zhuǎn)差分電路；71 74均為差分轉(zhuǎn)單端電 路。
具體實施方式
如圖1所示是傳統(tǒng)的單正交Hartley接收機結(jié)構(gòu)。
如圖2所示是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，它是在傳統(tǒng)的Hartley鏡像抑制接收機的基礎(chǔ)
4上采用雙正交下變頻結(jié)構(gòu)取代原來的單正交下變頻結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)包括:.正交信號發(fā)生器1、 四個混頻器、兩個加法器、減法器4、 90度移相器6及兩個低通濾波器，正交信號發(fā)生器1 的I信號(同相信號)輸出端分別連接第一混頻器21和第二混頻器22.的輸入端，正交信號 發(fā)生器1的Q信號(90度正交信號)輸出端分別連接第三混頻器23和第四混頻器24的輸入 端，第一混頻器21和第三混頻器23的輸出端均連接第一加法器31的輸入端，第一加法器 31的輸出端串接第一低通濾波器51后連接第二加法器32的輸入端，第二混頻器22和第四 混頻器24的輸出端均連接減法器4的輸入端，減法器4的輸出端依次串接第二低通濾波器 52和90度移相器6后連接第二加法器32的輸入端。
本實用新型的工作過程為天線接收經(jīng)低噪放后的輸入信號R^通過正交信號發(fā)生器1 后產(chǎn)生兩路信號，即I信號和Q信號，I信號輸入第一和第二混頻器，Q信號輸入第三和第四 混頻器，第一和第四混頻器接收信號LOI，第二和第三混頻器接收信號LOQ (L0I和L0Q為互 為正交的本振信號)，四個混頻器將輸入的I信號或Q信號與本振信號LOI或LOQ混頻，混頻 后依次輸出I-I、 I-Q、 Q-Q和Q-I四路信號，將I-I和Q-Q信號通過第一加法器31相加再通 過第一低通濾波器51得到的信號輸入第二加法器32，將I-Q和Q-I信號通過減法器4相減 再依次通過第二低通濾波器52和90度移相器6得到的信號也輸入第二加法器32，第二加法 器32將兩路信號相加，此時鏡像信號被抵消，得到需要的中頻輸出信號IF。uT。
如圖3所示是本實用新型中相關(guān)信號的頻域電原理圖。
如圖4所示是本實用新型的實現(xiàn)原理圖，其可以作為收音機中接收芯片的射頻前端系統(tǒng) 架構(gòu)。在本實現(xiàn)中，由于信號釆用差分結(jié)構(gòu)，所以需要單端轉(zhuǎn)差分和差分轉(zhuǎn)單端電路單元。
它主要由以下的模塊構(gòu)成單端轉(zhuǎn)差分電路61和62;正交信號發(fā)生器11和12;混頻器21、
22、 23和24;差分轉(zhuǎn)單端電路71、 72、 73和74;加法器31和32;減法器4;低通濾波器 51和52。下面將說明雙正交Hartley接收機的以上所述模塊的實現(xiàn)。
1) 單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號電路
射頻輸入信號RF和本振信號L0均需要轉(zhuǎn)換成差分信號，可釆用圖5所示的級聯(lián)共源/ 共柵結(jié)構(gòu)。
2) 正交信號發(fā)生器電路
因為需要產(chǎn)生正交的射頻RF信號和本振LO信號，雙正交Hartley接收機需要兩個正交信號 發(fā)生器，在這里我們選擇RC多相濾波器結(jié)構(gòu)，其電路方案如圖6所示。
3) 混頻器電路
在本實施例中，下變頻混頻器采用吉爾伯特(Gilbert)雙平衡混頻器，具體的電路方案 如圖7所示。
4) 差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號電路
混頻器后面的差分轉(zhuǎn)單端信號的電路方案如圖8所示。
5) 加法器電路
加法器可采用如圖9所示的運算放大器A構(gòu)成的同相加法器，圖中電阻R3i^R5:R6，其滿 足公式vo，l+v2。
6) 減法器電路
減法器可采用如圖10所示的運算放大器A構(gòu)成的減法器，圖中電阻R7:R8:R9:R10，其滿足 公式vo， =v4_v30
7) 低通濾波器電路
低通濾波器采用七階切比雪夫(Chebyshev)濾波器，其電路如圖ll所示。
8) 90度移相器
為了實現(xiàn)90度移相，傳統(tǒng)的RC-CR網(wǎng)絡就很容易實現(xiàn)，其電路方案如圖12所示，其中 R11=R12， C6=C7， V,和V,分別產(chǎn)生+45。和-45°相移，在整個輸入信號頻率范圍均滿足90 度相移。
權(quán)利要求1、一種雙正交Hartley鏡像抑制接收機，其特征在于包括正交信號發(fā)生器(1)、四個混頻器、兩個加法器、減法器(4)、90度移相器(6)及兩個低通濾波器，其中正交信號發(fā)生器(1)接收輸入信號RFIN，正交信號發(fā)生器(1)的同相信號輸出端分別連接第一混頻器(21)和第二混頻器(22)的輸入端，正交信號發(fā)生器(1)的正交信號輸出端分別連接第三混頻器(23)和第四混頻器(24)的輸入端，第一混頻器(21)和第四混頻器(24)均接收第一本振信號LOI，第二混頻器(22)和第三混頻器(23)均接收第二本振信號LOQ，第一混頻器(21)和第三混頻器(23)的輸出端均連接第一加法器(31)的輸入端，第一加法器(31)的輸出端串接第一低通濾波器(51)后連接第二加法器(32)的輸入端，第二混頻器(22)和第四混頻器(24)的輸出端均連接減法器(4)的輸入端，減法器(4)的輸出端依次串接第二低通濾波器(52)和90度移相器(6)后連接第二加法器(32)的輸入端，第二加法器(32)輸出中頻輸出信號IFOUT。
專利摘要本實用新型涉及一種雙正交Hartley鏡像抑制接收機，屬接收機RF前端結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)包括正交信號發(fā)生器、四個混頻器、兩個加法器、減法器、90度移相器及兩個低通濾波器，正交信號發(fā)生器的I信號輸出端連接第一混頻器和第二混頻器的輸入端，正交信號發(fā)生器的Q信號輸出端連接第三混頻器和第四混頻器輸入端，第一混頻器和第三混頻器的輸出端均連接第一加法器的輸入端，第一加法器的輸出端串接第一低通濾波器后連接第二加法器的輸入端，第二混頻器和第四混頻器的輸出端均連接減法器的輸入端，減法器的輸出端依次串接第二低通濾波器和90度移相器后連接第二加法器的輸入端。本結(jié)構(gòu)降低了對相位和幅度失配的敏感度，顯著提高了鏡像抑制性能。
文檔編號H04B1/16GK201430585SQ20092004726
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者建 徐, 漢 江, 王志功 申請人:東南大學