CN1643802A - 接收机 - Google Patents

Abstract

作为将接收信号直接变换成基带信号的接收机(11)，其特征为具备：基于给予开关电容元件(27)的控制信号控制过滤上述基带信号时的截止频率的开关电容滤波器(19)，生成周期信号的振荡器，基于上述接收信号对由上述振荡器生成的周期信号进行分频的分频器(31)；来自上述分频器(31)的输出信号作为上述控制信号，给予上述开关电容元件(27)。

Description

接收机

                      技术领域

本发明涉及用于接收便携式电话的信号频带或收音机的信号频带等各种信号频带的接收机。

                      背景技术

众所周知，一般地，作为接收便携式电话的信号频带或收音机的信号频带等各种的无线信号的方式，有超外差方式与直接变换方式等各种各样的接收方式。并且，其中的超外差方式是暂时将接收信号变换成中间频率的信号，然后再变成基带信号的接收方式。

并且，在采用该超外差方式的接收机当中，让其接收各种各样频率频带的接收信号时，该接收机为了进行与那些接收信号相应的中间频率信号的信号处理，就要处理宽频带的信号。

即例如，考虑接收在我国的AM信号以及FM信号的超外差方式的接收机时，该种接收机为了让AM接收用和FM接收用的2个中间频率频带通过，就需要信号频带较宽的带通滤波器。处理像这样的多个中间频率信号的接收机，有结构复杂、接收机的整体变大这种问题。

作为使接收机的结构简单化、并且能够小型化的接收方式，众所周知有直接变换方式。

这种直接变换方式，是通过将接收信号和频率与接收信号相同的信号混合，来将接收信号直接变换成基带信号的接收方式。并且，像这样的直接变换方式的接收机，不使用中间频率，而直接将接收信号变换成基带信号，通常不需要使用于超外差方式的接收机的RF(RadioFrequency：无线电频率)电路部的用于除去图像信号的滤波器，就能够将其小型化。总之，直接变换方式作为能使接收机小型化接收方式引起人们的关注。

但是，即使在直接变换方式的接收机中，让其接收各种各样的频率频带的接收信号时，该接收机为了进行与那些接收信号相应的基带信号的信号处理，就需要处理宽频带的信号。

即，即使在以往的直接变换方式的接收机中，也需要根据各种信号频带，准备用于除去各个信号频带不需要的信号的滤波器。

并且，那些滤波器，需要根据信号频带进行切换。用于切换那些滤波器的控制回路随着信号频带数量的增加，结构也变得复杂，成为接收机大型化的原因。

另外，以往的接收机采用电阻与电容等无源元件构成滤波器，存在滤波器特性的离散较大这样的问题。

                     发明内容

因此，考虑上述的问题点，在本发明中，以提供能容易地适应各种信号频带、且适应半导体集成化的接收机为目的。

本发明的第一形式的接收机是将接收信号直接变换成基带信号的接收机，其特征在于具备：基于给予开关电容元件的控制信号控制过滤上述基带信号时的截止频率的开关电容滤波器，生成周期信号的振荡器，以及基于上述接收信号对由上述振荡器生成的周期信号进行分频的分频器；将来自上述分频器的输出信号作为上述控制信号，给予上述开关电容元件。

根据上述的结构，因为使用开关电容滤波器作为使基带信号通过的频率滤波器，所以只改变其开关电容滤波器的截止频率，就能对应各种各样的接收信号频带，没有必要对每个接收频带设置个别的滤波处理。由此，能使接收机小型化。

另外，本发明的第二形式的接收机也可以这样构成：上述第1分频器是程控计数器，是分频成整数倍的分频方式或分数方式的分频器。

根据上述的结构，能够设定任意的截止频率，能适应于各种接收频带。

另外，本发明的第三形式的接收机也可以这样构成：上述开关电容滤波器至少具备放大器，作为上述放大器的反馈电阻的电阻成分，由上述开关电容元件实现。

根据上述结构，能得到与上述第一形式同样的作用、效果。

另外，本发明的第四形式的接收机是将接收信号直接变换成基带信号的接收机，其特征在于具备：生成周期信号的振荡器，混合由上述振荡器生成的周期信号与上述接收信号输出基带信号的混频器，基于给予开关电容元件的控制信号、控制过滤从上述混频器输出的基带信号时的截止频率的开关电容滤波器，以及基于上述接收信号将由上述振荡器生成的周期信号进行分频的分频器；来自上述分频器的输出信号作为上述控制信号，给予上述开关电容元件。

根据上述结构，用程控计数器等分频器将从电压控制振荡器输出的信号进行分频，因为使用那些分频的信号可改变电容滤波器的通过频带，所以能够省略生成为了改变开关电容滤波器的通过频带所需要的基准频率信号的电路，能使接收机小型化。

                        附图说明

如果将后面的详细的说明与下述的附图一起参照，本发明就会更加清楚了。

图1是表示本发明的接收机的图。

图2A是表示开关电容滤波器的电路结构的图。

图2B是表示在开关电容滤波器中的截止频率与在1次积分型主动式LPF中的反馈电阻的电阻值之间的关系的图。

图2C是表示开关电容元件的图。

图3A是说明开关电容元件的开关动作的控制动作的图。

图3B是表示分数方式的分频器的图。

图4是表示用于改变从本机振荡器输出的振荡信号的频率的PLL方式的合成器的结构的图。

                      具体实施方式

下面，使用附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的接收机的图。

在图1中，11表示直接变换接收机，12表示天线，13表示带通滤波器，14表示高频信号放大器，15表示混频器，16表示90°相位器，17表示本机振荡器(在图1中，表示为OSL：oscillator)，18表示防混叠滤波器(anti-aliasing filter)，19表示开关电容滤波器，20表示基带信号放大器，21表示A/D转换器，22表示信号处理部，23表示控制信号发生器。

此外，虽然上述信号处理部22用1个功能块表示，但是却进行由接收信号变换成基带信号后的各种处理(例如，检波处理或数字滤波处理等)。

另外，在图1中，将接收信号变换成基带信号后，用模拟信号进行变换后的处理的时候，A/D转换器21被省略。

另外，上述开关电容滤波器19，具备除去基带信号的高频成分的低通滤波器功能，其截止频率能够根据从控制信号发生器23输出的控制信号而可变。

另外，上述直接变换接收机11能集成在1个芯片上。

下面，说明直接变换接收机11的工作。

首先，当上述直接变换接收机11通过天线12接收接收信号时，通过低通滤波器13除去不需要的信号，通过高频率信号放大器14，放大接收信号。

并且，被放大了的接收信号通过混频器15、90°相位器16、以及本机振荡器17，变换成相位互相相差90°的2个正交信号。另外，从本机振荡器17输入到混频器15的信号成为与接收信号同一频率的信号。

接着，上述2个正交信号通过防混叠滤波器18，为了防止在其后处理中发生的折回噪声，除去多余的信号，而后输入开关电容滤波器19。

并且，输入到开关电容滤波器19的信号，通过开关电容滤波器19除去高频成分，并用基带信号放大器20放大。

并且，在基带信号放大器20中被放大的信号通过A/D转换器21变换成数字信号，在信号处理部22进行检波处理等预定的数字信号处理。

另外，当直接变换接收机11直接将接收信号变换成基带信号时，用低通滤波器除去在接收信号中产生的不需要的信号(图像信号等)。

并且，此时，需要根据接收的接收信号的信号频带，改变其低通滤波器的通过频带。在本实施形式的直接变换接收机11中，使用开关电容滤波器19作为低通滤波器，对每个信号频带改变通过频带。

由此，不需要像以往的接收机那样，对每个信号频带预先准备滤波器并根据接收信号的信号频带切换滤波器的处理，就能使电路结构变得简单。

即通过在直接变换接收机11中，具备具有低通滤波器功能与改变截止频率的功能的开关电容滤波器19，就能利用1个开关电容滤波器19，从多个信号频带当中处理所希望的信号频带的接收信号。据此，就能使直接变换接收机小型化。

下面，说明上述开关电容19的电路结构。

图2A是表示开关电容滤波器19的电路结构的图。

在图2A中，开关电容滤波器19是一般都知道的状态变量型主动式LPF(low pass filter：低通滤波器)(或者叫双二阶(biquad)型低通滤波器)。

上述开关电容滤波器19，在运算放大器的输入侧串联连接电阻的2次双二阶主动式LPF24后，增加了积分器25以及反相放大器26，整体构成了闭环。并且该开关电容滤波器19的积分器25的输出，具有与以往接收机的低通滤波器的输出同样的功能。

一般地，在开关电容滤波器19中的3dB下降通过带宽ω由下面的式子确立。

ω＝1/RC-(1)

并且，上述R以及C表示在2次双二阶主动式LPF24中的反馈电阻的电阻值以及电容的电容值。

另外，开关电容滤波器19，如果上述3dB下降通过带宽ω变大，则会使截止频率fc变高，如果3dB下降通过带宽ω变小，则会使截止频率fc变低。

图2B是表示在开关电容滤波器19中的截止频率fc与在1次积分型主动式LPF24中的反馈电阻R的电阻值之间的关系的图。

如图2B所示，想设定高的截止频率fc的时候，就要使在2次双二阶主动式LPF24的反馈电阻R的电阻值变小。另外，想设定低的截止频率fc的时候，就要使在1次积分型主动式LPF24的反馈电阻R的电阻值变大。

像这样，使开关电容滤波器19的截止频率fc可变时，可以改变2次双二阶主动式LPF24的反馈电阻R的电阻值。

下面，说明改变2次双二阶主动式LPF24的反馈电阻R的电阻值的方法。

图2C是表示作为2次双二阶主动式LPF24的反馈电阻R使用的开关电容元件27的图。

如图2C所示，开关电容元件27由电容28和2个开关T1以及开关T2构成，通过用某个控制信号fo交替地使连接在电容28的开关T1以及开关T2进行开关，成为具有与其控制信号fo对应的电阻值的电阻元件。在这里，开关电容元件27的电阻值RE用RE＝1/(fO·C)表示。

通过改变该控制信号fo的频率，使开关T1以及开关T2的开关动作的速度变慢或变快，就能够使上述开关电容元件27的电阻值改变。

一般地，由电容C1与电阻R1构成的滤波器的截止频率fc为：

fc＝1/(2π·C1·R1)。

另外，一般的开关电容滤波器为：

fc ＝(fO·C)/(2πC1)  。

并且，在同样的IC芯片上设置2个电容(电容C以及C1)构成的开关电容滤波器时，该2个电容因为容量是相同的方向，并且容量有离散，所以截止频率的精度不太好。

因此，当使2个电容的容量的离散系数为k时，开关电容滤波器的截止频率fc就变成：

fc＝(fO·k·C)/(2π·k·C1)

  ＝(fO·C)/(2πC1)。

消除电容C以及电容C1相互的容量离散，截止频率fo的精度会提高。

下面，说明输入到上述开关T1以及开关T2的控制信号fo的生成方法。

图3A是说明输入到上述开关T1以及开关T2的控制信号fo的生成方法的图。

在图3A中，31表示程控计数器。程控计数器31输出使输入信号的频率fck与二进制值Np1(整数倍的值)对应的频率fo1的控制信号。并且，此时，从程控计数器31输出的控制信号，基于接收的接收信号的信号频带输出。

即输入到程控计数器31的基准信号fck根据接收的信号频带，被分频fo1＝fck/Np1的信号，该fo1作为控制信号，控制开关电容滤波器19的开关动作。

例如，在从程控计数器31输出的控制信号fo1中，控制信号fo1处在H(高)电平时，开关T1闭合(开关T1接通)，开关T2开启(开关T2断开)，这样，电容28储存电荷。

并且，控制信号fo1处在L(低)电平时，开关T1开启(开关T1断开)，开关T2闭合(开关T2处于接通状态)。由此，电容28中储存的电荷释放到开关T2侧。

并且，通过加快该开关T1以及开关T2的接通/断开的切换动作速度，就使作为反馈电阻R的开关电容元件27的电阻值变小。

另外，相反地，通过减缓接通/断开的切换动作速度，就使作为反馈电阻R的开关电容元件27的电阻值变大。

下面，考虑接收不同信号频带的接收信号的情况。

开关电容滤波器19对每个不同的信号频带需要改变截止频率。为了成为低的截止频率，通过上述ω＝1/RC-(1)，以使电阻值R增大的方式，降低输入到开关电容元件27的控制信号fo的频率。此时，将从程控计数器31输出频率较低的控制信号fo这样的二进制值输入到程控计数器31。

相反地，为了成为高的截止频率，通过上述ω＝1/RC-(1)，以使电阻值R减小的方式，提高输入到开关电容元件27的控制信号fo的频率。此时，将从程控计数器31输出频率高的控制信号fo这样的二进制值输入到程控计数器31。

像这样，如果根据上述程控计数器31所输出的控制信号fo1，使开关T1以及开关T2的接通/断开的切换动作速度可变，就能改变开关电容元件27的电阻值。并且，通过改变开关电容元件27的电阻值，能改变开关电容滤波器19的截止频率fc。

图3B是表示分数(Fractional Number)方式的分频器的图。

在图3B中，32是具有包含小数点以下的分频值的分数方式的分频器，不限于1/N，能任意设定所希望的分频比。

虽然程控计数器31用基准信号整数倍的值决定分频比，但是，该分数方式的分频器32通过去掉或增加输入的基准信号fck的脉冲，就能任意设定分频比。

通过将从该分数方式的分频器32输出的信号fo2作为控制信号，输入到开关电容元件27，来控制开关电容元件27的开关动作。像这样，通过用从分数方式的分频器32输出的信号来控制开关电容元件27的开关动作的控制，就能实现比用程控计数器31控制更细微的控制。

像这样，在直接变换接收机11中，作为用于除去基带信号中不需要的信号的低通滤波器，通过采用开关电容滤波器19，以简单的结构就能接收各种信号频带的接收信号。

另外，因为开关电容滤波器19能制作在半导体集成电路内，所以能使整个电路小型化。

另外，为了生成用于改变截止频率的控制信号，采用程控计数器31与分数方式的分频器32，只改变用于改变那些分频比的数据值，就能容易地改变截止频率。

另外，本实施形式的直接变换接收机11，其形式不限于上述形式。

例如，可以对从上述本机振荡器17输出的输出信号进行分频，将那些分频信号作为用于改变上述开关电容滤波器19的截止频率的控制信号fo。

图4是表示用于改变在上述直接变换接收机11中的本机振荡器17的振荡信号的频率的PLL(Phase Locked Loop：锁相环路)方式的合成器41的结构的图。

在图4中，42表示电压控制振荡器(VCO：Voltage ControlledOscillator)，43表示根据输入的二进制值(整数倍值)，将从电压控制振荡器42输入的信号的频率分频成整数分之一的程控计数器，44表示比较从程控计数器43输出的信号和基准信号fx并输出与其相位差对应的电压值的相位比较器，45表示从相位比较器44输出的电压值中除去不需要的电压成分、做出直流控制电压的低通滤波器。

另外，46表示将从电压控制振荡器42输出的信号的频率分频成1/P的程控计数器，47表示将从水晶振子等输出的基准信号fx的频率固定分频成1/N的分频器，从分频器47输出的基准信号fr被设定为fr＝fx/N。

图4中的合成器41，一般地是使用众所周知的程控计数器43的PLL方式的合成器。

另外，相位比较器44将从分频器47输出的基准信号fr和以程控计数器43将从电压控制振荡器42输出的信号fv分频成1/k的信号fw之间的相位进行比较，输出对应于其相位差的电压。像这样，从电压控制振荡器42输出的信号fv通过合成器41的PLL回路，保持了fv＝fr·K的关系。

并且，用程控计数器46将从电压控制振荡器42输出的信号fv分频成1/P，将该分频的信号利用于在上述开关电容滤波器19中的开关电容元件27的开关T1以及开关T2的接通/断开的切换动作的控制。

此时，由于从程控计数器46输出的控制信号可以作为用于将接收信号直接变换成基带信号的振荡信号使用，所以输入到程控计数器46的二进制值就成为与接收信号具有一定关系的值。

另外，也可以构成为将上述程控计数器43或程控计数器46作为分数方式的分频器。

像这样，将程控计数器46作为分数方式的分频器时，能任意设定输入到开关电容滤波器19的控制信号的频率。

根据本发明的接收机，通过采用开关电容滤波器作为将接收信号直接变换成基带信号的接收机的低通滤波器，并改变其截止频率，就能够用简单的结构实现与各种信号频带对应的接收机。另外，作为分频器，通过使用以整数倍进行分频的分频方式或分数方式的程控计数器，就能够将开关电容滤波器的截止频率设定成任意的频率。

Claims (4)

1.一种将接收信号直接变换成基带信号的接收机，其特征在于：

具备

基于给予开关电容元件的控制信号，控制过滤上述基带信号时的截止频率的开关电容滤波器，

生成周期信号的振荡器，以及

基于上述接收信号，对由上述振荡器生成的周期信号进行分频的分频器；

将来自上述分频器的输出信号作为上述控制信号，给予上述开关电容元件。

2.如权利要求1中所述的接收机，其特征在于：

上述分频器是程控计数器，是分频成整数倍的分频方式或分数方式的分频器。

3.如权利要求1中所述的接收机，其特征在于：

上述开关电容滤波器至少具备放大器，

作为上述放大器的反馈电阻的电阻成分，由上述开关电容元件实现。

4.一种将接收信号直接变换成基带信号的接收机，其特征在于：

具备

生成周期信号的振荡器，

混合由上述振荡器生成的周期信号与上述接收信号，输出基带信号的混频器，

基于给予开关电容元件的控制信号，控制过滤从上述混频器输出的基带信号时的截止频率的开关电容滤波器，以及

基于上述接收信号，对由上述振荡器生成的周期信号进行分频的分频器；

来自上述分频器的输出信号作为上述控制信号，给予上述开关电容元件。

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