CN1171404C - 用于零中频或低中频接收机的高动态范围低波动接收信号强度指示器 - Google Patents

用于零中频或低中频接收机的高动态范围低波动接收信号强度指示器 Download PDF

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Abstract

提供一种运作在零中频的低中频的接收信号强度指示器。该接收信号强度指示器用于从表示接收射频信号的低或零中频信号的同相信号分量和正交信号分量中形成绝对值。绝对值信号被相加。在绝对值信号形成之前或者相加之后进行信号对数处理。最后，进行低通滤波。

Description

用于零中频或低中频接收 机的高动态范围低波动接收信号强度指示器
技术领域
本发明涉及用于象接收机或收发信机这样的零中频或低中频无线电设备的信号强度指示器。这样的无线电设备接收射频信号，并且当存在发送部分时也发送信号。这样的无线电设备可以是蜂窝无线电设备、无绳电话、无线局域网无线电设备、卫星无线电设备或其它任何合适的无线电设备。
背景技术
在美国专利5603112中公开了一种接收信号强度指示器。该接收信号强度指示器用来对无线电频率接收机中所接收的射频信号进行信号强度测量。该接收信号强度指示器包括模数转换器，用于在中频取样正交向下调制信号。模数转换器的输出信号被提供给各个比较器比较正交中频信号的幅度。根据比较结果，同相信号或正交信号的幅度被提供给除16、除8或除4的除法器。同相信号和正交信号以及被除的同相信号和正交信号在一些加法器中被组合，其中一个加法器提供接收信号强度指示器信号。通过这样的比较，除法及组合，对同相和正交向下转换正交信号的近似幅度的标度组合进行计算，近似接收向量的大小，该接收向量是同相和正交向下转换正交信号的平方幅度之和的平方根。把这样一个接收向量幅度近似的计算用作中频域接收信号强度指示器信号是很复杂的。
在美国专利5338985中描述了一种用于中频操作的接收信号强度指示器。该接收信号强度指示器包括许多串联的对中频信号进行放大的放大器。对每个放大器的输出信号进行整流，在压流转换后电流表示对整流信号进行了加权以便获得一个接收信号强度指示器信号。随着输入信号振幅的增加，从多级放大器的最后一个放大器到第一个放大器，它们渐渐偏离其线性区域且进入限制或限幅区域。因此，所得接收信号强度指示器信号近似一个输入的中频信号的线性对数函数。串联的放大器级数越多，线性近似就越好。
美国专利5978664描述了一种峰值检测器。该峰值检测器尤其适用于测量由多级限制求和的对数放大器所形成的RSSI信号的峰值。减小多级限制求和对数放大器和峰值检测器的合成信号的波动，可以得到一个更稳定的接收信号强度指示器信号，只是合成信号对时间的反应变差，也就是，被测量的高动态无线电信号的振幅突变之后信号不期望地缓慢衰减。
IEEE802.11b标准DRAFT副刊的第二部分的第62页上描述了在所谓的2.4GHzISM频带中北美信道选择的操作信道。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种简单的零中频或低中频接收信号强度指示器，其具有较低波动和较高的动态范围。
本发明的另一个目的是提供一种接收信号强度指示器，其产生一个接收信号强度指示器信号，该信号近似于一个提供给接收信号强度指示器的输入信号的线性对数方程。
本发明的再一个目的是提供一种接收信号强度指示器，其用于特殊调制类型的信号，例如QPSK，避免了信号的瞬时波动。
根据本发明，一种从表示接收的无线频率信号的低中频信号的同相信号分量和正交信号分量中确定接收信号强度指示器信号的方法，包括：
从所述同相信号分量中确定一个第一绝对值；
从所述正交信号分量中确定一个第二绝对值；和
把所述的第一和第二绝对值相加。
在确定第一和第二绝对值之前或之后，通过对信号进行对数处理得到输入信号的近似线性对数函数。
更好地，在确定第一和第二绝对值之前进行对数处理，通过多级限幅器继之以用于把限幅器产生的信号加起来的加法器，在同相和正交信号通路都进行这样的处理。
通过低通滤波相加的绝对值，就避免了信号的瞬时波动。
附图说明
图1是本发明带有接收信号强度指示器的收发信机的示意方框图图。
图2示出本发明的接收信号强度指示器的第一实施例。
图3示出本发明的接收信号强度指示器的第二实施例。
图4是绝对值信号形成器。
图5是一个加法器。
图6是一个多级限幅求和器。
对这些图，所用相同的标号表示同一部件。
具体实施方式
图1示出作为零中频或低中频无线电设备的收发信机1的方框图。这样的无线电设备可以是根据IEEE802.11标准在所谓2.4GHzISM频带中操作的时分双工无线电设备或任何其它合适的无线电设备。收发信机1包括一个接收支路RX和一个发送支路TX。在另一个实施例中没有发送支路TX，无线电设备仅是一个接收机。发送支路TX包括一个含有滤波器2和3的正交混频器，混频器4和5，以及加法器6。加法器6耦合到功率放大器7。功率放大器7耦合到RX/TX开关8。RX/TX开关8耦合到天线9。正交发送信号TX-I和TX-Q由解调器(没有示出)产生，并分别提供给滤波器2和3。接收支路RX包括一个低噪声无线电频率放大器(LNA)10，它耦合到RX/TX开关。LNA10对天线9接收的射频信号RF进行放大。接收支路RX进一步包括含有混频器11和12以及信道滤波器13和14的正交下变换器。收发信机1进一步包括一个生成正交本地振荡器信号LO-I和LO-Q的频率合成器15。信号LO-I提供给混频器4和11。信号LO-Q提供给混频器5和12。如果收发信机1是一个在ISM频带中操作的零中频无线电设备，并且在ISM波段的一个信道中进行接收和发送，频率合成器15调谐到2.4GHz。如果收发信机1是一个工作在相同频带和信道的低中频无线电设备，频率合成器被调谐为与2.4GHz稍微不同。收发信机1进一步包括带有用于处理向下转换的正交信号RX-I和RX-Q模数转换器17和18以及处理器19的基带电路16。处理器19包括带有存储程序的非易失性存储器(没有示出)，和用于存储临时数据的易失性存储器。收发信机1还包括接收信号强度指示器电路20，根据本发明该电路提供一个接收信号强度指示器信号RSSI。信号RSSI是一个在零中频或低中频的高动态范围低波动的信号，解决了接收的射频信号RF的动态宽范围。在ISM频带中运作的无线电设备，动态范围一般是80dB。信号RSSI用于控制收发机1的操作，或向包含收发机的***提供信号强度信息。RSSI电路20可由常规的数字硬件技术实现，或者由所谓ASIC(专用集成电路)，或者程序处理器，或任何其它合适的方法实现。在RSSI电路20由程序处理器实现时，除了对抽样信号RX-I和RX-Q进行解调外，处理器还执行对信号RSSI进行计算的计算功能。如果收发信机1中需要模拟控制功能，那么计算的信号RSSI被提供给数模转换器。
图2示出根据本发明信号强度指示器(RSSI)20的第一实施例。RSSI 20包括被提供信号RX-I的限幅求和器30，和被提供信号RX-Q的限幅求和器31。已进行限幅求和的信号被提供给各自的绝对值信号形成器32和33。加法器34对绝对值信号进行相加。加过的绝对值信号被低通滤波器35低通滤波。低通滤波器提供RSSI信号。
图3示出根据本发明的信号强度指示器20的第二实施例。RSSI 20包括接收各自的信号RX-I和RX-Q的绝对值信号形成器40和41，还有用于相加绝对值信号的加法器42。加法器42耦合到对数信号形成器43。对数信号形成器43耦合到提供RSSI信号的低通滤波器44。
图4示出一个由硬限幅器50和乘法器51组成的绝对值信号形成器。硬限幅器50可以是一个高增益放大器。在输出端的信号VIN就是信号ABS(VIN)。
图5示出一个由运算放大器60和反馈电阻RF组成的加法器，所述的放大器包含电阻R，以向运算放大器60提供输入信号V1，V2和V3。运算放大器的输出信号是VOUT＝RF/R(∑Vi)，i＝1，2，3。
图6示出一个由串联的差分放大器70和71组成的多级限幅求和器，差分放大器级由虚线表示。例如级数为6。级70包括接收输入信号的晶体管72和73。并且示出负载电阻RL。相似地，级71包含晶体管74和75。信号Vi被提供给所有级。通过加法器76，从被放大的信号Vi形成一个对数限制信号。
鉴于前述内容，对本领域的技术人员来说显然在由以下附加的权利要求书所确定的本发明的精神及范围内可作各种修改而且本发明并不因此限于所提供的示例。用词“包括”并不排除权利要求所列之外的其它单元和步骤的存在。

Claims (8)

1.一种无线电设备(1)包括；
一个天线(9)，用于接收射频信号(RF)；
一个正交下变换器(11，12，13，14)，用于从所述射频信号(RF)中生成一个低中频同相信号分量(RX-I)和一个低中频正交信号分量(RX-Q)；
一个接收信号强度指示器(20)，用于从所述低中频同相和正交信号分量(RX-I，RX-Q)中产生接收信号强度指示器信号(RSSI)，所述接收信号强度指示器(20)包括一个第一绝对值形成器(32；40)，用于从所述同相信号分量(RX-I)中导出一个第一绝对值信号，一个第二绝对值形成器(33；41)，用于从所述正交信号分量(RX-Q)中导出一个第二绝对值信号，以及一个加法器(34；42)，用于将所述第一和第二绝对值信号相加。
2.如权利要求1所述的无线电设备(1)，其中所述接收信号强度指示器(20)进一步包括一个第一对数信号形成器(30)，用于从所述同相信号分量(RX-I)中确定一个第一对数信号，和一个第二对数形成器(31)，用于从所述正交信号分量(RX-Q)中确定一个第二对数信号，所述第一绝对值信号是所述第一对数信号，以及所述第二绝对值信号是所述第二对数信号。
3.如权利要求2所述的无线电设备(1)，其中所述第一和第二对数信号形成器(30，31)包括各自的多级限幅器(70，71)，以及用于对多级限幅器(70，71)产生的信号进行相加的各自的加法器(76)。
4.如权利要求1所述的无线电设备(1)，其中所述接收信号强度指示器(20)进一步包括一个低通滤波器(35；44)，用于对所述相加的第一和第二绝对值信号进行低通滤波。
5.如权利要求1所述的无线电设备(1)，其中所述低中频信号是一个零中频信号。
6.如权利要求1所述的无线电设备(1)，其中所述接收信号强度指示器(20)进一步包括一个对数信号形成器(43)，用于从所述相加的第一和第二绝对值信号中形成一个对数信号。
7.一个接收信号强度指示器(20)，用在无线电设备(1)中，所述无线电设备(1)包括接收射频信号(RF)的天线(9)，一个正交下变换器(11，12，13，14)，用于从所述射频信号(RF)中产生一个低中频同相信号分量(RX-I)和一个低中频正交信号分量(RX-Q)，并且所述接收信号强度指示器(20)用于从所述低中频同相和正交信号分量(RX-I，RX-Q)中产生一个接收信号强度指示器信号(RSSI)，所述接收信号强度指示器(20)包括
一个第一绝对值形成器(32，40)，用于从所述同相信号分量(RX-I)中导出一个第一绝对值信号；
一个第二绝对值形成器(33，41)，用于从所述正交信号分量(RX-Q)中导出一个第二绝对值信号；以及
一个加法器(34；42)用于将所述第一和第二绝对值信号进行相加。
8.一种从表示接收的射频信号(RF)的低中频信号的同相信号分量(RX-I)和正交信号分量(RX-Q)中确定接收信号信号强度指示器信号(RSSI)的方法，所述方法包括：
利用第一绝对值形成器(32，40)，从所述同相信号分量(RX-I)中导出一个第一绝对值信号；
利于第二绝对值形成器(33，41)，从所述正交信号分量(RX-Q)中导出一个第二绝对值信号；以及
将所述第一和第二绝对值信号进行相加(34；42)。
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