CN1236244A - 具有直流分量切断功能的直接变换接收装置 - Google Patents

Abstract

直接变换接收装置中,第一和第二频率变换部分分别包括第一和第二电容器并分别利用第一和第二本机振荡信号将高频接收信号频率变换成为第一和第二基带信号。然后,第一和第二频率变换部分利用第一和第二电容器分别从第一和第二基带信号中消除直流分量,并且,在消除直流分量的情况下分别将第一和第二基带信号变换成第一和第二数字信号;其中;第一和第二本机振荡信号在相位上差别90°。解调部分将第一和第二数字信号整形然后解调;以产生解调信号。

Description

具有直流分量切断功能的 直接变换接收装置

本发明涉及直接变换接收装置。更详细地说，本发明涉及这样的直接变换接收装置，其中，通过混频器利用本机振荡信号频率对接收的高频信号直接进行频率变换，将其变换成基带信号。

传统上知道这样的直接变换接收装置，其中，通过混频器利用本机振荡信号频率对接收的高频信号直接进行频率变换，将其变换成基带信号(日本公开让公众审查的专利申请：JP-A-Heisei 1-274518,JP-A-Heisei 3-16349,JP-A-Heisei 3-220823)。

但是，在这种直接变换接收装置中，由于混频器的偶次谐波(evennumbered orders)的失真，在混频器的输出端，除了所需要的基带信号之外，还产生直流(DC)偏移电压。此外，当利用运算放大器作为基带信号的放大器时，所述直流偏移电压被该放大器放大。因此，在传统的直接变换接收装置中，接收质量(BER)降低，并且模数变换器的动态范围显著地变窄。因此，提出了一种利用提取和反馈直流电压分量的反馈环路来抑制上述直流偏移电压的方法(日本公开让公众审查的专利申请：JP-A-Heisei 3-220823)。

在上述传统的直接变换接收装置中，需要诸如运行检测电路和数模变换器的电路，使得所述装置在总体上规模变大。尤其在对装置的小巧和轻便有严格要求的手提式电话机中，这是个严重的问题。此外，还有来自功率消耗方面的问题。

本发明用来解决上述问题。因此，本发明的目的是要提供一种直接变换接收装置，其中，在不增加功率消耗的情况下把接收质量保持在良好的状态。

此外，本发明的另一个目的是要提供一种直接变换接收装置，其中，能够以比较小的电路结构消除直流偏移电压的影响。

为了实现本发明的一个方面，直接变换接收装置包括用来接收高频接收信号的接收部分。第一频率变换部分包括第一电容器，并且利用第一本机振荡信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第一基带信号。然后，第一频率变换部分利用第一电容器从第一基带信号中消除直流分量，并且，在消除直流分量的情况下将第一基带信号变换成第一数字信号。第二频率变换部分包括第二电容器，并且利用与第一本机振荡信号在相位上差别90°的第二本机振荡信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第二基带信号。然后，第二频率变换部分利用第二电容器从第二基带信号中消除直流分量，并且，在消除直流分量的情况下将第二基带信号变换成第二数字信号。然后，解调部分将第一和第二数字信号整形和解调，以便产生解调信号。

第一频率变换部分包括由第一电容器构成的第一高通滤波器，而第二频率变换部分包括由第二电容器构成的第二高通滤波器。在这种情况下，第一和第二高通滤波器各自的截止频率都低于预定值。

更具体地说，当高频接收信号受到四相移键控(QPSK)调制时，第一和第二高通滤波器各自的截止频率最好小于QPSK调制的符号速率的大约1％。或者，当高频接收信号受到直接频谱扩展调制时，第一和第二高通滤波器各自的截止频率最好小于频谱扩展调制的符号速率的大约10％。

此外，第一频率变换部分可以包括第一模数变换器，而第一高通滤波器由第一电容器和第一模数变换器的输入电阻构成。另外，第二频率变换部分可以包括第二模数变换器，而第二高通滤波器由第二电容器和第二模数变换器的输入电阻构成。在这种情况下，最好这样设置第一电容器的电容量，使得第一高通滤波器的截止频率低于预定的值，并且这样设置第二电容器的电容量，使得第二高通滤波器的截止频率低于预定的值。更具体地说，最好根据第一和第二模数变换器中相应一个的输入电阻设置第一和第二电容器各自的电容量，使得当高频接收信号受到四相移键控(QPSK)调制时，第一和第二高通滤波器各自的截止频率小于QPSK调制的符号速率的大约1％。或者，根据第一和第二模数变换器中相应一个的输入电阻设置第一和第二电容器各自的电容量，使得当高频接收信号受到直接频谱扩展调制时，第一和第二高通滤波器各自的截止频率小于频谱扩展调制的符号速率的大约10％。

在上文中，第一和第二频率变换部分中的每一个可以对被QPSK调制的高频接收信号进行正交解调，并且，第一和第二频率变换部分中的每一个可以对被直接频谱扩展调制的高频接收信号进行正交解调。

此外，第一频率变换部分可以包括：相移器，用来对本机振荡频率信号进行90°相移；第一混频器，用来利用相移后的本机振荡频率信号对高频接收信号进行频率变换，以便输出第一基带信号；第一电容器，用于从第一基带信号中消除直流分量；以及第一模数变换器，用于在消除直流分量的情况下把第一基带信号变换成第一数字信号。类似地，第二频率变换部分可以包括：第二混频器，用来利用本机振荡频率信号对高频接收信号进行频率变换，以便输出第二基带信号；第二电容器，用于从第二基带信号中消除直流分量；以及第二模数变换器，用于在消除直流分量的情况下把第一基带信号变换成第一数字信号。

为了实现本发明的其它方面，在直接变换接收装置中产生解调信号的方法包括以下步骤：

接收高频接收信号；

利用第一本机振荡频率信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第一基带信号；

从所述第一基带信号中消除直流分量；

在消除所述直流分量的情况下将所述第一基带信号变换成第一数字信号；

利用与第一本机振荡频率信号在相位上差别90°的第二本机振荡频率信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第二基带信号；

从所述第二基带信号中消除直流分量；

在消除直流分量的情况下将所述第二基带信号变换成第二数字信号；以及

将所述第一和第二数字信号整形然后解调，以便产生解调信号。

通过其截止频率低于预定值的第一和第二高通滤波器来完成所述从第一基带信号中消除直流分量的步骤和从第二基带信号中消除直流分量的步骤。在这种情况下，当高频接收信号经受四相移键控(QPSK)调制时，所述各截止频率中的每一个小于QPSK调制的符号速率的大约1％。而当高频接收信号经受直接频谱扩展调制时，所述截止频率中的每一个小于频谱扩展调制的符号速率的大约10％。

此外，通过第一模数变换器完成所述在消除直流分量的情况下将所述第一基带信号变换成第一数字信号的步骤，并且利用第一电容器和所述第一模数变换器的输入电阻完成所述从第一基带信号中消除直流分量的步骤，以及，通过第二模数变换器完成所述在消除直流分量的情况下将所述第二基带信号变换成第二数字信号的步骤，并且利用第二电容器和所述第二模数变换器的输入电阻完成所述从第二基带信号中消除直流分量的步骤。

图1是举例说明根据本发明的一个实施例的直接变换接收装置的方块图；

图2是举例说明本发明的该实施例中电容和模数变换器的示意图；以及

图3是显示当本发明用于QPSK调制信号(Ⅰ)和频谱扩展调制信号(Ⅱ)时高通滤波器的截止频率和接收质量(BER)的关系的示意图。

下面将参考附图详细地描述本发明的直接变换接收装置。

图1是举例说明根据本发明的实施例的直接变换接收装置的方块图。该实施例显示直接变换接收装置的对应于QPSK调制***的例子。

直接变换接收装置包括：天线11、滤波器12、放大器13、混频器14a和14b、本机振荡器15,90°相移器16、低通滤波器17a和17b、放大器18a和18b、电容器19a和19b、模数变换器20a和20b、数字滤波器21a和21b以及接收数据处理电路22。

下面将描述根据本发明的实施例的直接变换接收装置的操作。

天线11接收高频接收信号。滤波器12从接收到的高频接收信号中消除无用的频率分量，以避免接收质量的下降。滤波后的高频接收信号被放大器13放大，然后被分成两个分量，以便分别传送到混频器14a和14b。

另一方面，本机振荡器15振荡，以便产生本机振荡频率信号。产生的本机振荡频率信号被直接输送到混频器14b，并且被输送到90°相移器16。90°相移器16将所述本机振荡频率信号的相位移动90°，然后输送到混频器14a。

混频器14a和14b利用被90°相移器16移动相位的本机振荡频率信号和从本机振荡器15直接输送来的本机振荡频率信号对被放大器13放大的高频接收信号进行频率变换，以便分别产生基带信号(Q信号和Ⅰ信号)。从混频器14a和14b输出的基带信号分别经过低通滤波器17a和17b，以便消除已经在混频器14a和14b中产生的无用的频率分量。滤波后的基带信号被输送到放大器18a和18b，并且被放大到相当于下一级的模数变换器20a和20b的满标度的幅度。放大后的基带信号被分别通过电容器19a和19b输送到模数变换器20a和20b。

借助于通过模数变换器20a和20b对输送到的基带信号进行模数变换而获得的数字信号被输送到数字滤波器21a和21b。例如，滤波器21a和21b是路由奈奎斯特滤波器(RNF)(route Nyquist filter)。提供滤波器21a和21b来防止符号之间的干扰以及进行波形整形。然后，数字信号被输送到接收数据处理电路22。对所述数据信号进行解调处理并且从输出端子23输出解调信号。

在这种情况下，在通常的直接变换接收装置中，由于在混频器14a和14b中产生的偶次谐波(even numbered order)的失真而产生直流偏移电压。此外，当运算放大器18a和18b用于放大基带信号时，所述直流偏移电压被放大。于是，所述直流偏移电压进一步增长。因此，考虑到单个基带矩形信号的幅度频谱，所述无用的直流偏移电压被加到包含在基带信号中的低频分量上。

因此，在本实施例中，利用电容器19a和19b来消除所述直流分量。这样就消除了无用的直流偏移电压的影响。但是，如果仅仅使用电容器19a和19b，则同时消除了原来包含在基带信号分量中的直流分量和低频分量。此外，设计来防止符号之间的干扰的数字滤波器21a和21b的脉冲响应受到干扰。

因此，需要考虑输入阻抗、例如下一级的模数变换器20a和20b的输入电阻、来确定上述电容器19a和19b的电容量。换言之，如图2中所示，由对应于电容器19a或19b的电容器1以及对应于图1的模数变换器20a和20b的模数变换器20的输入电阻25构成高通滤波器。因此，必须根据用于QPSK调制的符号速率来近似地选择这种高通滤波器的截止频率。如果不是这样，就有可能出现显著的接收质量(BER)下降。

因此，以这样的方式设定上述电容器19a和19b的电容量，即，由电容器19a和19b以及模数变换器20a和20b的输入电阻构成的高通滤波器的截止频率低于所述QPSK调制中符号速率的大约1％。于是，如图3中由Ⅰ表示的，可以消除所述直流偏移电压的影响而不降低接收质量(BER)。应当指出，例如，QPSK调制的符号速率的例子是21K符号/秒，或者192K符号/秒。

此外，在本实施例中，利用无源元件形式的电容器19a和19b来消除所述直流偏移电压的影响。因此，与诸如功率消耗大的偏移消除器的电路相比较，有可能降低功率消耗并且使所述装置小巧和轻便。

应当指出，本发明不限于上述实施例。例如，本发明可以用于频谱扩展通信中的接收装置。在这种情况下，以这样的方式设定上述电容器19a和19b的电容量，即，由电容器19a和19b以及模数变换器20a和20b的输入电阻构成的高通滤波器的截止频率低于扩展比率64的直接扩展(DS)***中频谱扩展通信的符号速率的大约10％。于是，如图3中由Ⅱ表示的，可以消除所述直流偏移电压的影响而不降低接收质量(BER)。

如上所述，根据本发明，把由直流分量消除电容和模数变换器的输入电阻构成的高通滤波器的截止频率设定为低于预定的值。因此，有可能避免原来包含在基带信号中的低频分量被消除。这样，可以通过直流分量消除电容消除从频率变换部分输出的基带信号中的直流偏移电压而不降低接收质量(BER)。

此外，根据本发明，通过无源元件形式的直流分量消除电容来消除基带信号中的直流偏移电压。因此，与利用偏移消除器来消除直流偏移电压的传统的接收装置相比较，可以大大地降低功率消耗并且简化电路结构。因此，本发明适用于手提式电话机。

Claims (21)

1．一种直接变换接收装置，它包括：

用来接收高频接收信号的接收部分；

第一频率变换部分，它包括第一电容器，并且利用第一本机振荡信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第一基带信号，然后，利用所述第一电容器从所述第一基带信号中消除直流分量，并且，在消除直流分量的情况下将所述第一基带信号变换成第一数字信号；

第二频率变换部分，它包括第二电容器，并且利用与所述第一本机振荡信号在相位上差别90°的第二本机振荡信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第二基带信号，然后，利用所述第二电容器从所述第二基带信号中消除直流分量，并且，在消除直流分量的情况下将所述第二基带信号变换成第二数字信号；以及

解调部分，用来将所述第一和第二数字信号整形和解调，以便产生解调信号。

2．权利要求1的直接变换接收装置，其特征在于：

所述第一和第二频率变换部分中的每一个对被QPSK调制的所述高频接收信号进行正交解调。

3．权利要求1的直接变换接收装置，其特征在于：

所述第一和第二频率变换部分中的每一个对被直接频谱扩展调制的所述高频接收信号进行正交解调。

4．权利要求1至3中的任何一项的直接变换接收装置，其特征在于：所述第一频率变换部分包括由所述第一电容器构成的第一高通滤波器，而所述第二频率变换部分包括由所述第二电容器构成的第二高通滤波器。

5．权利要求4的直接变换接收装置，其特征在于：

所述第一和第二高通滤波器各自的截止频率都低于预定值。

6．权利要求5的直接变换接收装置，其特征在于：

当所述高频接收信号经受四相移键控(QPSK)调制时，所述第一和第二高通滤波器各自的所述截止频率小于QPSK调制的符号速率的大约1％。

7．权利要求5的直接变换接收装置，其特征在于：

当所述高频接收信号经受直接频谱扩展调制时，所述第一和第二高通滤波器各自的所述截止频率小于频谱扩展调制的符号速率的大约10％。

8．权利要求5的直接变换接收装置，其特征在于：

所述第一频率变换部分包括第一模数变换器，而所述第一高通滤波器由所述第一电容器和所述第一模数变换器的输入电阻构成，以及

所述第二频率变换部分包括第二模数变换器，而所述第二高通滤波器由所述第二电容器和所述第二模数变换器的输入电阻构成。

9．权利要求8的直接变换接收装置，其特征在于：

所述第一电容器的电容量是这样设置的，使得所述第一高通滤波器的所述截止频率低于所述预定的值，并且，所述第二电容器的电容量是这样设置的，使得所述第二高通滤波器的所述截止频率低于所述预定的值。

10．权利要求8的直接变换接收装置，其特征在于：

根据所述第一和第二模数变换器中相应的一个的所述输入电阻设置所述第一和第二电容器各自的电容量，使得当所述高频接收信号经受四相移键控(QPSK)调制时，所述第一和第二高通滤波器各自的所述截止频率小于QPSK调制的符号速率的大约1％。

11．权利要求9的直接变换接收装置，其特征在于：

根据所述第一和第二模数变换器中相应的一个的所述输入电阻设置所述第一和第二电容器各自的电容量，使得当所述高频接收信号受到直接频谱扩展调制时，所述第一和第二高通滤波器各自的所述截止频率小于频谱扩展调制的符号速率的大约10％。

12．权利要求1至3中的任何一项的直接变换接收装置，其特征在于：

所述第一频率变换部分可以包括：

相移器，用来对所述本机振荡频率信号进行90°相移；

第一混频器，用来利用所述相移后的本机振荡频率信号对所述高频接收信号进行频率变换，以便输出所述第一基带信号；

所述第一电容器，用于从所述第一基带信号中消除直流分量；以及

第一模数变换器，用于在消除所述直流分量的情况下把所述第一基带信号变换成所述第一数字信号；以及

所述第二频率变换部分包括：

第二混频器，用来利用所述本机振荡频率信号对所述高频接收信号进行频率变换，以便输出所述第二基带信号；

所述第二电容器，用于从所述第二基带信号中消除直流分量；以及

第二模数变换器，用于在消除所述直流分量的情况下把所述第一基带信号变换成所述第一数字信号。

13．一种在直接变换接收装置中产生解调信号的方法，它包括以下步骤：

接收高频接收信号；

利用第一本机振荡频率信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第一基带信号；

从所述第一基带信号中消除直流分量；

在消除所述直流分量的情况下将所述第一基带信号变换成第一数字信号；

利用与所述第一本机振荡频率信号在相位上差别90°的第二本机振荡频率信号对所述高频接收信号进行频率变换，将其变换成第二基带信号；

从所述第二基带信号中消除直流分量；

在消除所述直流分量的情况下将所述第二基带信号变换成第二数字信号；以及

将所述第一和第二数字信号成形然后解调，以便产生解调信号。

14．权利要求13的方法，其特征在于：

通过其截止频率低于预定值的第一和第二高通滤波器来完成所述从第一基带信号中消除直流分量的步骤和从第二基带信号中消除直流分量的步骤。

15．权利要求14的方法，其特征在于：

当所述高频接收信号经受四相移键控(QPSK)调制时，所述各截止频率中的每一个小于QPSK调制的符号速率的大约1％。

16．权利要求14的方法，其特征在于：

当所述高频接收信号经受直接频谱扩展调制时，所述截止频率中的每一个小于频谱扩展调制的符号速率的大约10％。

17.权利要求13至16中的任何一项的方法，其特征在于：

通过所述第一模数变换器完成所述在消除直流分量的情况下将所述第一基带信号变换成第一数字信号的步骤，并且利用第一电容器和所述第一模数变换器的输入电阻完成所述从所述第一基带信号中消除直流分量的步骤，以及

通过所述第二模数变换器完成所述在消除直流分量的情况下将所述第二基带信号变换成第二数字信号的步骤，并且利用第二电容器和所述第二模数变换器的输入电阻完成所述从第二基带信号中消除直流分量的步骤。

18.权利要求17的方法，其特征在于：

根据所述第一和第二模数变换器中相应的一个的所述输入电阻设置所述第一和第二电容器各自的电容量，使得当所述高频接收信号经受四相移键控(QPSK)调制时，所述第一和第二高通滤波器各自的所述截止频率小于QPSK调制的符号速率的大约1％。

19．权利要求17的方法，其特征在于：

根据所述第一和第二模数变换器中相应的一个的所述输入电阻设置所述第一和第二电容器各自的电容量，使得当所述高频接收信号受到直接频谱扩展调制时，所述第一和第二高通滤波器各自的所述截止频率小于频谱扩展调制的符号速率的大约10％。

20．权利要求13的方法，其特征在于：

所述第一和第二频率变换部分中的每一个对被QPSK调制的所述高频接收信号进行正交解调。

21.权利要求13的方法，其特征在于：

所述第一和第二频率变换部分中的每一个对被直接频谱扩展调制的所述高频接收信号进行正交解调。

Images