[发明专利]超宽带多模式自动识别双链路射频接收机前端芯片

说明书

技术领域

本发明属于无线通信电子技术领域，具体涉及多模式下接收机射频前端芯片，特别是涉及到多模式下实现可自动识别、抗干扰、高保密的射频接收机前端芯片。

背景技术

当前无线通信领域高速发展，用户对于信息传送的保密性和抗干扰性提出了更高的要求。多模式无线通信已经成为一种趋势，在物联网和手持设备发展迅速的今天，短距离无线通信中频段的使用不可避免的发生冲突；作为一种集成多模式的接收机芯片，必须能够快速的、自动的侦听和识别频段的状态，保证通信的安全性。现有的技术中普遍采用软件定义的方法来设置接收信号的频段，但在软件定义选择模式的条件下，侦听信号频段和对频段已被占用或有干扰做出判断较为困难，同时也不能自动完成搜索和利用空闲频段来通信。

传统多模式无线通信接收机芯片，集成模块大多采用多个低噪声放大器、增益可控放大器、混频器、滤波器来实现多通道，通过选择通道进行通信，芯片模块多，电路功耗大、尺寸大、可靠性较差。

发明内容

针对当前多模式无线通信射频前端芯片抗干扰、低功耗、保密性、可靠性方面存在的问题，本发明提供了一种全新的、基于双链路、实现自动搜索和锁定信号频段的多模式接收机前端芯片。在多模式通信情况下，解决频段冲突或干扰存在的问题，简化芯片集成模块，增强可靠性；使得集成的芯片具有动态可重构、超宽带、多模式、抗干扰、低功耗、面积小的特性。

本发明提出的多模式接收机前端芯片系统架构如图1所示，具体如下：

1)接收机前端芯片输入端通过片外宽带带通滤波器连接到天线，天线将接收到的射频信号输入宽带带通滤波器，信号经滤波后再进入接收机前端芯片。该天线和带通滤器是超宽带的，频带范围超过几个GHz以上，使得芯片可以同时接收到多个频段的信号，在很宽的频带范围内达到多频段共存的目的。

2)接收机前端芯片采用双链路结构，分为“工作主链路”与“侦听和识别链路”。天线接收到的射频信号经滤波器输入芯片后，同时进入到工作主链路与侦听和识别链路。侦听和识别链路为辅助电路，该链路对同时输入的多个频段的多种信号进行检测，并做出频段选择和判定，然后配置主链路控制模块来控制工作主链路的工作频段。在侦听和识别链路做出判定并且配置好主链路控制模块后，工作主链路开始工作，将对锁定频段内的信号进行信号处理，最后由数模转换器转为数字信号，输入数字基带处理。数字基带可以对信号进行密钥验证，反馈验证结果给侦听和识别链路处理。

3)侦听和识别链路包括的模块：宽带低噪声放大器、信号侦听器、频带锁定器、信号识别器、主连路控制器，5个模块之间的架构关系如下：

A、配置一个宽带低噪声放大器，该宽带低噪声放大器可以在很宽的频带上工作，同时对多个频段上多种信号进行放大。该宽带低噪声放大器输入端连接到芯片输入端，对片外滤波器输入到芯片的射频信号进行放大，放大后的信号输出到下一级的信号侦听器输入端。

B、配置一个信号侦听器，该侦听器对经过宽带低噪声放大器放大后的信号进行频段搜索。采用加密的频段跳跃算法搜索多个频段，对频段上的信号侦听。当在某约定的频段上，通过检测信号能量的大小，来判定是否为有效信号，定位出有效信号的频段位置，将频段位置信息和射频信号输出到下一级的频带锁定器的输入端。该侦听器输入端连接到前一级低噪声放大器的输出端，该侦听器的输出端连接到下一级频带锁定器的输入端。该信号侦听器接收后级信号识别器和基带密钥验证结果的反馈信号，若后级信号识别器和基带密钥验证结果的反馈“频段已经锁定”，则侦听完成；若反馈频段未锁定，侦听器继续侦听。反馈信号由信号识别器和密钥检验结果输入到信号侦听器控制端。

C、配置一个频带锁定器，该频带锁定器根据频段位置信息将指定频段外的信号滤除，实现某频段上信号的锁定，将滤波后的射频信号和频段位置信息输出到下一级。该锁定器的输入端连接到前一级侦听器的输出端，该锁定器的输出端连接到下一级信号识别器的输入端。

D、配置一个信号识别器，该信号识别器的输入端连接到上一级频带锁定器的输出端，对经过前一级频带锁定器滤波后的信号进行包络检测，初步判断是干扰或是有效信号；若判定是有效信号，则进入下一步主链路控制器；若判定是干扰信号，则反馈结果给信号侦听器。该信号识别器的反馈输出端连接到前级信号侦听器的控制输入端。该信号识别器将判定为有效信号的频段信息输入到主链路控制器，该输出端连接到下一级的主链路控制器输入端。