[发明专利]多个RF通道的下转换

说明书

本申请要求2011年11月4日提交的临时申请号61/555,781和2012年7月11日提交的临时申请号61/670,238的优先权，其通过引用以其全部内容合并到本文中。

技术领域

本发明总体上涉及射频信号，更具体地涉及射频信号向较低的中频信号的转换。

背景技术

电磁谱的射频(RF)带包含从大约3千赫兹(3,000赫兹或3kHz)到300千兆赫兹(GHz)的频率。在很多地方，该带的使用由政府管理。例如，在美国，广播电视系统通过从54兆赫兹(MHz)到890MHz的带中指定通道上的无线电传输被传播。在全球定位系统(GPS)中的卫星广播信号中存在两种射频；L1信号为1.57542GHz的广播，L2信号为1.2276GHz的广播。

一些无线电接收机如超外差式接收机通过将RF信号与不同频率的混合信号混合将高RF信号转换成较低频率的信号——通常被称为中频(IF)——来工作，以允许所期望的通道的更方便的放大和选择。RF信号的频率与混合信号的频率之间的差异为IF信号的频率。(如本文中所使用的，接收RF带中的任何信号的接收机为无线电接收机，即使该信号为上述的电视或GPS信号)。电视谱中的信号可以被下转换，使得例如500MHz至506MHz区域(为TV通道19)中的RF信号可以被下转换成41MHz至47MHz的IF信号。其他电视信号或上述GPS信号可以类似地被下转换。从而，要接收的通道的增益应用和选择可以出现在IF频率中，这比较高的RF频率更容易工作。

在现代无线电接收机中，通过将下转换的IF信号转换到数字域来执行频率选择和数据恢复。模拟-数字转换器(ADC)用于将模拟IF信号变换成数字数据流，之后复杂的数字信号处理(DSP)技术可以用于从数字无线电系统的噪声、信号丢失和类似的伪像中恢复。

已知期望的是，将接收机尽可能移动到数字域，因为这可以使所有接收机特征如通道选择和协议实施能够以较低的成本且具有比当前可得到的较高的性能被数字地完成。从而，例如，RF信号本身能够使用传统有限脉冲响应(FIR)滤波器或高速ADC被转换的思想似乎是有吸引力的。

然而，如本领域中已知的，为了将模拟信号转换成数字信号，ADC必须以至少两倍信号本身快的速率对模拟信号进行采样。从而，要实现具有1.25GHz的频率的RF信号(包括较低频率的所有信号)的这样的直接转换将要求至少每秒2.5千兆样本(GS/s)，或每400微微秒(pS)一个样本。这将要求传统FIR滤波器以小于每级50pS很多的渡越时间将样本从一个采样和保持放大器(SHA)传递到下一个采样和保持放大器；此外，如本领域普通技术人员应当理解的，允许每级稳定至60db或千分之一意味着约22GHz的带宽。

可替代地，以至少2.5GS/s的频率工作的高速ADC将类似地足以转换1.25GHz信号。这样的高速ADC消耗大量的功率。此外，来自这样的ADC的数据处于异常高的速率，因为每个样本一定包含期望数目的位，并且总输出速率是采样速率乘以每个样本的位数目。从而，以2.5GS/s运行的12位ADC每秒输出约30千兆位(GB/s)大量的数据以传输和处理。

此外，如本领域中已知的，通过将RF信号与较低频率的信号混合来进行下转换的传统外差式接收机具有“图像问题”。假设通过将500MHz信号与494.8MHz信号混合(IF信号为500MHz与494.8MHz之间的差异，即，5.2MHz)将500MHz信号下转换成5.2MHz信号。这也是“图像”信号的下转换；具有498.6MHz的频率的信号将也被下转换成5.2MHz，由于正如500MHz减去498.8MHz等于5.2MHz，所以494.8MHz减去489.6MHz等于5.2MHz。

因此，500MHz和489.6MHz两者下转换到5.2MHz，这产生了一个问题，因为一旦被转换则这两个信号不能够被分离。第二，不想要的信号被称为“图像”，因为其包括离494.6MHz的本地频率与期望的500MHz信号相同距离的该频率(在此489.6MHz)的信号从而期望的信号的“镜像图像”。有用的是，无线电必须能够提供“图像抑制”，即，能够抑制不想要的图像频率。

图像载波抑制的已知方法已知为交织器架构。在图1中示出了使用该架构的电路100；该电路100使用两组乘法器，每组称为“正交调制器”，因为其将信号乘以本地振荡器，本地振荡器具有彼此正交即相位相距90°的两个输出。具有四个乘法器101、102、103和104以及两个低通滤波器105和106。