[发明专利]一种基于WLAN的零中频结构实现收发的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及采用零中频技术改变WLAN中心频率的方法和装置，设计射频前端电路以适应基带处理器(BBP)集成电路中现有自动增益控制(AGC)，实现WLAN变频通信功能。 

背景技术

WLAN工作在2.4GHz/5.8GHz频段，由于高频信号在有线介质中衰减太大，束缚了其在有线领域的应用。为支持某些特殊应用，需要改变WLAN中心频率但不能降低信号带宽。由于接收机的自动增益控制(AGC)电路固化在BBP/MAC芯片中，在变频使用时，不能改变集成电路中固有算法，需要重新设计增益电路以适应固有的AGC算法。 

在现有的2.4GHz射频前端接收电路中，信号从天线通过一个收发开关和接收滤波器到集成的射频收发芯片(RF Transceiver)中。该射频芯片集成了低噪声放大器，解调器以及可变增益放大器(VGA)。输出模拟基带信号到基带处理芯片(BBP)。对于不同强度的射频信号，基带处理芯片中的自动增益控制(AGC)通过测量射频芯片输出的模拟基带信号能量，调整射频收发芯片(RF Transceiver)中低噪声放大器的放大倍数和可变增益放大器(VGA)的增益值，实现一定的接收机灵敏度和动态范围。 

在现有的2.4GHz射频前端发射电路中，基带处理器(BBP)输出基带信号到集成的射频芯片(RF Transceiver)中，该射频芯片集成了可调增益放大器(VGA)、混频器和功率放大器。输出射频信号到收发开关，然后到天线。 

基于WLAN的变频RF收发器，有两种方案，一种是二次变频的方法，在传统2.4GHz射频模块之后，增加一级变频模块实现频率变换，变频之后的信号再进行收发的增益控制。第二种就是本发明中所述的零中频方案，将BBP/MAC的I/Q信号直接经过一次变频得到所需的射频信号。零中频方案相对二次变频方案，硬件成本更小，复杂度更低。 

发明内容

本发明提供一种基于WLAN的零中频结构实现收发的方法和装置，达到以较小的硬件成本和复杂度，变频实现高速数据收发功能，实现在有线领域的WLAN应用。本发明公开了一种利用现有BBP/MAC(基带处理器/媒体访问控制)芯片，以及调制器、解调器、频率合成器、滤波器、可调增益模块、可调衰减模块来实现这一目标，如图1所示。发射通路中，从BBP/MAC出来的I/Q信号经过调制器驱动器后进入调制器，直接变频到目标频率800MHz~2.5GHz，调制器输出的射频信号经过低噪声放大器、可变增益放大器、功率放大器PA及可调衰减器实现发射能量的控制，完成发射通路。如图2所示，在发射通路中，发射功率可调的部分包括由低噪声放大器、可调衰减器和功率放大器组成的可调增益模块。

接收通路中，天线接收目标信号通过接收滤波器和可变增益模块，实现较大的接收能量动态范围，其中可变增益模块包括LNA和VGA，VGA由于AGC算法固化在BBP/MAC芯片中，需要设计相应的模块来实现能量的正确调整，信号经过直接下变频和基带差分运算放大器得到接收I/Q信号，输入到BBP/MAC芯片，完成接收通路。如图3所示，在接收通路中，接收信号的AGC(自动增益控制)控制由两级LNA和一级VGA组成的可变增益模块，本发明提出BBP/MAC芯片的AGC算法输出的高2位分别控制两级LNA，实现0dB/16dB/32dB增益控制，AGC算法输出的低5位通过一个逻辑电路以及一个转换模块，实现对模拟电压控制的VGA的增益调整，综合LNA、VGA、基带放大器(BB AMP)，整个接收通路实现0~+100dB增益变化范围。 

AGC固定算法中增益控制为数字输出，正向增益控制，即AGC数字量越大，增益越大，而接收通路中的VGA为模拟电压控制，负向增益控制，即模拟电压越大，增益值越小，为了适应BBP/MAC芯片中的AGC固定算法，将BBP/MAC中的AGC输出经过反相器实现增益控制方向调整，然后经过高速数字/模拟转换器(D/AC)和运放实现数字量到模拟量的转换，最终实现自动增益控制，如图4所示。 

通过设计可变增益模块的增益，提高接收灵敏度。参见具体实施方式。 

本发明的特征包括： 

(1)发射电路采用直接上变频方式实现； 

(2)接收电路采用直接下变频方式实现； 

(3)在发射通路，由低噪声放大器、可调衰减器和功放驱动组成的可调增益模块以及功率放大器(PA)提供可变增益输出。 

(4)在接收通路，设计可变增益模块的增益以及固定衰减值，提高接收灵敏度，实现较大的接收动态范围；