[发明专利]被动无线接收器

说明书

背景技术

接收器系统通常接收输入信号并且通过对该输入信号进行各种处理以生成一个或多个输出信号。不同的接收器系统设计提供了取决于接收器系统的特定的应用的变化的性能特性。示例性的性能特性包括频率选择性、接收器系统的功耗、噪声系数、一分贝的压缩点(P_1dB)、三阶截取点(IP3)、动态范围和对接收器系统内的信号损坏(signal corruption)的抑制。

传统的接收器系统提供了对输入信号的放大和频率变换，同时消耗了来自可用的电源的大量的能量，特别是较早出现在RF信号路径中(例如，最接近于天线)的部件。这些接收器在RF信号路径上使用诸如低噪声放大器(LNA)和/或整流混频器等有源部件，以放大和/或变换由天线提供的输入信号的频率。诸如噪声系数(NF)和线性度(通常由P_1db和/或IP3表示)等针对这些有源部件的关键的性能度量具有取决于有源部件的功耗的基本限制，并且通常通过增加偏流和/或可用的电压动态范围上限来改善。当期望较高的性能时，这些功率性能折衷导致较高的电流消耗，或者同样地，当期望较低的功率时，这些功率性能折衷导致较差的性能。

相反，无源部件(例如，电感器、电容器、电阻器和开关)提供较高的固有线性度并且消耗很少的功率或者不消耗功率。诸如由高品质因数部件构成的LC谐振器等一些无源网络可以在较低的损耗并且因此较低的噪声系数的情况下实现充分的电压增益。此外，可以使用无源开关和电容器(例如，无源混频器)来实现高度线性的低噪声的频率变换。在无源混频器中，信号路径保持无源，同时消耗最小的功率来激活并停用组成的开关。此外，加工技术的进步可提供需要较少的能量来激活和停用的较低阻抗的开关，从而改善无源混频器中的功率/性能的折衷。因此，无源电路提供了以显著降低的功耗在接收器前端中实现传统的有源部件的等效功能的机会。

Ben W.Cook等作者于2006年12月在IEEE Journal of Solid-StateCircuits的第4卷第12期发表的“Low-Power 2.4-GHz Transceiver With Passive RX Front-End and 400-mV Supply”描述了使用实质上无源的RF接收器信号路径的已知的无线收发器。该出版物公开了包括无源电压增益网络的基本接收器，所述无源电压增益网络是由外部天线驱动并且其后直接跟随提供到基带的频率变换的无源切换混频器。该接收器提供了信号放大和频率变换，同时消耗了非常小的功率。由于对期望的应用的不严格的性能要求，因此公开的接收器被设想以使功耗最小化并且通过非常低的电源电压来支持操作。因此，如出版物中所指出的，对于期望的应用而言鲁棒性和性能并不关键，而使复杂性和功耗最小化是该项工作的焦点。

该出版物中公开的无源电压增益具有固定的中心频率和固定的电压增益。没有进行增益控制使接收器不能适应大范围的输入信号，这对于无线数据应用通常是需要的。在公开的工作中，无源切换混频器是由自由运转的压控振荡器(VCO)来直接驱动的。因此，接收器的采样频率既未明确定义，也不稳定，并且接收器不能自动地调谐到不同的RF通信信道并且接收来自不同的RF通信信道的信号。其次，因为在VCO与混频器之间不存在隔离，因此混频器的采样频率可受到由于RF输入信号的耦合引起的牵引造成的损坏的影响。此外，驱动混频器的VCO波形的正弦形状与驱动相位之间的非重叠的要求相结合降低了通过接收器实现的线性度和噪声性能。最后，在出版物中使用的无源切换混频器不能实现大于0dB的电压增益，从而限制了整个RF增益，因而削弱了针对给定的功率分配可达到的灵敏度。

很多应用喜欢消耗尽量少的能量的接收器系统。例如，手持式无线数据设备通常喜欢较长的电池寿命，但是必须维持足够的性能以遵从给定的无线通信标准。在这些应用中，期望满足性能指标并且使用低功率无源电路而不是消耗电流的有源部件来提供信号放大和频率变换的接收器系统。

附图说明

图1描绘了被动无线接收器的实施方式的框图。

图2描绘了在被动无线接收器中包含的输入电路的实施方式。

图3描绘了在被动无线接收器中包含的切换信号发生器的实施方式。

图4描绘了在切换信号发生器中包含的锁相环的实施方式。

图5A至图5E描绘了在切换信号发生器中包含的、执行隔离和波形整形的电路的几个实施方式。

图6描绘了一种用于处理接收的无线信号的示例性方法的流程图。