[发明专利]全集成CMOS调频副载波SCA接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种接收机，尤其涉及一种全集成CMOS调频副载波SCA接收机，属于无线通信中的无线调频广播接收机领域。

背景技术

调频附加信道(SCA)广播是通过调频广播开展的一种辅助信道业务，即在调频广播中，除了传输通常的单声道和立体声节目外，还利用SCA信道传送各种业务信息。随着数字技术的发展和电子计算机的普及，利用SCA信道传送附加信息的应用也越来越广泛。SCA广播是一种多工广播技术，它使用同一部发射机传送与原有广播节目不同的另一套或多套语言、音乐节目或数据信息，这充分利用和节省了现有的频率资源，增加了通信容量，具有一定的经济价值。SCA广播在国外已广泛用于传送交通信息、金融信息、气象信息、背景音乐以及无线电寻呼等业务。SCA广播在我国虽然刚刚起步，但近年来发展很快，我国许多大中城市都相继开通了SCA广播台。

SCA广播能提供高质量的话音和音乐传输。调频广播的频率范围为87.0MHz开始至107.9MHz，按0.1MHz的频率间隔设置电台。0～15kHz用于传送(L+R)信号，23～53kHz用于传送(L-R)信号，61～73kHz则用于SCA辅助通信。(L-R)信号的载波频率为38kHz，在19kHz处发送一个单频信号用作立体声指示，并作为接收端提取同频同相相干载波用，附加信道副载波频率为67kHz。

当前市场中已经有部分SCA接收机产品，由于功耗和尺寸有待提高，这些都严重制约了调频附加信道广播的发展。因此低成本及能够批量生产的接收机专用芯片的开发至关重要。

现在，国内外的SCA接收机都采用完全超外差方式接收，一般至少需要两块芯片实现接收和两次解调过程。此外，超外差式接收机虽然具有较高的选择性和灵敏度，但因为它使用的高Q值元器件(如IR滤波器)在目前的集成电路工艺条件下很难做到集成化，所以需要外接大量的片外元件。再则，由于片外IR滤波器有较低的输入阻抗，需要LNA有较大的驱动能力来驱动它，既增加了能耗又增加了LNA设计的复杂度。因此，目前的接收机存在功耗大，成本高，占用尺寸大等缺点，同时大量的外接元件之间的信号干扰还会引起接收机可靠性的降低。

发明内容

本发明针对现有SCA接收机存在的缺陷，而提出一种集成度高、功耗低的全集成CMOS调频副载波SCA接收机。

本发明的全集成CMOS调频副载波SCA接收机是由Weaver结构和零中频结构组成，其中：Weaver结构包括低噪声放大器、第一至第四混频器、第一至第三低通滤波器、加法器及低中频解调器，低噪声放大器接入射频输入信号，低噪声放大器的一路输出依次串接第一混频器、第一低通滤波器和第三混频器后接入加法器，低噪声放大器的另一路输出依次串接第二混频器、第二低通滤波器和第四混频器后接入加法器，加法器的输出端通过第三低通滤波器连接低中频解调器的输入端；零中频结构包括第五和第六混频器、第四和第五低通滤波器、第一和第二放大器及零中频解调器，低中频解调器的一路输出依次串接第五混频器、第四低通滤波器和第一放大器后接入零中频解调器，低中频解调器的另一路输出依次串接第六混频器、第五低通滤波器和第二放大器后接入零中频解调器，零中频解调器输出FSK调制的SCA信号。

本发明接收机第一级采用Weaver正交下变频结构，该结构代替片外镜像抑制滤波器，实现镜像抑制，大大提高了集成度，同时，广播频选是在本振信号LO2上进行，这样可以选择固定的LO1，LO1的下变频是把所有调频带下变到中频，这样对LO1调节的要求降低，对相位噪声的要求降低，比较容易采用低Q值的片上组件实现，进一步提高了接收机的集成度；第二级解调采用零中频结构，同样也不需要片外镜像抑制滤波器，这更有利于实现单片集成。本接收机同时还简化了电路结构对于镜像抑制滤波器低负载的驱动，接收机总功耗在很大程度上得到了降低。

附图说明

图1为本发明的结构框图，图中标号名称：1、低噪声放大器；21、22、41、42、81、82分别为第一至第六混频器；31、32、6、91、92分别为第一至第五低通滤波器；5、加法器；7、低中频解调器；101、102分别为第一和第二放大器；11、零中频解调器。

图2为低噪声放大器的电路原理图。

图3为吉尔伯特(Gilbert)混频器的电路原理图。

图4(a)和(b)为两种低通滤波器的电路原理图。

图5(a)为低中频解调电路原理结构示意图；图5(a)为低中频解调电路信号波形图。

图6为D锁存器的逻辑结构图。

图7为D触发器的结构图。