[发明专利]一种消除零差式射频接收装置输出信号直流偏移的方法

说明书

本发明公开了一种消除零差式射频接收装置输出信号直流偏移的方法，先通过零差式射频接收装置对接收的射频信号进行I/Q解调，得到包含同相I分量和正交Q分量的数据流，然后对I/Q数据流实现连续两次希尔伯特滤波，从而消除其所包含的直流分量，实现输出信号直流偏移的校正或消除，具有操作简单计、低成本、低功耗以及直流偏移校正精准等特点。

技术领域

本发明属于射频信号测试及产生技术领域，更为具体地讲，涉及一种消除零差式射频接收装置输出信号直流偏移的方法。

背景技术

零差式射频接收装置，也可称为同步、零中频或直接下变频接收装置，即只通过一级直接混频将输入射频信号正交分解得到I/Q两路正交基带信号。在零差式射频接收装置中，输入射频信号经过调理后传送至混频器，该方式类似于传统外差式接收装置，但与外差式接收装置不同的是，零差式接收装置中的本振频率等同于或者接近于输入射频信号的频率，从而得到直流中心或低中频信号。

零差式或零中频接收装置的简要框图如图1所示，输入信号将与本振信号混频并拆分为同相I分量和正交Q分量，然后将同相I分量和正交Q分量分别进行数字化并得到I数据和Q数据。

与传统外差式装置相比，零差式具有多方面的优势，如简化设计、低成本、低功耗以及更多选择，并可用于分离信号重叠的邻近通道。其他优点包括更高带宽、通过单个本振简化设计、紧凑设计以提供更小封装尺寸等。接下来详细说明图1所示的零差式接收装置的优势。

1)、带宽。带单个ADC的接收装置存在信号带宽的实际上限，一般为时钟频率的40％。使用相同的采样时钟频率，由于零差式接收接收装置采用正交解调，包括I、Q两路信号通路，需要两路ADC完成采集，可允许双倍带宽及采样时钟的80％。通常情况下，使用可支持较低采样时钟频率的ADC可以或者更好的无杂散动态范围(SFDR)和信噪比(SNR)性能。因此，零差式射频接收装置在不降低ADC性能的情况下可以允许更宽的输入信号带宽，而对于单路ADC采集，如要实现相同的带宽，势必会降低ADC性能。

2)、单本振。由于多通道测试系统在多输入多输出(MIMO)应用中变得越来越重要，使得共享本振成为必须要求。与传统外差式装置中使用多个本振相比，零差式射频接收装置中仅需共享单个本振，降低实现成本并且大大降低系统配置的复杂程度。

3)、紧凑设计。与传统外差式装置相比，零差式射频接收装置使用更为简单的射频设计，更少的本振信号，无需庞大昂贵的射频和中频滤波器，从而使得设计更为精简。

零差式射频接收装置具有很多优势，但仍然存在诸如无法实现包络检测等缺点，在实际应用中可通过使用正交检测和数字信号处理等解决该问题。

直流偏移是零差式射频接收装置的另一个挑战，主要源于本振信号的自混频。由于本振信号功率较大且混频器射频与本振端口隔离度有限，本振可通过混频器、介质基板以及空间耦合到射频链路上，与自身混频得到直流信号。直流信号会叠加到基带信号上，降低目标信号信号比，影响解调性能。在零差式射频接收装置中任何混合至0Hz的信号都会引起直流的频谱分量，该失真存在于数据采集瞬时带宽的中部。由采集数据以及瞬时带宽各个频率偏移组成的频谱，将会在每个采集数据的中部显示该重复的直流偏移分量，最直观的影响就是容易造成后级电路饱和或淹没有用信号，影响输出信号质量。

在现有技术中，可以通过在数字化的I/Q数据流中应用偏移可以实现直流偏移归零，然而，如果在数字化的I/Q数据流中应用偏移势必要事先精确测得I/Q数据流中所含有直流分量的具体值，该直流分量值可通过分量对I/Q数据流求平均获得，但要求得数值需要较长样本长度的积累，同时由于长时间的数据累加导致计算量较大，实现较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种消除零差式射频接收装置输出信号直流偏移的方法，通过对I/Q数据流实现连续两次希尔伯特滤波来消除其所包含的直流分量。