CN1084576C - 移动电话接收机集成电路 - Google Patents

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Abstract

移动电话接收机集成电路由将接收信号以可变增益放大的可变增益放大器，使由该可变增益放大器放大信号的谐波量衰减的低通滤波器和将通过该低通滤波器的信号作四相移相键控解调的QPSK解调器所组成，其中，连接可变增益放大器、低通滤波器和四相移相键控解调器的信号线是平衡的。

Description

移动电话接收机集成电路
本发明涉及用于移动电话的接收机集成电路，更具体地说，涉及在CDMA(码分多址)和FM(调频)双模方式下工作的移动电话接收机集成电路。
图4是在CDMA和FM双模方式下工作的普通移动电话的方块图。该电话机的发射机(TX)部分的工作及构成如下：调制调解器101的输出信号I和Q由四相移相键控(QPSK)调制器102作QPSK调制。调制后的信号由发送电路的可变增益放大器(TX-AMP；以下简称可变放大器)103进行放大。放大后的信号由混频器(MIX)104把它与本机振荡器(OSC)121发出的本机振荡信号混合，从而得到一射频(RF)发射信号。该射频信号经带通滤波器105、功率放大器(PA)106、天线收发转换开关107及天线108发射出去。
移动电话接收机(RX)部分的工作和构成如下：由天线108收到的射频信号经天线收发转换开关107、低噪音放大器(LNA)109及带通滤波器110送到混频器(MIX)111。接收到的信号与本机振荡器(OSC)121出来的本机振荡信号在混频器111中混合，从而产生中频接收信号。该中频接收信号同时传送到CDMA带通滤波器112和FM带通滤波器113。按照当前设定的工作方式，从这两个滤波器选用一个作为输出信号。被选上的滤波器输出信号由接收电路的可变放大器(RX-AMP)114放大，放大后的信号由QPSK(四相移相键控)解调器115进行解调，并把已解调的信号送到调制解调器101。
在调制解调器101中，接收信号强度指示电路116检测接收信号的强度。测出的接收信号强度用比较器117与强度参考数据进行比较。两者的差值同时送到接收电路部分的AGC(自动增益控制)电压校正电路118和发送输出校正电路119。接收电路部分的AGC电压校正电话输出AGC电压，使比较器117送出的差值为零，即电路116的输出与强度参考数据一致，从而使接收电路中的可变放大器(RX-AMP)114的增益得到控制。
比较器117输出的差值和反映移动电话与基站间的线路状况的发送输出校正数据都送到发射机侧的发送输出校正电路119。发射机侧的AGC电压校正电路120根据发送输出校正数据输出一AGC电压，以控制可变放大器(TX-AMP)103的增益，使调制后的发送信号强度与接收信号强度成反比。
当上述构造的移动电话工作在CDMA模式时，天线108所接收的信号为-105dBm至-25dBm。这意味着接收电路部分的动态范围至少是80dB。在FM方式时，-120dBm至-20dBm的信号由天线108接收。这时，接收机部分必须有至少100dB的动态范围。
如图5所示，接收机侧的可变放大器114具有许多级联的可变放大器用来实现如此宽的动态范围。因此，有显著电平波动的IF接收信号在QPSK解调器115的输入端能保持恒定值。可变放大器114输出信号的谐波分量经低通滤波器(LPF)4衰减，得到的信号输入到QPSK解调器115。借助于90°移相电路8、PLL(锁相环)分频器(1/N)9及振荡器10，QPSK解调器115将输入信号解调为原始基带信号I和Q。
在CDMA模式下，由天线输入的-105dBm至-25dBm信号经可变放大器114放大，因而在QPSK解调器115的输出端为恒定值。在FM模式下，由天线输入的-120dBm至-20dBm的信号中，-120dBm至-40dBm(即80dB)的信号可由可变放大器114放大。余下的-40dBm至-20dBm的信号超出了可变放大器114的控制范围达到饱和状态，因而通过限幅器作用以不变值送到QPSK解调器115。
在可变放大器114处于饱和状态的信号，它所产生的谐波分量为非饱和状态的2至4倍。这些谐波分量根据基波被LPF4衰减到20dB以下。LPF4的特性示于图2。LPF4输出信号的载波噪声比大于20dB。QPSK解调器115及紧接其后的FM数字解调器所需的载噪比大于20dB，这样，解调信号的信噪比能大于45dB。图5所示振荡器的工作频率设定在可变放大器114的工作频率上。
在上述传统的配置中，谐波，特别是2次谐波的特点是，其频率接近于信号且电平值较高。这就要求衰减谐波用的LPF4能提供图2所示陡削的截止特性。LPF4通常由LC电路组成，且不便做成集成电路。在振荡器10中起QPSK解调作用的谐振线圈L体积太大，也不能做成集成电路。由于谐振线圈L组装后扔需进行调节，所以不能做在集成电路内。
解决上述难点的一种推荐方法是，将配置中的LPF4(有接点6和7)及图5中的谐振线圈L都分离出来，由外部提供；而可变放大器114，QPSK解调器115，90°移相器8，PLL分频器9及振荡器10都一起集成到芯片中，这种结构有一个问题，即LPF4的连接点(为芯片的端口)与可变放大器114的输入端绝缘不够好。绝缘不好使它难以获得80dB以上的增益控制特性，而且有可能破坏放大器的线性。
实验已经证明，在100至300MHz之间，IC端口间的绝缘约为40至50dB。如果将放大器的增益设定在-50dB至+40dB之间以满足其它要求，则根本达不到衰减-50dB的要求。此外，连接LPF4的引线端子也在集成电路内，谐振线圈L出来的振荡信号通到LPF4的接点6和7以及放大器114的输入端。振荡信号及由限幅器工作所产生的信号在QPSK解调器115中产生差拍，从而使信号I和Q的戴噪比不降。
本发明的目的是克服同类产品的上述和其它缺点，提供一种移动电话接收机集成电路，该电路要求在移动电话的CDMA和FM双模方式下有高的增益特性。
在本发明付诸实施的一种结构中，移动电话接收机集成电路由可变增益放大器、低通滤波器及QPSK解调器组成，其中，可变增益放大器将接收的信号以可变增益放大，低通滤波器将由该可变增益放大器放大的信号中的谐波分量衰减掉，QPSK解调器将通过该低通滤波器的信号进行QPSK解调。
在本发明的接收机集成电路中，可变放大器、低通滤波器、QPSK解调器以平衡信号线互连，使电路中可能产生的谐波减少。这样，低通滤波器不必具备陡削的截止特性。于是，低通滤波器就可由集成电路中的有源滤波器来实现。
在本发明所推荐的结构中，移动电话接收机集成电路还包括一振荡器，其频率二倍于QPSK解调器所解调的信号频率；还包括一分频器，可将振荡器输出信号送至QPSK解调器之前进行分频，这里，连接QPSK解调器和分频器的信号线是平衡的。
在本发明的另一推荐结构中，移动电话接收机集成电路包括一放大器，可从CDMA和FM方式中任选一种接收信号并将它输出到可变增益放大器，其中，连接该放大器与可变增益放大器的信号线是平衡的。
附图的简单说明
图1是按照本发明的一个实施例做的移动电话接收机集成电路的方块图；
图2是两种低通滤波器的特性曲线，其中之一是图1中的实施例的有源低通滤波器的，而另一是普通LPF的特性曲线；
图3是图1中的低通滤波器的详细电路图；
图4是普通移动电话在CDMA和FM双模工作方式下的方块图；
图5是普通接收机电路的方块图。
现在参照附图对本发明推荐的实施例作说明。
图1中的放大器1或2分别选择CDMA带通滤波器112或FM带通滤波器113的输出信号。所选信号由可变放大器114放大。已放大信号的谐波分量由低通滤波器(LPF)4a进行衰减。LPF4a的输出信号由QPSK解调器115解调。在此QPSK解调器115中，借助于二分频器8a、PLL分频器9和振荡器10a，输入信号被解调为原始基带信号I和Q。振荡器10a输出一振荡信号，其频率是QPSK解调器115所解调信号的二倍。二分频器将振荡信号进行分频，并把所得到的信号送到QPSK解调器115。
将CDMA带通滤波器112和FM带通滤波器113连接到放大器1和2、可变放大器114、LPF4a及QPSK解调器115的信号线都是平衡的，而将二分频器8a连接到QPSK解调器115的信号线也如此。放大器1和2、可变放大器114、LPF4a、QPSK解调器、二分频器8a和振荡器10a都是平衡的，并由集成电路实现(见图1的标号16所示)。
可变放大器114总的增益可变范围设定为80至90dB。LPF4a是由有源滤波器构成的，其详细电路见图3。如图2所示，LPF4a对3次以上谐波的衰减特性设定在20dB以上。组成LPF4a的有源滤波器在日本专利申请号No.平6(1994)-333856中有插图说明，故不进一步讨论。
在上述结构中，可变放大器114、LPF4a、QPSK解调器115都是平衡型的，因此，在超过可变放大器114增益可变范围的信号谐波(即限幅器工作产生的谐波)中，对应于基波，偶次谐波被抑制在20dB以下。因此，LPF4a所需的衰减特性只需把三次以上谐波衰减掉就行。
由于这样宽松的衰减特性要求即能实现其功能，所以LPF4a由一个有源滤波器构成就行。这样，可变放大器114、LPF4a、QPSK解调器115都可做在集成电路内。随着LPF4a的加入，不必要有外接LPF的引线端子。这样，电路绝缘性得到提高。电磁场实验和仿真已证明，双极性集成电路在100MHz时其电路绝缘性能达70dB以上。如果可变放大器的增益可变范围设定在-50dB至+30dB范围内，电路绝缘性的影响实际上可排除。这使上述的集成电路能提供相当于常规产品的增益控制特性。
上述结构中振荡器10a的输出信号频率是解调信号的二倍，而二分频器8a及振荡器10a都是平衡型的。这种结构使传往可变放大器114或LPF4a的信号量减少。因而，QPSK解调器115能不受限幅器产生的差拍信号的影响使信号I和Q的载波噪音比不会变坏。

Claims (4)

1.一种移动电话接收机集成电路，其特征是，该电路包括：
可变增益放大电路，其以可变的增益放大CDMA方式和FM方式的双模式接收信号；
低通滤波器，其可衰减上述可变增益放大电路所放大的信号的高谐波分量；和
四相移相键控解调器，其可对通过低通滤波器的信号做四相移相键控解调；
所述可变增益放大电路、低通滤波器及四相移相键控解调器分别以平衡电路构成，所述可变增益放大电路的输出端和低通滤波器的输入端之间、及所述低通滤波器的输出端和四相移相键控解调器的输入端之间分别用平衡2线连接；
所述低通滤波器由可衰减高谐波成份中的3次以上的高谐波的有源滤波器构成；
以超过所述可变增益放大电路的增益可变范围的信号所产生的高谐波成份中，可将偶次高谐波成份相对于基波减少到20dB以下。
2.如权利要求1所述的移动电话接收机集成电路，其特征是，该电路还包括一振荡器和一分频器，该振荡器输出振荡信号的频率为被输入到所述四相移相键控解调器的信号的二倍，该分频器在振荡信号送到四相移相键控解调器之前对其进行二分频；所述分频器由平衡电路构成，所述分频器的输出端和四相移相键控解调器的输入端间以平衡2线连接。
3.如权利要求1所述的移动电话接收机集成电路，其特征是，该电路还包括一放大器，它可从码分多址或频率调制模式的接收信号中选择一个并将其送给可变增益放大电路，以平衡2线连接的所述放大器和可变增益放大电路间的信号线。
4.如权利要求2所述的移动电话接收机集成电路，其特征是，所述电路还包括一放大器，它可从码分多址或频率调制模式的接收信号中选择一个并将其送给可变增益放大电路，以平衡2线连接的所述放大器和可变增益放大电路间的信号线。
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