專利名稱：使用數(shù)字濾波器和帶阻濾波的頻率捷變?yōu)V波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頻率捷變(frequency agile)雙工濾波器，其使用在無線通信系統(tǒng)、多頻帶無線電構(gòu)架、能夠進行頻譜重整(spectrum re-farming)的系統(tǒng)、以及軟件定義的無線電中的RF濾波器和信號消除中。
背景技術(shù)：
當(dāng)前在基站中使用的RF濾波器包括可機械調(diào)諧的RF濾波器。這些濾波器是具有低損失、高動態(tài)范圍和優(yōu)異的選擇性的耦合腔濾波器，但是需要機械調(diào)諧限制了濾波器在載波頻率范圍方面的重新配置能力。所需要的是去除了對機械調(diào)諧的需要的濾波器和信號消除系統(tǒng)。RF離散時間濾波器的前饋配置也是可用的。在圖1中示出了用于改進雙工器隔離的已知的三路RF離散時間前饋濾波器系統(tǒng)。在該圖中，hi和h2是含有矢量調(diào)制器的系統(tǒng)塊。標(biāo)為τ 和τ 2的符號是固定延遲線，其將該系統(tǒng)分類為離散時間。已知的RF離散時間濾波器由含有可調(diào)諧移相器和可變衰減器、或矢量調(diào)制器的 RF路徑構(gòu)成。然而，RF路徑的數(shù)量被限制到兩個或三個路徑，因為每個附加的路徑都需要附加的分路器、組合器、可調(diào)諧部件、增益塊和延時元件。為此，利用具有兩個或三個路徑的已知濾波器系統(tǒng)僅僅能夠執(zhí)行低階濾波。需要的是執(zhí)行高階濾波但無需因濾波器階數(shù)的每次增加而需要諸如可調(diào)諧移相器和可變衰減器、或矢量調(diào)制器等附加元件的雙路徑濾波器和信號消除系統(tǒng)。在過去，也已經(jīng)利用可調(diào)諧電容器如MEMS、BST和變?nèi)荻O管實現(xiàn)了可調(diào)諧濾波器。熱量被散發(fā)到這種已知濾波器的可調(diào)諧部件中，而可調(diào)諧電容器的品質(zhì)因子是有限的。 可調(diào)諧元件的有限的品質(zhì)因子意味著它們不能被用來過濾高功率信號，并且大的插入損失由于高階配置而產(chǎn)生。需要能夠過濾高功率信號而對于高階配置具有小的插入損失的濾波器。已知的濾波器庫含有多個固定濾波器和用來選擇期望的濾波器配置的切換矩陣。對于濾波器特性的大系綜，需要大量的濾波器和大的切換矩陣。前者導(dǎo)致大的空間約束并具有有限的重新配置能力，而后者導(dǎo)致插入損失增加。需要具有小的占位面積 (footprint)、連續(xù)范圍的重新配置和低的插入損失的濾波器。在濾波器系統(tǒng)的一條路徑上具有數(shù)字信號處理器(DSP)的前饋配置的消除系統(tǒng)已經(jīng)被用來消除泄漏到發(fā)送通帶中的接收器中的發(fā)射信號。到前饋系統(tǒng)的輸入是同樣被發(fā)送到主發(fā)射器的數(shù)字基帶信號。該消除系統(tǒng)示出在圖2中，利用該系統(tǒng)，僅發(fā)射的RF信號的線性部分能夠被消除。存在對不僅僅消除發(fā)射的RF信號的線性部分的消除系統(tǒng)的需要。無線通信系統(tǒng)可以包括多頻帶無線電架構(gòu)、能夠進行頻譜重整的系統(tǒng)和軟件定義的無線電系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)中的常見系統(tǒng)部件一如基于IP的移動系統(tǒng)一包括位于無線通信系統(tǒng)上的至少一個移動節(jié)點(或用戶設(shè)備)和至少一個訪問點AP或基站(eNodeB 或eNB)。這些系統(tǒng)上的各種部件可以被命名為不同的名稱，這取決于任何特定網(wǎng)絡(luò)配置或通信系統(tǒng)上所使用的命名法。例如，術(shù)語“移動節(jié)點”包括稱為移動終端、“智能手機”、或諸如具有無線連接能力的膝上型個人計算機的流動設(shè)備的移動通信單元?！耙苿庸?jié)點”或“用戶設(shè)備”還包括具有被電纜(例如，電話線(“雙絞線”)、以太網(wǎng)電纜、光纜等)連通到無線網(wǎng)路，以及直接無線連接到蜂窩式網(wǎng)絡(luò)的PC，其可以被具有多種特征和功能性——如因特網(wǎng)訪問、e-mail、消息服務(wù)等——的移動終端(“手機”)的各種構(gòu)造和模型所經(jīng)歷。“移動節(jié)點”有時可以稱作用戶設(shè)備、移動單元、移動終端、移動裝置、或者類似的名稱，這取決于特定的系統(tǒng)提供商所采用的命名法。“接收器”和“發(fā)射器”被設(shè)置在每個“接入點” (AP)、“基站”或“用戶設(shè)備”。因此，本發(fā)明中諸如發(fā)射器或接收器的術(shù)語并不意味著被限制性地定義，而是可以包括位于網(wǎng)絡(luò)上的每個移動通信單元或傳輸設(shè)備上的部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種頻率捷變多帶阻濾波器，其使用在無線通信系統(tǒng)、多頻帶無線電架構(gòu)、能夠進行頻譜重整的系統(tǒng)、以及軟件定義的無線電上。所述系統(tǒng)具有能夠用來處理高發(fā)射功率或用來在存在阻斷器(blocker)時處理弱接收信號的大的動態(tài)范圍。在本發(fā)明中使用陷波或帶阻濾波器以在通帶和期望的阻帶信號之間存在大的動態(tài)范圍時，減輕離散時間濾波器的動態(tài)范圍要求。本發(fā)明可被用作可調(diào)諧濾波器，但是也可在本發(fā)明的RF路徑中的部件不同于傳輸線時用作可調(diào)諧信號消除系統(tǒng)。利用來自所耦合端口的定向耦合器將到含有離散時間濾波器的路徑的輸入信號從主路徑分離(tap off)。該路徑的輸出信號被利用定向耦合器組合回到主路徑的輸出中。第三定向耦合器被用來分離所組合的信號，以便監(jiān)測。定向耦合器確保了到主路徑的低損失。在本發(fā)明中，RF部件是低損失傳輸線、低噪放大器或固定雙工器，并且離散時間濾波器是數(shù)字濾波器。


現(xiàn)在將參照附圖通過僅為示例的方式對本申請的實施例進行描述，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的框圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的框圖；圖3是本發(fā)明的框4是本發(fā)明的框5是本發(fā)明的框6是本發(fā)明的框7是本發(fā)明的框8是本發(fā)明的框9是本發(fā)明的框圖以及圖10是本發(fā)明的框圖O
具體實施例方式
本發(fā)明是用于多頻帶無線電構(gòu)架、能夠進行光譜重整的系統(tǒng)以及軟件定義的無線電的基于混合式RF和數(shù)字信號處理器的濾波器。本發(fā)明能夠在阻帶與通帶中的信號之間的濾波器輸入處存在大的動態(tài)范圍的情況下執(zhí)行RF下的低損失頻率捷變多帶阻濾波。在發(fā)射器的輸出處，本發(fā)明能夠用來衰減具有嚴(yán)格發(fā)射限制的頻帶內(nèi)的馬刺(spur)或噪聲。 在到發(fā)射器的輸入處，本發(fā)明能夠用來衰減來自發(fā)射器的阻斷器或噪聲。本發(fā)明是將消除信號與RF或模擬部件的輸出合成和組合起來的可重新配置系統(tǒng)。利用從第一耦合器分離的信號合成消除信號。該系統(tǒng)能夠在大范圍的載波頻率上工作， 這意味著其是頻率捷變的。在具體的載波頻率，該系統(tǒng)能夠產(chǎn)生在系統(tǒng)的帶寬內(nèi)的與頻率有關(guān)的消除信號。頻率捷變和與頻率有關(guān)的(frequency dependent)消除是使得系統(tǒng)可重新配置的兩個要素。本發(fā)明能夠用來擴充固定雙工器，其通過減輕固定雙工器的濾波要求來減少將擴充的雙工器投放市場的制造和生產(chǎn)時間。與已知的機械調(diào)諧濾波器不同，一種擴充的雙工器將滿足多種用戶的要求。RF離散時間濾波器的現(xiàn)有技術(shù)前饋配置是可用的。在圖1中示出了已知的三路徑 RF離散時間前饋濾波器系統(tǒng)，用于改進雙工器隔離。在該圖中，Ii1和Ii2是含有矢量調(diào)制器的系統(tǒng)塊。標(biāo)為^和τ2的符號是固定延遲線，其將該系統(tǒng)分類為離散時間。在圖1中，示出了具有兩個路徑的離散時間前饋系統(tǒng)100，其中發(fā)射器的功率放大器PA 105經(jīng)由連接107提供輸入信號給定向耦合器110。該系統(tǒng)是以固定頻率部件制造的離散系統(tǒng)，并因此不表現(xiàn)出頻率捷變。在第一路徑上，定向耦合器110經(jīng)由連接125耦合到分路器129。分路器提供兩個信號路徑，其包括經(jīng)由連接1；34與延遲元件一 T1 136的連接。延遲元件一 T1 136經(jīng)由連接139耦合于RF部件Ill 142，其中信號的相位和幅度被調(diào)節(jié)。在來自分路器的第二信號路徑上，具有經(jīng)由連接131到延遲元件二 τ2 1；35的連接。延遲元件二 τ2 1；35經(jīng)由連接137 耦合于RF部件Ii2 141，其中信號的相位和幅度被調(diào)節(jié)。RF部件Ill 142和RF部件Ii2 141的輸出分別通過連接145和143被耦合到組合器150。組合器150的輸出經(jīng)由連接152被耦合到定向耦合器121。定向耦合器110在第二路徑上耦合到雙工器115。雙工器115耦合于天線117，并且該雙工器還經(jīng)由連接119耦合于定向耦合器121。第一和第二路徑在定向耦合器121處會聚，定向耦合器121提供輸出信號給經(jīng)由連接巧4耦合于該濾波器網(wǎng)絡(luò)的接收器155內(nèi)的低噪放大器LNA。在圖1中，已知的RF離散時間濾波器由含有可調(diào)諧移相器和可變衰減器、或矢量調(diào)制器的RF路徑構(gòu)成。然而，RF路徑的數(shù)量限制于兩個或三個路徑，因為每個附加的路徑都需要附加的分路器、組合器、可調(diào)諧部件、增益塊和延時元件。為此，僅低階濾波可利用具有兩個或三個路徑的已知濾波器系統(tǒng)來執(zhí)行。所需要的是執(zhí)行高階濾波但不需要因濾波器階數(shù)的每次增加而必需的諸如可調(diào)諧移相器和可變衰減器、或矢量調(diào)制器等附加元件的雙路徑濾波器和信號消除系統(tǒng)。在圖2中，示出了具有兩個路徑的前饋系統(tǒng)，其中數(shù)字濾波器在一個路徑上，該數(shù)字濾波器改進了雙工器隔離。在圖2中，數(shù)字輸入信號被示出在205并被分開到第一路徑和第二路徑上。在第一路徑上，數(shù)字信號經(jīng)由連接210被發(fā)送到HR濾波器215，其中HR 濾波器215的輸出經(jīng)由連接220被發(fā)送到輔助發(fā)射器225。輔助發(fā)射器225的輸出經(jīng)由連接230被發(fā)送到定向耦合器沈5。在第二路徑上，數(shù)字信號經(jīng)由連接235被提供給發(fā)射器M0。發(fā)射器的功率放大器 240的輸出經(jīng)由連接245被提供給雙工器255。雙工器255耦合于天線250，并且該雙工器還經(jīng)由連接260耦合于定向耦合器沈5。第一和第二路徑在定向耦合器265處會聚，定向耦合器265提供輸出信號給經(jīng)由連接270耦合于該濾波器網(wǎng)絡(luò)的接收器275內(nèi)的低噪放大器 LNA。在圖2中，具有數(shù)字信號處理器(DSP)的前饋配置消除系統(tǒng)示出在濾波器系統(tǒng)的一條路徑上，該系統(tǒng)被用來消除泄漏到發(fā)送通帶中的接收器中的發(fā)射信號。到前饋系統(tǒng)的輸入是同樣被發(fā)送到主發(fā)射器的數(shù)字基帶信號。該消除系統(tǒng)示出在圖2中，利用該系統(tǒng)，僅發(fā)射的RF信號的線性部分能夠被消除。存在對不僅僅消除發(fā)射的RF信號的線性部分的消除系統(tǒng)的需要。RF(或模擬)部件或系統(tǒng)在具有一個含有離散時間濾波器的信號路徑的前饋配置中被連接到本發(fā)明。該配置示出在圖3中。含有離散時間濾波器的信號路徑使用其輸入信號來合成消除信號，該消除信號與RF(或模擬)部件的輸出信號組合。RF或模擬帶阻濾波器(BSF)或陷波濾波器也布置在含有離散時間濾波器的信號路徑中，從而降低對離散時間濾波器的動態(tài)范圍的要求。組合的信號被監(jiān)測，并被用來適應(yīng)性地可重新配置離散時間濾波器和同一信號路徑內(nèi)的其他可調(diào)諧部件。在圖3中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)300，其包括接收耦合于定向耦合器310的輸入信號RFin 305(例如，在450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器310經(jīng)由連接315耦合于RF/模擬1頻率下變頻器320。RF/模擬1頻率下變頻器320經(jīng)由連接325 耦合于離散時間濾波器330，其中已下變頻的輸入信號被輸入到離散時間濾波器330中。離散時間濾波器330經(jīng)由連接335耦合于RF/模擬2頻率上變頻器340，并且RF/模擬2頻率上變頻器340經(jīng)由連接345耦合于帶阻濾波器BSF 350。帶阻濾波器BSF 350經(jīng)由連接 355耦合于定向耦合器365。定向耦合器310在第二路徑上經(jīng)由連接357被耦合到RF或模擬部件359。RF或模擬部件359經(jīng)由連接363耦合于定向耦合器365。第一路徑和第二路徑在定向耦合器365 處會聚，定向耦合器365經(jīng)由連接370向第三定向耦合器373提供組合的信號。第三定向耦合器被用來分離組合的信號，以便進行監(jiān)測。在第三路徑上，定向耦合器373經(jīng)由連接375耦合于RF/模擬3頻率下變頻器380。RF/模擬3頻率下變頻器380經(jīng)由連接385耦合于離散時間濾波器控制器387。離散時間濾波器控制器387控制離散時間濾波器330的與頻率有關(guān)的消除，離散時間濾波器控制器387經(jīng)由連接390連接于離散時間濾波器330。定向耦合器373耦合于用于連接到網(wǎng)絡(luò)的剩余部分的輸出信號RF。ut 680。本發(fā)明使用前饋配置中的兩個信號路徑，其中在所述路徑之一中具有離散時間濾波器。前饋配置允許系統(tǒng)的通帶信號通過RF或模擬部件并從耦合器處經(jīng)歷最小的損失。在一個實施例中，RF部件是低損失傳輸線，然后，如果通帶信號是發(fā)射信號，則主路徑將處理高功率，如果通帶信號是接收信號，則主路徑將最小地破壞弱信號。到含有離散時間濾波器的路徑的輸入信號利用來自耦合端口的定向耦合器被從主路徑分離。該路徑的輸出信號利用定向耦合器被組合回到主路徑的輸出中。第三定向耦合器被用來分離組合的信號，以便進行監(jiān)測。定向耦合器確保主路徑的低損失。具有第三定向耦合器的這些實施例示出在圖3、4和10中。在圖4中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)400，其包括接收耦合于定向耦合器410的輸入信號RFin 405 (例如，在450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器410經(jīng)由連接455耦合于RF/模擬1頻率下變頻器460。RF/模擬1頻率下變頻器460經(jīng)由連接463 耦合于數(shù)字濾波器464，其中已下變頻的輸入信號被輸入到數(shù)字濾波器464中。數(shù)字濾波器464是經(jīng)由連接467耦合于RF/模擬2頻率上變頻器470的數(shù)字濾波器，并且RF/模擬 2頻率上變頻器470經(jīng)由連接480被耦合于帶阻濾波器BSF 485。帶阻濾波器BSF 485經(jīng)由連接490耦合于定向耦合器430。定向耦合器410在第二路徑上經(jīng)由連接415被耦合到延時元件τ d420。延時元件 τ d420經(jīng)由連接425耦合于定向耦合器430。第一路徑和第二路徑在定向耦合器430處會聚，定向耦合器430經(jīng)由連接435提供組合的信號給第三定向耦合器440。第三定向耦合器440用來分離組合的信號，以便進行監(jiān)測。在第三路徑上，定向耦合器440經(jīng)由連接442耦合于RF/模擬3頻率下變頻器445。RF/模擬3頻率下變頻器445 經(jīng)由連接447耦合于數(shù)字濾波器控制器449。數(shù)字濾波器控制器449控制數(shù)字濾波器464 的與頻有關(guān)的消除，數(shù)字濾波器控制器449經(jīng)由連接450連接于數(shù)字濾波器464。定向耦合器440耦合于用于連接到網(wǎng)絡(luò)的剩余部分的輸出信號RF。ut 495。在圖10中，示出了具有部件級別識別的本發(fā)明的更詳細(xì)的圖。在圖10中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)1000，其包括接收耦合于定向耦合器1010的輸入信號RFin 1105(例如， 450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器1010經(jīng)由連接1012耦合于RF/模擬1頻率下變頻器。連接1012耦合于放大器1013，放大器1013經(jīng)由連接1014耦合于分路器 1015。分路器1015分別經(jīng)由連接1016和1017連接于下變頻器混合器10 和1(^8。下變頻器混合器10 經(jīng)由連接1032耦合于模擬低通濾波器1034，下變頻器混合器10 經(jīng)由連接1030耦合于模擬低通濾波器1036。模擬低通濾波器1034經(jīng)由連接1042耦合于模數(shù)轉(zhuǎn)換器1044，并且模擬低通濾波器1036經(jīng)由連接1038耦合于模數(shù)轉(zhuǎn)換器1040。RF/模擬1頻率下變頻器耦合于數(shù)字濾波器1050，其中已下變頻的輸入信號被輸入到數(shù)字濾波器1050中。具體地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1044經(jīng)由連接1046耦合于數(shù)字濾波器1050， 并且模數(shù)轉(zhuǎn)換器1040經(jīng)由連接1048耦合于數(shù)字濾波器1050。數(shù)字濾波器1050是耦合于RF/模擬2頻率上變頻器的數(shù)字濾波器。具體地，數(shù)字濾波器1050分別經(jīng)由連接1051和1052耦合于數(shù)模轉(zhuǎn)換器1056和數(shù)模轉(zhuǎn)換器1059。數(shù)模轉(zhuǎn)換器1056經(jīng)由連接1058耦合于模擬低通濾波器1062，并且數(shù)模轉(zhuǎn)換器1059經(jīng)由連接 1060耦合于模擬低通濾波器1064。模擬低通濾波器1062經(jīng)由連接1066耦合于上變頻器混合器1068。模擬低通濾波器1064經(jīng)由連接1065耦合于上變頻器混合器1070。上變頻器混合器1068和上變頻器混合器1070分別經(jīng)由連接1075和1078耦合于組合器1080。組合器1080經(jīng)由連接1079耦合于放大器1081，并且放大器1081經(jīng)由連接1082耦合于帶阻濾波器。帶阻濾波器被示出在具有可獨立調(diào)諧的傳遞函數(shù)零點和極點的離散時間配置中。 連接1082耦合于分路器部件1085，分路器部件1085將信號分離到兩個路徑中。在源自分路器1085的第一路徑上，信號1107被傳送到組合器1108，組合器1108沿線路1109提供信號給矢量調(diào)制器VMl 1111，矢量調(diào)制器VMl 1111提供輸出信號給分路器1101。分路器 1101提供兩個信號，其中一個信號沿線路1102到矢量調(diào)制器VM2 1103。VM2 1103沿線路1104提供輸出給延時元件τ2 1105，延時元件τ2 1105沿線路 1106提供來自與組合器1108的其他輸入信號的組合的輸出信號。在源自分路器1101的另一條路徑上，第二信號在線路1100上被提供給組合器1089。在源自分路器1085的第二路徑上，第二輸出信號1086被提供給延時元件T1 1087，延時元件T1 1087沿線路1088提供輸出信號給組合器1089。帶阻濾波器T-BSF經(jīng)由連接1090耦合于定向耦合器1035。變頻器混合器耦合于本機頻率振蕩器fm fL0提供具有本機振蕩器的頻率的基信號給變頻器。本機振蕩器控制本發(fā)明的頻率捷變。下變頻器混合器10 和上變頻器混合器 1070分別經(jīng)由連接1020和1073耦合于fL0。90°移相器1022經(jīng)由連接1021耦合于fL0， 并且90°移相器1072經(jīng)由連接1071耦合于fM。90°移相器1022經(jīng)由連接10 耦合于下變頻器混合器1026，并且90°移相器1072經(jīng)由連接1074耦合于上變頻器混合器1068。定向耦合器1010在第二路徑上經(jīng)由連接1015耦合于延時元件τ d 1020。延時元件Td 1020經(jīng)由連接1025耦合于定向耦合器1035。第一路徑和第二路徑在定向耦合器 1035處會聚，定向耦合器1035提供輸出信號給第三定向耦合器1130。第三定向耦合器1130用來分離組合的信號，以便進行監(jiān)測。在第三路徑上，定向耦合器1130經(jīng)由連接1135耦合于RF/模擬3頻率下變頻器。連接1135耦合于放大器1140， 放大器1140經(jīng)由連接1142耦合于分路器1145。分路器1145分別經(jīng)由連接1150和1155 連接于下變頻器混合器1160和1165。下變頻器混合器1160經(jīng)由連接1178耦合于模擬低通濾波器1183，并且下變頻器混合器1165經(jīng)由連接1179耦合于模擬低通濾波器1180。模擬低通濾波器1183經(jīng)由連接1187耦合于模數(shù)轉(zhuǎn)換器1189，并且模擬低通濾波器1180經(jīng)由連接1185耦合于模數(shù)轉(zhuǎn)換器1191。RF/模擬3頻率下變頻器中的變頻器混合器1165和1160耦合于本機頻率振蕩器 fL0 4<>提供具有本機振蕩器的頻率的基信號給下變頻器。下變頻器混合器1165經(jīng)由連接 1171耦合于&。90°移相器1175經(jīng)由連接1172耦合于f, 90°移相器1175經(jīng)由連接 1173耦合于下變頻器混合器1160。RF/模擬3頻率下變頻器從模數(shù)轉(zhuǎn)換器1189經(jīng)由連接1190以及從模數(shù)轉(zhuǎn)換器 1191經(jīng)由連接1195耦合于算法處理器，其中數(shù)字濾波器1050被提供有輸入和控制信號。 RF/模擬3頻率下變頻器耦合于數(shù)字濾波器控制器以提供那些控制信號。數(shù)字濾波器控制器控制數(shù)字濾波器1050的與頻率有關(guān)的消除。定向耦合器1130耦合于用于連接到網(wǎng)絡(luò)的剩余部分的輸出信號RF。ut。離散時間濾波器進行必需的濾波，以合成適于消除存在于主信號路徑中的不期望的信號成分的消除信號。該濾波器僅僅需要工作在阻帶信號上而不工作在通帶信號上，因此將由離散時間濾波器所濾波的信號的動態(tài)范圍可以小于本發(fā)明的輸入或輸出信號的動態(tài)范圍。離散時間濾波器之前是下變頻級和抗混疊濾波，之后是重建濾波和上變頻級。在之前使用增益級，以改善信號路徑的噪聲系數(shù)。在上變頻級之后使用增益級來確保消除信號與主路徑中要消除的信號一般大。陷波或帶阻濾波器減輕對離散時間濾波器的動態(tài)范圍的要求。如果被布置在離散時間濾波器之后，則其能夠用來減少系統(tǒng)的通帶中的噪聲。該配置在接收器中是有益的。如果陷波濾波器布置在離散時間濾波器之前，則其能夠用來衰減系統(tǒng)的通帶中的大的信號。 該配置在發(fā)射器中是有益的。在上述兩個位置中，陷波濾波器都減少包括離散時間濾波器的信號路徑中的其他部件的動態(tài)范圍要求。負(fù)的群延時電路為DSP濾波器承擔(dān)了一部分濾波負(fù)擔(dān)。DSP濾波器的優(yōu)化表明，消除被期望的頻帶在數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)中具有負(fù)的群延時。通過使用負(fù)的群延時電路， 數(shù)字濾波器能夠如同其沒有負(fù)的群延時電路一樣地執(zhí)行，但是具有較少的濾波器抽頭。相反，如果濾波器抽頭的數(shù)量沒被減少，則負(fù)的群延時強化的濾波器將具有更大的自由度以優(yōu)化成本函數(shù)。定向耦合器和下變頻級被設(shè)置在消除信號與主路徑信號組合之后。該子系統(tǒng)用來監(jiān)測輸出。該監(jiān)測的信號被處理，然后被用來控制數(shù)字濾波器和系統(tǒng)中的任何可調(diào)諧部件的適應(yīng)性。系統(tǒng)具有能夠用來處理高發(fā)射功率或用來處理弱接收信號的大的動態(tài)范圍。陷波或帶阻濾波器用來在通帶和期望的阻帶信號之間存在大的動態(tài)范圍時減輕離散時間濾波器的動態(tài)范圍要求。在本發(fā)明的一個或多個實施例中，RF部件是低損失傳輸線，并且離散時間濾波器是數(shù)字濾波器。該實施例示出在圖4中，并且更詳細(xì)地示出在圖5中。在這些實施例中，本發(fā)明可以用作可調(diào)諧多帶阻濾波器，或者多陷波濾波器。在本實施例中，本發(fā)明屬于可調(diào)諧濾波器領(lǐng)域，但是當(dāng)RF部件不同于傳輸線時，本發(fā)明屬于可調(diào)諧信號消除系統(tǒng)的領(lǐng)域。在低噪放大器的輸入之前，本發(fā)明可以用來衰減接收器通帶外的阻斷器和發(fā)射器噪聲。這些實施例示出在圖5至9中。本發(fā)明可被用于對具有多于兩個端口的部件的隔離改進。本發(fā)明能夠用來消除在接收器和發(fā)射器通帶中通過固定雙工器泄漏到接收器中的發(fā)射器噪聲。本發(fā)明能夠用于沿接收器中的信號鏈的部件的線性松弛。本發(fā)明能夠用來在任何部件的輸出處消除系統(tǒng)的通帶外的大的信號。這種消除將減少信號的動態(tài)范圍，因此減輕處理部件的線性要求。在圖5中，示出了本發(fā)明的詳圖，其中更具體地描繪了主要部件。在圖5中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)500，其包括接收耦合于定向耦合器510的輸入信號RFin 505(例如， 在450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器510經(jīng)由連接530耦合于RF/模擬1頻率下變頻器535。連接530耦合于放大器537，放大器537經(jīng)由連接538耦合于分路器 540。分路器540分別經(jīng)由連接541和560連接于下變頻器混合器543和563。下變頻器混合器543經(jīng)由連接545耦合于模擬低通濾波器550，并且下變頻器混合器563經(jīng)由連接565耦合于模擬低通濾波器570。模擬低通濾波器550經(jīng)由連接551耦合于模數(shù)轉(zhuǎn)換器 553，并且模擬低通濾波器570經(jīng)由連接571耦合于模數(shù)轉(zhuǎn)換器573。RF/模擬1頻率下變頻器535耦合于數(shù)字濾波器558，其中已下變頻的輸入信號被輸入到數(shù)字濾波器558中。具體地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器553經(jīng)由連接555耦合于數(shù)字濾波器558， 并且模數(shù)轉(zhuǎn)換器573經(jīng)由連接575耦合于數(shù)字濾波器558。數(shù)字濾波器558是耦合于RF/模擬2頻率上變頻器506的數(shù)字濾波器。具體地， 數(shù)字濾波器558分別經(jīng)由連接591和592耦合于數(shù)模轉(zhuǎn)換器593和數(shù)模轉(zhuǎn)換器595。數(shù)模轉(zhuǎn)換器593經(jīng)由連接597耦合于模擬低通濾波器511，并且數(shù)模轉(zhuǎn)換器595經(jīng)由連接599耦合于模擬低通濾波器512。模擬低通濾波器511經(jīng)由連接513耦合于上變頻器混合器536。模擬低通濾波器512經(jīng)由連接514耦合于上變頻器混合器535。上變頻器混合器536和上變頻器混合器 535分別經(jīng)由連接521和522耦合于組合器523。組合器523經(jīng)由連接524被耦合到放大器526，而放大器526經(jīng)由連接528被耦合到帶阻濾波器529。一般地，RF/模擬2頻率上變頻器506經(jīng)由連接528耦合于帶阻濾波器T-BSF 529。帶阻濾波器T-BSF 529經(jīng)由連接 531耦合于定向耦合器527。定向耦合器510在第二路徑上經(jīng)由連接515耦合于延時元件Td 520。延時元件 Td 520經(jīng)由連接525耦合于定向耦合器527。第一和第二路徑在定向耦合器527處會聚， 定向耦合器527提供輸出信號RF。ut給網(wǎng)絡(luò)的剩余部分。變頻器混合器耦合于本機頻率振蕩器ωρ 587，本機頻率振蕩器ωρ 587提供具有本機振蕩器的頻率的基信號給下變頻器。本機振蕩器控制本發(fā)明500的頻率捷變。下變頻器混合器563和上變頻器混合器535分別經(jīng)由連接588和589耦合于ωρ。90°移相器583 經(jīng)由連接588耦合于ωρ，并且90°移相器532經(jīng)由連接589耦合于ωρ。90°移相器583 經(jīng)由連接585耦合于下變頻器混合器543，并且90°移相器532經(jīng)由連接533耦合于上變頻器混合器536。在圖6中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)600，其包括接收耦合于定向耦合器610的輸入信號RFin 605 (例如，在450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器610經(jīng)由連接615耦合于RF/模擬1頻率下變頻器620。RF/模擬1頻率下變頻器620經(jīng)由連接625 耦合于數(shù)字濾波器630，其中已下變頻的輸入信號被輸入到數(shù)字濾波器630中。數(shù)字濾波器 630是經(jīng)由連接635耦合于RF/模擬2頻率上變頻器640的離散時間濾波器，并且RF/模擬 2頻率上變頻器640經(jīng)由連接645耦合于負(fù)的群延時(NGF)元件646。NGF元件646可以是單極RF離散時間系統(tǒng)，其包括經(jīng)由連接645提供給第一 NGF 定向耦合器的第一輸入信號，第一 NGF定向耦合器沿著穿過延時元件的第一信號路徑提供信號給第二 NGF定向耦合器。第二 NGF定向耦合器沿著連接647提供輸出NGF信號給帶阻濾波器T-BSF 650。第二 NGF定向耦合器還提供沿著從第二 NGF定向耦合器經(jīng)過放大器、可變移相器、 可變增益放大器和固定延時的第二路徑所分離的反饋信號。NGF元件646中的該第二信號路徑然后耦合回到NGF元件646上的第一 NGF定向耦合器中，以與沿著NGF元件646中的第一信號路徑傳遞的信號組合。帶阻濾波器T-BSF 650經(jīng)由連接655耦合于第二定向耦合器675。第一定向耦合器610在第二路徑上經(jīng)由連接660耦合到延時元件τ d 665。延時元件τ d 665經(jīng)由連接 670耦合于第二定向耦合器675，第一信號路徑和第二信號路徑在第二定向耦合器675處被重新組合。第一路徑和第二路徑在第二定向耦合器675處會聚，第二定向耦合器675提供輸出信號RF。ut 680給網(wǎng)絡(luò)上的低噪放大器LNA。在圖7中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)700，其包括接收經(jīng)由線路707耦合于定向耦合器710的輸入信號RFin 705 (例如，在450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器710經(jīng)由連接711耦合于RF/模擬1頻率下變頻器722。RF/模擬1頻率下變頻器722經(jīng)由連接724耦合于數(shù)字濾波器726，其中已下變頻的輸入信號被輸入到數(shù)字濾波器726 中。數(shù)字濾波器726是經(jīng)由連接728耦合于RF/模擬2頻率上變頻器735的離散時間濾波器，并且RF/模擬2頻率上變頻器735經(jīng)由連接737耦合于帶阻濾波器T-BSF 739。帶阻濾波器T-BSF 739經(jīng)由連接741耦合于定向耦合器720。定向耦合器710在第二路徑上經(jīng)由連接712耦合于低噪放大器線性LNA 715。低噪放大器線性LNA 715經(jīng)由連接717耦合于定向耦合器720。第一路徑和第二路徑在定向耦合器720處會聚，定向耦合器720提供輸出信號RF。ut 745給耦合于該濾波器網(wǎng)絡(luò)的下變頻器。在本實施例中，在下變頻器混合器之前進行干涉消除。在圖8中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)800，其包括接收耦合于定向耦合器810的輸入信號RFin 805 (例如，在450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器810經(jīng)由連接815耦合于帶阻濾波器T-BSF 820。帶阻濾波器T-BSF 820經(jīng)由連接825耦合于RF/ 模擬1頻率下變頻器830。RF/模擬1頻率下變頻器830經(jīng)由連接835耦合于數(shù)字濾波器 840，其中已下變頻的輸入信號被輸入到數(shù)字濾波器840中。數(shù)字濾波器840是經(jīng)由連接 845耦合于RF/模擬2頻率上變頻器850的離散時間濾波器，并且RF/模擬2頻率上變頻器 850經(jīng)由連接855耦合于定向耦合器875。定向耦合器810在第二路徑上經(jīng)由連接860耦合于延時元件Td 865。延時元件 Td 865經(jīng)由連接870耦合于定向耦合器875。第一路徑和第二路徑在定向耦合器875處會聚，定向耦合器875提供輸出信號RF。ut 880給耦合于該濾波器網(wǎng)絡(luò)的雙工器電路。在本實施例中，噪聲消除在發(fā)射器之后進行，以在輸出信號上執(zhí)行多阻帶濾波從而避免妨礙發(fā)射掩膜，并消除接收器通帶中的發(fā)射器噪聲。在圖9中，示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)900，其包括接收耦合于定向耦合器910的輸入信號RFin 905 (例如，在450MHz至3500MHz之間)。在第一路徑上，定向耦合器910經(jīng)由連接915耦合于帶阻濾波器T-BSF 920。帶阻濾波器T-BSF 920經(jīng)由連接925耦合于RF/ 模擬1頻率下變頻器930。RF/模擬1頻率下變頻器930經(jīng)由連接935耦合于數(shù)字濾波器 940，其中已下變頻的輸入信號被輸入到數(shù)字濾波器940中。數(shù)字濾波器940是經(jīng)由連接 945耦合于RF/模擬2頻率上變頻器950的離散時間濾波器，并且RF/模擬2頻率上變頻器 950經(jīng)由連接955耦合于定向耦合器980。定向耦合器910在第二路徑上經(jīng)由連接960耦合于雙工器970的。雙工器970耦合于天線971，并且該雙工器還經(jīng)由連接975耦合于定向耦合器980。第一路徑和第二路徑在定向耦合器980處會聚，定向耦合器980提供輸出信號RF。ut 985給耦合于該濾波器網(wǎng)絡(luò)的低噪放大器LNA。在本實施例中，執(zhí)行發(fā)射器噪聲消除以改進固定的雙工器電路的隔離。本發(fā)明提出了一種基于混合式RF-數(shù)字信號處理的RF濾波器和信號消除系統(tǒng)，其使用在無線通信系統(tǒng)、多頻帶無線電構(gòu)架、能夠進行頻譜重整的系統(tǒng)、以及軟件定義的無線電上。本發(fā)明能夠被用來加強固定的雙工器，其通過減輕固定的雙工器的濾波要求來減少將強化雙工器投放市場的制造和生產(chǎn)時間。與已知的機械調(diào)諧式濾波器不同，一種加強的雙工器將滿足多種用戶的要求。本申請的上述實施例意在僅作為示例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以實現(xiàn)對特定實施例的改動、修改和變型而不偏離本申請的范圍。在上面的描述中，闡釋了眾多細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以在沒有這些細(xì)節(jié)的情況下實施。盡管已經(jīng)關(guān)于有限數(shù)量的實施例公開了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將注意到從中進行的大量的修改和變型。意在使所附的權(quán)利要求覆蓋落在本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種與頻率有關(guān)的信號衰減裝置，包括耦合于第一定向耦合器的輸入信號接收器，所述第一定向耦合器將所述輸入信號分離到第一信號路徑中和第二信號路徑中，耦合于所述第一信號路徑的帶阻濾波器，所述帶阻濾波器提供其輸出信號給RF/模擬 1頻率下變頻器，所述RF/模擬1頻率下變頻器具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器和耦合于第一濾波器的一個或多個下變頻器混合器，并且所述一個或多個下變頻器由本機頻率振蕩器信號控制，第二濾波器，其通過所述RF/模擬1頻率下變頻器中的所述第一濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合于所述RF/模擬1頻率下變頻器中的所述一個或多個下變頻器混合器，耦合于所述第二濾波器的RF/模擬2頻率上變頻器，其具有通過第三濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器耦合于所述第二濾波器的一個或多個上變頻器混合器，所述一個或多個上變頻器中的每個由本機頻率振蕩器信號控制，所述RF/模擬2頻率上變頻器提供其輸出信號給第二定向耦合器，所述第二定向耦合器還接收沿第二路徑來自于所述第一定向耦合器的第二信號，來自所述第一定向耦合器的所述信號在所述第二定向耦合器處被接收之前經(jīng)過一部件，由所述第二定向耦合器提供的信號輸出，其包括已經(jīng)經(jīng)過第一路徑和第二路徑的重新組合的信號，來自所述第一信號路徑的所述信號在所述第二定向耦合器處衰減來自所述第二信號路徑的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述濾波器是可重新配置的離散時間濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述帶阻濾波器是陷波濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述陷波濾波器是可調(diào)諧的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述濾波器是可編程數(shù)字濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述頻率下變頻器是頻率捷變的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述頻率上變頻器是頻率捷變的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括被設(shè)置在所述第一路徑上的電路，所述電路在衰減被期望的頻率上表現(xiàn)出負(fù)的群延時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述帶阻濾波器是可調(diào)諧的。
10.一種與頻率有關(guān)的信號衰減裝置，包括耦合于第一定向耦合器的輸入信號接收器，所述第一定向耦合器將所述輸入信號分離到第一信號路徑中和第二信號路徑中，耦合于所述第一信號路徑的帶阻濾波器，所述帶阻濾波器提供其輸出信號給RF/模擬 1頻率下變頻器，所述RF/模擬1頻率下變頻器具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器和耦合于第一濾波器的一個或多個下變頻器混合器，并且所述一個或多個下變頻器由本機頻率振蕩器信號控制，第二濾波器，其通過所述RF/模擬1頻率下變頻器中的所述第一濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合于所述RF/模擬1頻率下變頻器中的所述一個或多個下變頻器混合器，耦合于所述第二濾波器的RF/模擬2頻率上變頻器，其具有通過第三濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器耦合于所述第二濾波器的一個或多上變頻器混合器，所述一個或多個上變頻器中的每個由本機頻率振蕩器信號控制，所述RF/模擬2頻率上變頻器提供其輸出信號給第二定向耦合器，所述第二定向耦合器還接收沿第二路徑來自所述第一定向耦合器的第二路徑的第二信號，來自所述第一定向耦合器的所述信號在所述第二定向耦合器處被接收之前經(jīng)過一部件，由所述第二定向耦合器提供的信號輸出包括已經(jīng)經(jīng)過第一路徑和第二路徑的重新組合的信號，以及耦合于所述第二定向耦合器的第三定向耦合器，其提供信號給RF/模擬3頻率下變頻器，所述頻率下變頻器提供信號給控制器，所述控制器提供反饋控制信號給所述濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述濾波器是可重新配置的離散時間濾波器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述帶阻濾波器是陷波濾波器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述陷波濾波器是可調(diào)諧的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述濾波器是可編程的數(shù)字濾波器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述頻率下變頻器是頻率捷變的。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述頻率上變頻器是頻率捷變的。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，還包括被設(shè)置在所述第一路徑上的電路，所述電路在衰減被期望的頻率上表現(xiàn)出負(fù)的群延時。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述帶阻濾波器是可調(diào)諧的。
19.一種提供與頻率有關(guān)的衰減信號的方法，包括以下步驟在第一定向耦合器處接收輸入信號，在所述第一定向耦合器處，將所述輸入信號分離到第一信號路徑中和第二信號路徑中，在帶阻濾波器處沿著所述第一信號路徑接收信號，沿著所述第一信號路徑的信號在所述帶阻濾波器中被濾波，提供來自所述帶阻濾波器的信號給RF/模擬1頻率下變頻器，所述RF/模擬1頻率下變頻器利用一個或多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個或多個下變頻器混合器、以及第一濾波器處理接收的信號，提供來自所述RF/模擬1頻率下變頻器的輸出信號給第二濾波器，所述第二濾波器處理并對在所述第一信號路徑上所提供的信號進行濾波，在RF/模擬2頻率上變頻器處接收所述第二濾波器的輸出，所述RF/模擬2頻率上變頻器在一個或多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器、一個或多個上變頻器混合器、以及第三濾波器中處理信號，提供來自所述RF/模擬2頻率上變頻器的信號給第二定向耦合器，在所述第二定向耦合器處將所述帶阻濾波器的輸出與來自所述第一定向耦合器的且在其在所述第二定向耦合器處被接收之前經(jīng)過一部件的信號組合起來，在所述第二定向耦合器的輸出處產(chǎn)生的所述組合的信號是來自所述第一信號路徑的被來自所述第二信號路徑的信號衰減的所述信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟提供所述第一輸出信號給第三定向耦合器，所述第三定向耦合器提供信號給RF/模擬 3頻率下變頻器，以及提供來自所述RF/模擬3頻率下變頻器的反饋信號給控制器，所述控制器提供反饋控制信號給所述濾波器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括以下步驟提供來自所述第三定向耦合器的第二輸出信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第二濾波器是可重新配置的離散時間濾波器。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第二濾波器是可編程的數(shù)字濾波器。
全文摘要
本發(fā)明是基于混合式RF-數(shù)字信號處理器的濾波器，用于能夠進行頻譜重整的多頻帶無線電構(gòu)架系統(tǒng)和軟件定義的無線電。本發(fā)明在阻帶與通帶中的信號之間的濾波器輸入存在大的動態(tài)范圍的情況下執(zhí)行RF下的低損失頻率捷變多陷波上變頻器混合器。本發(fā)明是具有通過定向耦合器連接在一起的兩條路徑的與頻率有關(guān)的信號衰減裝置。第一路徑包括諸如延時部件或雙工器的部件。第二路徑包括連接于下變頻器的帶阻濾波器、數(shù)字濾波器和上變頻器。在功率放大器的輸出處，本發(fā)明能夠用來衰減具有嚴(yán)格發(fā)射限制的頻帶內(nèi)的馬刺或噪聲。在低噪放大器的輸入處，本發(fā)明能夠用來衰減接收器通帶外的阻斷器和發(fā)射器噪聲。
文檔編號H03H17/02GK102301592SQ200980156268
公開日2011年12月28日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者M·懷維爾 申請人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司