[发明专利]一种直流泄漏的处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信设备，特别涉及一种直流泄漏的处理装置。

背景技术

现代的无线接收机，无论是收音机还是手机电视机，几乎无一例外的，我们看到的是一种被称作“超外差”式的电路结构：微弱的高频无线电信号必须先通过一级或几级的混频电路，才能去掉其它信道的干扰并获得足够的增益，最终完成解调，取出所需的信息。每经过一次变频，信号的频率降低、幅度增大，而其它信道和频段的干扰则被逐步滤除掉。

这种结构被普遍采用是有原因的。通常认为，天线接收到的信号频率很高而信道带宽又很小，如果要直接滤出所需信道，滤波器的Q值将是一个天文数字，再加上高频电路在增益、精度和稳定性等方面的问题，在高频直接对信号进行解调是不现实的，至少目前的技术水平还无法满足这一要求。使用混频器将高频信号搬到一个低得多的中频频率后再进行信道滤波、放大和解调解决了高频信号处理所遇到的困难，但是又引入了另一个严重的问题，这就是所谓的镜像频率干扰：当两个信号的频率与本振(LO)信号频率差的绝对值相等但是符号相反，或者说它们在频率轴上对称地位于本振信号的两边，那么经过混频后这两个信号都将被搬移到同一个中频频率。如果其中一个是有用信号，另一个是干扰信号，那么干扰信号所在的频率就称为镜像频率，这种经过混频后的干扰现象通常被称为镜频干扰。为了抑制镜频干扰，普遍采用的方法是利用天线后面的滤波器滤除镜像频率成份。但是同样地，由于该滤波器工作在高频，其滤波效果取决于镜频频率与信号频率之间的距离，或者说取决于中频频率的高低。如果中频频率高，信号与镜频相距较远，那么镜频成份就受到较大的抑制；反之，如果中频频率较低，信号与镜频相隔不远，滤波的效果就较差。但另一方面，由于信道选择在中频进行，基于同样的理由，较高的中频频率对信道选择滤波器的要求也较高。于是镜频抑制与信道选择形成了一对矛盾，而中频频率的选择成为平衡这对矛盾的关键。在一些要求较高的应用中，常常使用两次或三次变频来取得更好的折衷。

依靠考虑周到的中频频率选择和高品质的射频(镜像抑制)和中频(信道选择)滤波器，一个精心设计的超外差接收机可以达到很高的灵敏度、选择性和动态范围，因此长久以来成为了事实上的唯一选择。

有人对选择中频频率和滤波器的设计方式感到不满意。大约在超外差结构出现多年之后，有人提出了一种把本振频率设成与信号频率相同，将高频信号通过变频直接搬移到零频率的接收机结构。与超外差接收机相比，这种被称为直接变频(Direct-Conversion)或零中频(ZIF，Zero-IF)的结构至少有两个优点：(1)中频频率为零，不存在镜像干扰问题；(2)信道选择在低频进行，只需要使用低通滤波器。然而，可能是遇到了多次的失败，我们的先驱们并没有实现零中频的理想，在很长的一段时期内，这种结构都无人问津。因为设计者需要尽量利用集成电路技术，将电路元件做在芯片内部，也就是提高电路的集成度。

但是对于超外差接收机来说，至少有两个元件是到目前为止无法集成到芯片上去的，这就是它的镜频抑制滤波器和信道选择滤波器。不仅如此，为了提高选择性，信道选择还可能用到一些较为昂贵的器件如SAW(Surface Acoustic Wave，声表面波)滤波器。这时，又有人想到了零中频接收机。我们已经知道，零中频接收机(1)不存在镜频问题；(2)只要用低通滤波器来选择信道，而低通滤波器的集成技术已经很成熟，即使集成有困难，也可以用廉价的电容和电感来实现。凭这两点，可以只用极少的片外元件而达到极高的集成度。

3G、4G技术的引入，面对个人移动通信的汹涌浪潮，零中频结构魅力凸显，为此零中频架构设计又成为一个技术研究的课题，人们开始尝试将它用到手机中。

零中频接收机的工作原理是把接收到的高频信号经过一对正交混频器(Quadrature Mixer)变频后产生两个正交的零中频信号I和Q，这两个信号随后被低通滤波和限幅放大，然后I/Q分别被ADC(Analogue-to-Digital Converter，模数转换器)采样变成数字信号，下变频后给基带处理。图1为接收机直流泄漏和镜像产生示意图，图中示意了零中频处理的原理(正交解调后分别采样)，如果ω_USB(或者ω_LSB)是我们希望得到的信号，I信道相对Q信道由于正交(90度偏移)，从而可以削除在ω_LSB(或者ω_USB)处于的镜像。但是由于I/Q通道幅度不平衡和相位不平衡使得镜像无法有效削除，直流偏移的存在导致直流漂移严重，大量的研究和实践都显示直流泄漏(漂移)成为制约零中频接收机实用的一个难题。