Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
INTERMEDIATE-FREQUENCY ANALOGUE-TO-DIGITAL CONVERSION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/067353
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is an intermediate-frequency analogue-to-digital conversion device, comprising: a gain attenuation module, a gain amplification module, a filter and an analogue-to-digital conversion module. The gain attenuation module is set to perform attenuation processing on a received intermediate-frequency signal. The gain amplification module is connected to the gain attenuation module, and set to perform amplification processing on a signal that is output from the gain attenuation module. The filter is a variable filter, connected to the gain amplification module, and set to perform filter processing on a signal that is amplified by a gain amplifier. The analogue-to-digital conversion module is connected to the filter, and set to convert a signal that is filtered by the filter into a digital signal. The present invention solves the technical problem in the related art that as a filter between a gain amplification module and an analogue-to-digital conversion module is non-tunable, there is a need to adjust the circuit constitution of an intermediate-frequency analogue-to-digital conversion device in systems of different modes or different frequency bands, achieving the technical effect of improving the universality of the intermediate-frequency analogue-to-digital conversion device.

Inventors:
LIU WEI (CN)
DUAN YAJUAN (CN)
LEI MENGBI (CN)
LI XIANGLING (CN)
ZHANG GUOJUN (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/083504
Publication Date:
May 08, 2014
Filing Date:
September 13, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ZTE CORP (CN)
International Classes:
H04B1/16
Foreign References:
CN1445932A2003-10-01
CN102104391A2011-06-22
CN102694567A2012-09-26
CN202931288U2013-05-08
Other References:
See also references of EP 2916462A4
Attorney, Agent or Firm:
KANGXIN PARTNERS,P.C. (CN)
北京康信知识产权代理有限责任公司 (CN)
Download PDF:
Claims:
权 利 要 求 书

1. 一种中频模数转换装置, 包括: 增益衰减模块、 增益放大模块、 滤波器和模数 转换模块, 其中,

所述增益衰减模块, 设置为对接收到的中频信号进行衰减处理; 所述增益放大模块, 与所述增益衰减模块相连, 设置为对所述增益衰减模 块输出的信号进行放大处理; 所述滤波器是可变滤波器, 与所述增益放大模块相连, 设置为对经过所述 增益放大模块放大后的信号进行滤波处理, 所述可变滤波器是滤波系数可调的 滤波器; 所述模数转换模块, 与所述滤波器相连, 设置为将经过所述滤波器滤波后 的信号转换为数字信号。

2. 根据权利要求 1所述的装置, 其中, 还包括: 通过串行接口 SPI控制模块, 与 所述可变滤波器耦合, 设置为对所述可变滤波器的滤波系数进行控制。

3. 根据权利要求 2所述的装置, 其中, 所述 SPI控制模块与所述增益衰减模块耦 合, 设置为对所述增益衰减模块的衰减系数进行控制。

4. 根据权利要求 1至 3中任一项所述的装置, 其中, 所述模数转换模块上设置有 差分模拟输入接口和数字输出接口, 其中, 所述差分模拟输入接口设置为接收 滤波器模块发送的中频模拟信号, 所述数字输出接口设置为将所述模数转换模 块模数转换后得到的数字信号发送出去。

5. 根据权利要求 1至 3所述的装置, 其中, 所述数字输出接口是 JESD204B接口 和 /或低压差分信号 LVDS接口。

6. 根据权利要求 1所述的装置, 其中, 所述增益衰减模块, 还与混频器相连, 设 置为接收所述混频器输出的中频信号。

7. 根据权利要求 6所述的装置, 其中, 所述混频器是时分双工 TDD或者频分双 工 FDD无线产品中的混频器。

8. 根据权利要求 6所述的装置,其中,所述混频器是数字预失真 DPD反馈系统中 的混频器。 根据权利要求 1至 3中任一项所述的装置, 其中, 采用多芯片模块系统 MCM 技术或者射频集成电路 RFIC技术进行封装。

Description:
中频模数转换装置

技术领域 本发明涉及通信领域, 具体而言, 涉及一种中频模数转换装置。 背景技术 随着通讯技术的不断发展, 对于无线基站产品载频个数的要求也越来越多 。 现在 的通讯技术要求实现更多的通道, 从而导致了收发信机设计的复杂程度不断增加 , 体 积也不断变大, 同时也带来了成本的增加和可靠性的降低等一 系列的问题。 面对激烈 的市场竞争, 高集成度和设计简单已经成为一种技术的发展 趋势, 高集成度的要求不 仅能够提高产品的质量和可靠性, 也有利于平台化设计的发展。 为了提高集成度, 目前的集成方案主要有两种形式: 一种方式是射频集成电路

(Radio Frequency Integrated circuit, 简称为 RFIC), 另一种方式是多芯片模块系统 (Multi Chip Model, 简称为 MCM)。 下面对这两种集成方式进行具体描述。

MCM技术的高集成度、 高性能的特点为小型化的进一步实施创造了机 会, MCM (Multi Chip Model)是将多个裸芯片直接安装在单个载体或基 板上, 再通过高导电金 属将多个裸芯片连接起来, 最后用铸塑或陶瓷包封技术将其封装成一个模 块 (mod U le)。 由于在一个模块中含有多个芯片, 不仅提高了封装密度, 还由于多个芯片之间的间距 减小, 布线密度提高, 以至整个模块的性能以及可靠性都有明显提高 。 MCM 技术在 相同的集成度下可以在较短时间内实现器件开 发, 成本优势比较明显。

RFIC是 90年代中期以来随着集成电路(Integrated Circuit, 简称为 IC)工艺改进 而出现的一种新型器件, 在同一个基板上实现了多种射频功能。 RFIC的实现难度高和 开发周期比较长,初期成本没有优势,需要在 15K以上的订单下才能体现出成本优势。 目前, 一般的接收机中的中频模数转换装置中由于中 频增益放大模块和模数转换 器 (Analog-to-Digital Converter, 简称为 ADC) 的接口之间的电路在不同制式下对带 宽的要求, 且该部分电路的滤波器一般是不可调的, 从而导致了接收机的应用平台难 以统一, 也就是接收机的通用性不强, 对于不同的制式和频段之间需要更改电路的组 成来完善, 无法真正的实现平台的统一。 针对上述的问题, 目前尚未提出有效的解决方案。 发明内容 本发明实施例提供了一种中频模数转换装置, 以至少解决相关技术中由于增益放 大模块和模数转换模块之间的滤波器是不可调 的, 而导致在不同制式或者不同频段的 系统中需要对中频模数转换装置的电路组成进 行调整的技术问题。 根据本发明实施例的一个方面, 提供了一种中频模数转换装置, 包括: 增益衰减 模块、 增益放大模块、 滤波器和模数转换模块, 其中, 上述增益衰减模块, 设置为对 接收到的中频信号进行衰减处理; 上述增益放大模块, 与上述增益衰减模块相连, 设 置为对上述增益衰减模块输出的信号进行放大 处理; 上述滤波器是可变滤波器, 与上 述增益放大模块相连, 设置为对经过上述增益放大模块放大后的信号 进行滤波处理, 上述可变滤波器是滤波系数可调的滤波器; 上述模数转换模块, 与上述滤波器相连, 设置为将经过上述滤波器滤波后的信号转换为 数字信号。 优选地, 上述装置还包括: SPI 控制模块, 与上述可变滤波器耦合, 设置为对上 述可变滤波器的滤波系数进行控制。 优选地, 上述 SPI控制模块与上述增益衰减模块耦合, 设置为对上述增益衰减模 块的衰减系数进行控制。 优选地, 上述模数转换模块上设置有差分模拟输入接口 和数字输出接口, 其中, 上述差分模拟输入接口设置为接收滤波器模块 发送的中频模拟信号, 上述数字输出接 口设置为将上述模数转换模块模数转换后得到 的数字信号发送出去。 优选地, 上述数字输出接口是 JESD204B接口和 /或 LVDS接口。 优选地, 上述增益衰减模块, 还与混频器相连, 设置为接收上述混频器输出的中 频信号。 优选地, 上述混频器是 TDD或者 FDD无线产品中的混频器。 优选地, 上述混频器是 DPD反馈系统中的混频器。 优选地, 采用 MCM技术或者 RFIC技术进行封装。 在本发明实施例中, 在中频模数转换装置中采用可变滤波器, 因此, 可以根据系 统的需求对滤波器的参数进行调整以满足不同 的系统需求。 通过这种方式解决了相关 技术中由于增益放大模块和模数转换模块之间 的滤波器是不可调的, 而导致在不同制 式或者不同频段的系统中需要对中频模数转换 装置的电路组成进行调整的技术问题, 达到了提高中频模数转换装置通用性的技术效 果。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步 理解, 构成本申请的一部分, 本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明, 并不构成对本发明的不当限定。 在附图 中- 图 1是根据本发明实施例的中频模数转换装置的 种优选结构示意图; 图 2是根据本发明实施例的中频模数转换装置的 一种优选结构示意图; 图 3是根据本发明实施例的中频模数转换装置的 一种优选结构示意图; 图 4是根据本发明实施例的中频模数转换装置的 一种应用场景的连接示意图; 图 5是根据本发明实施例的中频模数转换装置的 二种应用场景的连接示意图。 具体实施方式 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本 发明。 需要说明的是, 在不冲突的 情况下, 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合。 本发明实施例提供了一种中频模数转换装置, 如图 1所示, 包括: 增益衰减模块

102、 增益放大模块 104、 滤波器 106和模数转换模块 108。 下面对这个结构进行具体 描述。

1 ) 所述增益衰减模块 102, 设置为对接收到的中频信号进行衰减;

2)所述增益放大模块 104, 与所述增益衰减模块 102相连, 设置为对增益衰减模 块输出的信号进行放大处理;

3 )滤波器 106是可变滤波器, 与所述增益放大模块 104相连, 设置为对经过所述 增益放大模块放大后的信号进行滤波处理, 其中, 可变滤波器是滤波系数可调的滤波 器;

4)所述模数转换模块 108, 与所述滤波器 106相连, 设置为将经过所述滤波器滤 波后的信号转换为数字信号。 在本优选实施方式中, 在中频模数转换装置中采用可变滤波器, 因此, 可以根据 系统的需求对滤波器的参数进行调整以满足不 同的系统需求。 通过这种方式解决了现 有技术中在增益放大模块和模数转换模块之间 的滤波器是不可调的, 从而使得在不同 制式或者不同频段的系统中需要对中频模数转 换装置的电路组成进行调整而造成的通 用性不强的技术问题, 达到了提高中频模数转换装置通用性的技术效 果。 在一个优选实施方式中, 如图 2所示, 上述中频模数转换装置还包括: SPI控制 模块 202, 与所述可变滤波器耦合, 设置为对所述可变滤波器的滤波参数进行控制 , 即, 通过串行接口 (Serial Peripheral Interface, 简称为 SPI) 控制模块选择滤波器的样 式以及滤波器的滤波参数, 从而满足不同带宽或者不同制式的系统需求, 可以支持不 同条件下带宽的要求, 提高使用的灵活性。 如图 2所示, 上述 SPI控制模块还与所述增益衰减模块耦合, 设置为对增益衰减 模块的衰减系数进行控制。 即, 上述 SIP不仅可以负责对滤波器进行控制, 还可以根 据接收机中的增益情况对增益衰减模块的参数 进行控制, 以完成对信号的大小幅度的 调整。 为了实现双通道或者是多通道的中频模数转换 装置, 可以在一个装置中设置两个 或者多个上述中频模数转换装置, 这些中频模数转换装置可以通过一个 SPI控制模块 进行控制。 如图 3所示, 就是一个双通道中频模数转换装的一种优选结 构示意图。 其 中, 衰减器 (相当于上述的增益衰减模块 102), 放大器 (相当于上述的增益放大模块 104), 模拟转换器 (相当于上述的模数转换模块 108)。 通过如图 3所示的装置, 并可 以同时对中频输入 1和中频输入 2进行处理以得到输出 1和输出 2, 实现了同时对两 组信号的处理。 在一个优选实施方式中, 上述的模数转换模块上还可以设置有差分模拟 输入接口 和数字输出接口, 其中, 差分模拟输入接口设置为接收滤波器模块发送 的中频模拟信 号,数字输出接口设置为将模数转换模块模数 转换后得到的数字信号发送出去。其中, 上述的差分模拟输入接口可以采用差分电路, 相应的其中的数字输出接口可以兼容 JESD204B (Jedec Stand 204号协议版本 B)接口禾口 /或 LVDS (Low- Voltage Differential Signaling, 低压差分信号) 接口。 达到了有效抑制共模干扰, 提高电路的杂散性能的 技术效果。 同时, 采用串行接口, 可有效减少器件管脚及封装尺寸, 达到了节约成本 的目的, 减少了对 FPGA (Field— Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列) 的管 脚的数量的需求, 降低了数字部分走线数量, 有效减少了单板印制电路板 (Printed Circuit Board, 简称为 PCB ) 的走线面积。 在一个优选实施方式中, 上述模数转换模块上设置有差分数字接口, 设置为将经 过所述模数转换模块的模数转换后得到的数字 信号发送出去。 上述差分数字接口可以 是 JES204B接口禾口 /或 LVDS接口。 中频数模转换装置中的处理的信号可以是从混 频器获取的信号, 即, 混频器输出 的中频信号发送到中频数模转换装置的增益衰 减模块并进行后续的处理。 在一个优选 实施方式中, 所述增益衰减模块, 还与混频器相连, 设置为接收所述混频器输出的中 频信号。 上述的中频数模转换装置可以用于 TDD (Time Division Duplexing, 时分双工)也 可以是用于 FDD (Frequency Division Duplexing, 频分双工) 的无线产品中, 即, 上 述的混频器是 TDD系统或者是 FDD无线产品中的混频器。 当上述中频数模转换装置可以用于数字预失真 (Digital Pre-Distortion, 简称为 DPD) 反馈系统中, 例如, 上述的混频器是 DPD反馈系统中的混频器。 在上述各个优选实施方式中, 对于上述的中频数模转换装置可以采用 MCM技术 封装或者是采用 RFIC技术封装。 在本发明的优选实施例中, 在无线通信产品的基站设备中, 通过 MCM或 RFIC 技术, 提供一种单芯片集成的双通道中频接收装置, 该装置可将中频模拟输入信号直 接转换为数字信号输出,增益可调节,且滤波 器带宽和采样速率可配置,同时支持 FDD 和 TDD时隙关断功能。 本装置可以用于基站产品的超外差式接收机以 及数字预失真 (Digital Pre-Distortion, 简称为 DPD) 接收链路。 在对模拟信号处理部分可以采用先衰减后放 大的方式, 从系统设计角度出发, 有效保证了链路的线性性能。 同时该装置具有较大 的增益调节范围, 增益变化可以从 20dB至 lj-11.5dB。 针对电平大小的不同输入模拟信 号, 通过调节衰减模块, 有效提升了整体动态范围。 与相关技术中的接收机中频技术相比, 本发明能够简化接收机中频部分的设计。 随着平台化和多模化需求越来越高。 在本发明中在增益放大模块和模数转换器 (Analog-to-Digital Converter, 简称为 ADC) 之间的滤波器采用最先进的技术可调滤 波器来实现, 优选的, 滤波器的带宽可以通过 SPI控制模块进行选择。 通过这种方式 实现了滤波器系数的可调性, 提高了接收机的适应性, 和平台的统一性。 如图 3所示, 本发明所提供的装置用于完成模拟信号到数字 信号的转换, 主要可 以由以下几个部分构成: 增益衰减模块、 增益放大模块、 滤波器模块、 模数转换模块 以及 SPI控制模块。 下面详细描述一下各模块实现的功能。

1 ) 增益衰减模块(衰减器), 设置为对输入的大功率中频模拟信号进行衰减 , 对信号的大小幅度进行控制;

2) 增益放大器模块 (放大器), 主要设置为完成信号的功率放大;

3 ) 滤波器模块 (滤波器), 通过可选带宽滤波器的方式, 可以支持不同条件 下的带宽要求, 提高了改装置使用的灵活性;

4) 模数转换模块 (数模转化器), 设置为将连续的模拟信号转换为离散的数字信 号;

5 ) SPI控制模块 (SPI), 设置为实现对增益的调整和对滤波器带宽的选 择。 上述装置可以实现如下功能: 在 TDD分时工作中, 如果发射通路工作, 而接收通 路不工作, 则可以通过模块的控制管脚, 控制内部的增益放大模块下电, 有效节约了 能耗。 上述装置的中频模拟接口可以是差分输入电路 。 采用差分电路的方式对信号进行 传输, 可以有效抑制共模干扰, 提高电路的杂散性能。 优选的, 数字接口, 即, 该装 置设置为对数字信号进行输出的端口兼容 JESD204B和 LVDS接口。 采用串行接口的 方式, 有效减少了器件管脚及封装尺寸, 节约了成本, 同时, 减少对于 FPGA的管脚 数量的需求, 降低了数字部分的走线数量, 有效减少了印制电路板 (Printed Circuit Board, 简称为 PCB) 的走线面积。 上述装置最高可以支持 500M的输入模拟频率范围, 最大 100M的中频模拟带宽 及最高 370M的采样频率, 具有较大的输入电平动态范围, 能支持各种无线产品, 兼 顾 TDD、 FDD两种模式。 在 TDD模式下, 考虑收发时分工作, 具有功耗调节功能, 达到了节能的目的。 模块支持在对小于最高采样速率的任意采样速 率的灵活配置, 同 时滤波器的带宽根据对应的采样速率可灵活配 置。 通过本发明的上述装置, 与现有技术相比, 通过 MCM或者 RFIC技术提高了器 件集成度, 同时节省了 PCB成本和器件成本、 降低了设计的复杂程度, 提升了产品的 可靠性。 同样的 PCB面积, 可以容纳更多的通道数量, 在一定程度上提高了无线收发 信机的成本优势, 提升了产品的市场竞争力。 下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详 细描述: 通过上述图 3示出的中频模数转换装置, 将中频模拟信号直接转换为数字信号输 出。来自中频的模拟信号, 对于小功率信号通过放大模块进行放大; 对于大功率信号, 调节衰减模块的不同衰减值, 使得模块整体增益可以被调整, 从而使得 ADC 的输入 模拟电平在工作范围内。 通过滤波器模块, 灵活选择不同带宽的滤波器, 支持不同场 景的需求。 ADC输出数字信号, 优选的, 可以支持 JES204B或 LVDS输出。 图 4和图 5示出的上述中频模数转换装置的两种应用场 。 应用场景 1 ): 上述中频模数转换装置应用于接收机系统中, 适用于 TDD、 FDD 等无线产品。 如图 4所示, 根据接收到的信号功率的大小以及接收机混频 器以前的增 益情况设置本装置在合适的增益大小。 如果输入的信号是小信号, 则可以将本装置设 置为零衰减, 以保证小信号进行足够的放大, 达到基带的解调门限的要求; 如果是如 果的是大的干扰信号, 则通过本装置配合混频器之前的射频电路设置 合适的衰减量使 得接收机处的线性和 NF达到最优。对于 TDD分时工作, 如果发射通路工作而接收通 路不工作, 则可以使用模块的控制管脚控制内部的增益放 大模块下电, 从而达到有效 节约功耗的目的。 应用场景 2): 如图 5所示, 上述中频模数转换装置应用于 TDD、 FDD无线产品 中的 DPD反馈系统中。反馈系统中增益一般是保持不 变的,可以根据发射机的功率放 大器耦合到反馈链路的信号电平大小, 设置本装置在合适的衰减量或者不衰减。 由于 本装置的线性不会因为衰减值的大小发生改变 , 因此用在反馈系统中不会因为衰减值 的不同对反馈链路接收到的信号的线性产生影 响。 优选的, 反馈链路采取功放的多阶 失真分量, 因此需要较宽的中频带宽, 通常为发射带宽的 3至 5倍, 该装置可以根据 反馈带宽的要求相应地调节低通滤波器的带宽 , 以满足多模平台化的需求。 本实施例上述所提供的中频模数转换装置, 无论是在 TDD制式下或者是在 FDD 制式下, 都可以使用, 实现了 TDD和 FDD平台共享的需求。 在 TDD分时系统中, 当接收机不工作时可以将本装置内部的增益放 大模块下电, 以节约功耗。 无论用在接 收机或是反馈系统中, 都能够简化射频部分链路的设计, 使用更加灵活。 同时, 采用 集成技术节约了 PCB面积, 降低了设计成本。 通过上述分析可知, 本发明可以达到以下效果: 在本优选实施方式中, 在中频模 数转换装置中采用可变滤波器, 因此, 可以根据系统的需求对滤波器的参数进行调整 以满足不同的系统需求。 通过这种方式解决了相关技术中由于增益放大 模块和模数转 换模块之间的滤波器是不可调的, 而导致在不同制式或者不同频段的系统中需要 对中 频模数转换装置的电路组成进行调整的技术问 题, 达到了提高中频模数转换装置通用 性的技术效果。 尽管上文对本发明进行了详细说明, 但是本发明不限于此, 本技术领域技术人员 可以根据本发明的原理进行各种修改。 因此, 凡按照本发明原理所作的修改, 都应当 理解为落入本发明的保护范围。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已, 并不用于限制本发明, 对于本领域的技 术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内, 所作的 任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。