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CN101488782B - 蓝牙收发机信号处理方法及蓝牙收发机 - Google Patents

蓝牙收发机信号处理方法及蓝牙收发机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓝牙收发机信号处理方法以及一种蓝牙收发机，用一个压控振荡器为进行RX混频处理的RX混频器提供两路相位相差90°的正弦波，同时所述压控振荡器输出的一路正弦波经过分频后为所述蓝牙收发机的其它电路提供时钟频率。本发明所提供的内部时钟产生、控制机制，去掉了复杂的频率合成器，大大降低了对外部参考时钟的性能要求，并且具有非常大的灵活性，整个架构具有低功耗、低噪声、高集成度等性能。

Description

蓝牙收发机信号处理方法及蓝牙收发机
技术领域
本发明涉及涉及一种信号处理方法，尤其是一种蓝牙收发机的信号处理方法。本发明还涉及一种蓝牙收发机。 
背景技术
现有的蓝牙收发机方案以模拟方案为主，具有结构复杂，外围元件多，不易于集成等缺点。而现有的数字接收机方案对参考时钟、本振信号的产生以及控制都采用的是传统的频率合成器方案，结构复杂，不适合集成。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种蓝牙收发机信号处理方法，以及一种蓝牙收发机，使得本振信号的产生、控制原理非常简单，整个结构具有简单、高效和易于集成的优势，适合以CMOS工艺为基础的半导体生产。 
为解决上述技术问题，本发明蓝牙收发机信号处理方法的技术方案是，所述蓝牙收发机包括接收电路，所述接收电路将天线接收到的信号进行RX混频处理，将混频处理后的两路信号经过滤波和模数转换之后，进行下变频处理转换为基带信号，再对所述基带信号进行解调还原为数字编码，供基带处理器处理，用一个压控振荡器为进行RX混频处理的RX混频器提供两路相位相差90°的正弦波，同时所述压控振荡器输出的一路正弦波经过分频后为所述蓝牙收发机的其它电路提供时钟频率；所述压控振荡器的振荡频率为蓝牙频点频率与中频频率之差。 
本发明还提供了一种蓝牙收发机，其技术方案是，包括与天线连接的接收电路和发送电路，所述接收电路包括一个压控振荡器，所述压控振荡器为所述接收电路中的两路RX混频器提供两路相位相差90°的正弦波，同时所述压控振荡器输出的一路正弦波经过分频后为所述蓝牙收发机的其它电路提供时钟频率；所述压控振荡器的振荡频率为蓝牙频点频率与中频频率之差。 
本发明所提供的内部时钟产生、控制机制，去掉了复杂的频率合成器，大大降低了对外部参考时钟的性能要求，并且具有非常大的灵活性，整个架构具有低功耗、低噪声、高集成度等性能。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明： 
图1为本发明蓝牙收发机的结构图； 
图2为本发明蓝牙收发机接收电路部分结构图； 
图3为本发明蓝牙收发机信号处理方法下变频处理的原理图； 
图4A～图4C为本发明蓝牙收发机信号处理方法速率转换原理图。 
具体实施方式
本发明蓝牙收发机如图1所示，包括与天线连接的接收电路和发送电路，所述接收电路包括一个单端输入的低噪声放大器LNA，所述低噪声放大器的输入端连接天线，两个输出端连接一个将信号下变频到近零中频的RX混频器，所述RX混频器分为两路，每一路连接一个低噪声放大器的输出端，每一路RX混频器的输出端各自连接一个带通滤波器BPF，所述带通滤波器 又连接到一个模数转换器ADC，两路信号模数转换器的输出端连接到同一个数字下变频混频器，所述数字下变频混频器将接收到模数转换器的信号通过数字下变频转换成基带信号，所述数字下变频混频器连接到一个数字解调器，所述数字解调器将所述基带信号还原为数字编码，所述数字解调器连接用来处理所述数字编码的基带处理器；所述接收电路还包括一个压控振荡器VCO，所述压控振荡器为所述接收电路中的两路RX混频器提供两路相位相差90°的正弦波，同时所述压控振荡器输出的一路正弦波经过N分频后为所述蓝牙收发机的其它电路提供时钟频率。 
所述发送电路包括与所述基带处理器连接的数字调制器，所述数字调制器将基带处理器发来的信号编码调制为基带IQ信号，所述数字调制器连接两路数模转换器DAC，所述数模转换器转换得到的模拟信号连接到一个TX混频器，所述TX混频器将接收的模拟信号调制到射频，所述调制后的信号经过一个功率放大驱动器连接到所述天线。 
本发明所提供的蓝牙收发机信号处理方法中，所述接收电路将天线接收到的信号进行RX混频处理，将混频处理后的两路信号经过滤波和模数转换之后，进行下变频处理转换为基带信号，再对所述基带信号进行解调还原为数字编码，供基带处理器处理，所述压控振荡器为进行RX混频处理的RX混频器两路相位相差90°的正弦波，同时所述压控振荡器输出的一路正弦波经过分频后为所述蓝牙收发机的其它电路提供时钟频率。 
所述压控振荡器(VCO)的振荡频率为fO，蓝牙频点频率为fCH，中频频率为fC，则fO＝fCH-fC；调整本振频率fO则可实现任意频率的近零中频fC。 
模数转换器的时钟频率为fS＝fO/N，对于蓝牙系统，压控振荡器震荡频率为2.402～2.478GHz，因此N＝50比较合适。这样的设计可以节省一个频率综合器，以节约芯片面积和功耗。 
所述下变频混频器和数字解调器可采用数字信号处理器(DSP)，数字信号处理器的时钟为双时钟输入：一个时钟为ADC时钟fS，另一个时钟为解调器时钟fOSC，该时钟同时应用于基带处理器。数字信号处理器需要将近零中频的信号转换成基带IQ信号，然后从fS时钟域转换成fOSC时钟域。 
如图2所示，所述接收电路中模数转换器与数字下变频混频器之间依次连接有CIC降采样器件、补偿滤波器Cmp和直流偏置消除滤波器Dcc。在对信号进行模数转换之后，还依次对信号进行M倍降频采样、补偿带内幅度衰减和用直流偏置消除滤波器消除直流分量，然后再进行下变频处理，如图3所示，数字下变频混频器的两路输入信号为Iin和Qin，采用坐标旋转数字计算(CORDIC)算法设计，对应于不同频点有不同的ADC时钟fS。所述下变频处理中分为i级，后一级的输入连接前一级的输出，两路信号分别为I和Q，相邻级之间信号关系为Ii+1＝Ii-di*Qi*2-i，Qi+1＝Qi+di*Ii*2-i，wi+1＝wi-di*arctan(2-i)，其中当wi＜0时di＝-1，当wi≥0时di＝1，第一级的w1＝∑[fC/(fS/M)]。 
如图2所示，所述接收电路中，数字下变频混频器与数字解调器之间还设置有对信号进行时钟域转换的速率转换器。 
所述接收电路中，所述下变频处理的时钟域与解调处理的时钟域不同，之间通过速率转换进行匹配。速率转换原理如图4A所示，速率转换比率 R＝(fS/M)/(fOSC/K)，K为与fOSC相匹配的固定系数，使得R＞1。图中xi为fS时钟域数据，yi为fOSC时钟域数据，yi由xi通过插值算法得到。 
速率转换器由两部分组成：插值模块(Interp)和先进先出存储器模块(FIFO)。Interp模块用于线性插值计算，如图4B所示，yn+1为xn+1和xn+2的线性插值：yn+1＝xn+1+(xn+2-xn+1)*dn+1，dn+1为n*R的小数部分。FIFO是不同时钟域数据接口的常用处理方式，如图4C所示，由Interp模块转换得到的数据y以fS时钟域数据进入FIFO，如图中的yn、yn+1等，然后以fOSC时钟域数据z输出，如图中的zn、zn+1等，供fOSC时钟域的模块使用。 
综上所述，本发明所提供的内部时钟产生、控制机制，去掉了复杂的频率合成器，大大降低了对外部参考时钟的性能要求，并且具有非常大的灵活性，整个架构具有低功耗、低噪声、高集成度等性能。 

Claims (6)

1.一种蓝牙收发机信号处理方法，所述蓝牙收发机包括接收电路，所述接收电路将天线接收到的信号进行RX混频处理，将混频处理后的两路信号经过滤波和模数转换之后，进行下变频处理转换为基带信号，再对所述基带信号进行解调还原为数字编码，供基带处理器处理，其特征在于，用一个压控振荡器为进行RX混频处理的RX混频器提供两路相位相差90°的正弦波，同时所述压控振荡器输出的一路正弦波经过分频后为所述蓝牙收发机的其它电路提供时钟频率；所述压控振荡器的振荡频率为蓝牙频点频率与中频频率之差。
2.根据权利要求1所述的蓝牙收发机信号处理方法，其特征在于，所述接收电路中，在对信号进行模数转换之后，还依次对信号进行M倍降频采样、补偿带内幅度衰减和用直流偏置消除滤波器消除直流分量，然后通过任意可配中频的数字下变频混频器将中频信号转换为基带信号，所述下变频处理中分为i级，后一级的输入连接前一级的输出，两路信号分别为I和Q，相邻级之间信号关系为Ii+1＝Ii-di*Qi*2-i，Qi+1＝Qi+di*Ii*2-i，wi+1＝wi-di*arctan(2-i)，其中当wi＜0时di＝-1，当wi≥0时di＝1，第一级的w1＝∑[fC/(fS/M)]，其中fC为中频频率，fS为分频后得到的时钟频率。
3.根据权利要求1所述的蓝牙收发机信号处理方法，其特征在于，所述接收电路中，所述下变频处理的时钟域与解调处理的时钟域不同，之间通过速率转换进行匹配。
4.一种实现如权利要求1～3中任意一项所述的蓝牙收发机信号处理方法所采用的蓝牙收发机，包括与天线连接的接收电路和发送电路，其特征在于，所述接收电路包括一个压控振荡器，所述压控振荡器为所述接收电路中的两路RX混频器提供两路相位相差90°的正弦波，同时所述压控振荡器输出的一路正弦波经过分频后为所述蓝牙收发机的其它电路提供时钟频率；所述压控振荡器的振荡频率为蓝牙频点频率与中频频率之差。
5.根据权利要求4所述的蓝牙收发机，其特征在于，所述接收电路中模数转换器与数字下变频混频器之间依次连接有CIC降采样器件、补偿滤波器和直流偏置消除滤波器。
6.根据权利要求4所述的蓝牙收发机，其特征在于，所述接收电路中，数字下变频混频器与数字解调器之间还设置有对信号进行时钟域转换的速率转换器。
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