專利名稱：具有可切換本機振蕩器頻率及可重配置中頻濾波器特性的超外差接收機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及射頻(RF)接收機，且更特定來說涉及一種接收多于一個頻率的射頻接 收機。
背景技術(shù)：
使用射頻發(fā)射機及射頻接收機來操作車庫開門器、汽車門鎖及其它現(xiàn)代裝置。這 些裝置中的多數(shù)以由壓電晶體設定的單個射頻載波頻率或某一其它固定基準頻率來操 作。然而，在某些遙控應用中，接收系統(tǒng)可能需要接收不同載波頻率的以不同傳輸速 率傳送數(shù)字信息的多個射頻信號。舉例來說，這在單個接收系統(tǒng)基于來自輸出不同頻 率并傳輸不同數(shù)據(jù)格式的各種發(fā)射機的信號來控制裝置的特定應用中是有益的。在此 種情形下，可使用各自針對將要接收的特定射頻信號定制的兩個或兩個以上分離接收 機。然后，其輸出將被多路復用并施加到打算由所述數(shù)字信號控制的裝置。在成本效益更高的解決方案中，可使用具有用于僅通過所關(guān)心射頻的前端調(diào)諧器 并具有結(jié)合所述前端調(diào)諧器進行調(diào)諧的本機振蕩器的單個接收機。舉例來說，可通過改變電容或倍頻器來調(diào)諧所述本機振蕩器以實現(xiàn)需要的中頻(IF)。所述本機振蕩器所使 用的基準頻率通常由晶體產(chǎn)生。然后，從所述經(jīng)中頻調(diào)制信號中抽取數(shù)字數(shù)據(jù)。使用 本機振蕩器及中頻級的所述接收機稱為超外差接收機。然而，所述前端調(diào)諧器及可調(diào) 諧本機振蕩器增加接收機的成本且易于造成需要進行濾波的不必要寄生頻率。對于用于普通裝置(如遙控器)中的接收機來說，盡可能保持成本低廉是重要的。 所述接收機通常大多在單個芯片上形成以使成本降到最低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個實施例包含單個集成電路超外差射頻接收機，其處理多個射頻頻率 而不在內(nèi)部改變本機振蕩器(LO)以接收所述多個信號。不使用前端調(diào)諧器濾掉不必要 的射頻信號。在一個實施例中，將多個晶體(例如，兩個)連接到集成電路的引腳。 每一晶體具有不同的共振頻率。響應于選擇信號，集成電路內(nèi)的開關(guān)依據(jù)需要接收的射頻信號的頻率來選擇所述晶體中的一者作為基準頻率。所述選擇信號可以是施加到 集成電路的引腳的外部信號或可在集成電路內(nèi)部產(chǎn)生。將所選定的基準頻率施加到射 頻合成器(本機振蕩器)以設定所述射頻合成器的輸出頻率。所述射頻合成器可以是使用基準頻率的任何類型的頻率發(fā)生器。因此，在不改變所述內(nèi)部射頻合成器的特性 的情況下針對將要接收的射頻信號調(diào)整所述本機振蕩器頻率，從而導致非常干凈的本 機振蕩器輸出信號。然后，將所述本機振蕩器信號與傳入射頻信號混合以產(chǎn)生需要由中頻濾波器濾波 的和及差信號。所述開關(guān)選擇信號還基于所述射頻信號數(shù)據(jù)格式的要求重配置所述中頻濾波器 以改變其中心頻率及濾波器帶寬。舉例來說，在一個實施例中，所述中頻l頻率低于所述中頻2頻率，且中頻1的中頻濾波器帶寬窄于中頻2的帶寬。此使接收機能夠以 非常小的噪聲(由于狹窄的中頻l濾波器帶寬)恢復非常有選擇性的低電平射頻l輸 入信號，而接收機可接受較廣范圍的射頻2輸入頻率，但由于較寬的中頻2帶寬設定 而具有稍微較差的噪聲性能。改變所述中頻的中心頻率的好處的一個實例如下所述。假設，對于從第一發(fā)射機 接收信號的接收機來說，低中頻具有l(wèi)MHz的中心及400KHz的帶寬。如果用于解調(diào) 制來自第二發(fā)射機的信號的所需帶寬為2MHz，那么lMHz的中頻中心頻率將是有問 題的。因此可使用本發(fā)明將較高帶寬的中頻中心頻率增加到(例如)3MHz。在另一實施例中，改變中心頻率是可選項，其依據(jù)通信系統(tǒng)的參數(shù)及中頻濾波器 帶寬改變的量?？芍嘏渲弥蓄l濾波器使用可開關(guān)或可變電容器及電流發(fā)生器以調(diào)諧其頻率響應， 此不需要外部組件。因為通過選擇適當?shù)谋緳C振蕩器頻率及中頻濾波器特性而通過接收機僅處理所 關(guān)心的射頻信號，因此不需要前端調(diào)諧器?？墒褂贸龎弘娋w之外的基準頻率源，例如陶瓷共振器或固定時鐘源。


圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的單片接收機中的各個功能單元。 圖2圖解說明可用于圖1的接收機的可重配置中頻濾波器。 圖3圖解說明可用于圖1的接收機的可重配置中頻濾波器的另一實例。 圖4圖解說明用于選擇圖1的基準頻率源中的一者的可控制開關(guān)。 圖5圖解說明基于在圖1中選定的基準頻率來產(chǎn)生本機振蕩器頻率的射頻合成 器，其包含鎖相環(huán)路(PLL)。圖6是圖解說明由圖1的接收機實施的各個步驟。
具體實施方式
圖1圖解說明包含本發(fā)明的接收機的集成電路芯片?；鶞暑l率產(chǎn)生晶體(或其它 基準發(fā)生器)、天線及任何較大濾波器電容器通常連接到集成電路封裝的引腳。圖1所示的接收機10接收具有不同中心頻率并傳輸數(shù)字信號的兩個不同射頻信 號(射頻1及射頻2)。每一射頻信號的數(shù)字信號的數(shù)據(jù)格式(例如，數(shù)據(jù)速率及編 碼)可能不同。同時還是在不同時間傳輸射頻1及射頻2與本發(fā)明無關(guān)。接收機將依 據(jù)所選定的基準頻率源來僅對所述射頻信號中的一者中的數(shù)據(jù)進行解碼。不同于常規(guī) 超外差接收機，不存在濾掉除所關(guān)心窄頻帶之外的射頻頻率的前端調(diào)諧器。通過省略 所述前端調(diào)諧器，接收機可較小且便宜?？赏ㄟ^擴展接收機來接收任何數(shù)量的射頻信 號。外部天線12接收射頻1及射頻2。帶通濾波器可連接到集成電路外部的天線以拒 絕所需范圍之外的頻率。所接收信號由低噪聲放大器14放大。將經(jīng)放大射頻1及/或射頻2信號施加到常規(guī)混合器16的一個輸入，混合器16 將施加到其兩個輸入的信號相乘在一起。本機振蕩器18 (射頻合成器)產(chǎn)生施加到混 合器16的另一輸入的頻率。混合器16輸出所述兩個信號的和及差，且僅所述差信號 (稱為中頻(IF))將用于從所關(guān)心的經(jīng)傳輸射頻信號抽取數(shù)字信息。在一個實施例中，射頻1及射頻2信號在300MHz-450MHz的范圍內(nèi)，所述范圍 為用于遙控裝置的所關(guān)心頻帶。本機振蕩器18產(chǎn)生經(jīng)設定使得所述本機振蕩器頻率與 所述射頻載波頻率之間的差是需要的中頻的頻率。在一個實施例中，射頻l信號的中 頻具有l(wèi)MHz的中心頻率，且射頻2信號的中頻具有2MHz的中心頻率。本機振蕩器18完全基于施加到其輸入的基準頻率來產(chǎn)生頻率。在圖1的實施例 中，可用基準頻率源為壓電晶體22及24，其共振頻率決定其基準頻率。所述晶體通常封裝在2引線封裝中且易用于多種頻率。如果用戶需要從射頻1信號抽取數(shù)據(jù)，那么用戶(通常經(jīng)由已編程處理器或ASIC) 將開關(guān)信號(例如，邏輯高信號)施加到集成電路封裝的中頻選擇引腳25以控制晶體 基準選擇開關(guān)26以選擇適當晶體22或24。然后，所選定的晶體由開關(guān)26耦合到本 機振蕩器18輸入，其隨后產(chǎn)生為基準頻率的固定倍數(shù)的用以施加到混合器16的頻率。 每一晶體基準依據(jù)本機振蕩器的頻率倍增導致本機振蕩器18的不同預定輸出頻率。芯 片內(nèi)部的本機振蕩器的特性未改變，此導致不產(chǎn)生寄生信號的便宜芯片。由混合器16輸出的信號需要濾波以僅使所述中頻通過基帶濾波器及數(shù)字解碼器 28用以抽取數(shù)字信息?？芍嘏渲弥蓄l濾波器30由中頻選擇信號控制以針對在所需射 頻信號中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)使中心頻率(中心頻率1或中心頻率2)及帶寬(帶寬1或帶寬2) 最優(yōu)。在一個實施例中，中頻濾波器30在第一狀態(tài)(中頻l)中具有0.4MHz的3dB 帶寬且在其第二狀態(tài)(中頻2)中具有l(wèi)MHz的帶寬。此使接收機能夠以非常小的噪 聲(由于狹窄的中頻l濾波器帶寬)恢復非常有選擇性的低電平射頻l輸入信號，而 接收機可接受較廣范圍的射頻2輸入頻率，但由于較寬的中頻2帶寬設定而具有稍微 較差的噪聲性能。然后，將經(jīng)濾波的中頻信號施加到基帶濾波器及解碼器28?？蓪⒅蓄l放大器連接 到所述兩個濾波器之間。所述基帶濾波器可簡單地為連接到接地以移除中頻分量且僅使改變的幅值信號通過整形器及數(shù)字解碼器電路的低通濾波器電容器?？蓪?shù)字控制 信號32施加到所述基帶濾波器以針對所接收的特定數(shù)據(jù)速率(例如，針對12KHz的 數(shù)據(jù)速率、50KHz的數(shù)據(jù)速率等)選擇基帶濾波器特性。在一個實施例中，所述數(shù)字解碼器對經(jīng)曼徹斯特編碼的信號進行解碼，且外部閾 值電容器用于將平均電壓設定為閾值電壓以確定信號是邏輯1還是O?？墒褂玫钠胀?遙控調(diào)制方案是OOK (通/斷鍵控)或ASK (振幅移位鍵控)。將中頻濾波器的特性設定為從射頻信號可靠抽取信息所需的任何特性，且可設定 中頻中心頻率以在不同帶寬下實現(xiàn)接收機的最佳性能。可選擇任何數(shù)量的基準頻率源，例如多達五個不同的晶體或其它類型的時鐘發(fā)生 器。所述晶體的頻率標準化，且所述本機振蕩器經(jīng)設計以產(chǎn)生需要的中頻中心頻率。在一個實施例中，通過在制造接收機的電路板期間將接收機選擇引腳硬連線到邏 輯高或邏輯低電壓來產(chǎn)生用以切換接收機以接收射頻1信號或射頻2信號的信號。此 技術(shù)可適用于制造商需要簡化用于接收射頻1信號或射頻2信號的接收機的制作的情 形。 一旦確定所述接收機專用于僅接收所述兩個信號中的一者，那么通過所述硬連線 (例如通過在所述板上斷開金屬跡線或設定硬件開關(guān))來固定所述設定。在其中所述 接收機永久性專用于接收僅單個射頻信號的情形下，僅需要將一個晶體基準連接到所 述接收機以節(jié)約成本。如果打算讓所述接收機在狀態(tài)之間動態(tài)切換，那么將通過使用(例如)微控制器 的輸出引腳的應用程序板來控制所述模式。切換的精確定時將依據(jù)所述應用程序且將 需要調(diào)整以適合于正被接收的預期數(shù)據(jù)傳輸。圖2圖解說明可用于所述接收機的一種類型的可重配置中頻濾波器31。所述濾波 器由電容器32及電感器33組成，其值確定所述濾波器的中心頻率及帶寬。為改變中 心頻率及帶寬，所述電容器中的一者或一者以上可以是可變電容器34，或是可并聯(lián)接 入或連接的額外電容器?？赏ㄟ^中頻選擇信號來改變圖2中電容器中的任一者的值。 所述中頻選擇信號使用眾所周知的技術(shù)改變有效電容值。圖3圖解說明可用于所述接收機的另一種類型的可配置中頻濾波器36?？墒褂萌?何數(shù)量的跨導體G1-Gn來將電壓轉(zhuǎn)換為成比例的電流。每一級的電流由電容器C1-Cy 相加以產(chǎn)生電壓。通過調(diào)整來自所述Idc電流源的源電流，可改變電壓-電流轉(zhuǎn)換率以 控制中頻濾波器特性。如果所述電容器可變，那么還可改變所述濾波器的傳遞函數(shù)。 改變跨導體電流、電容器值中的任一者或兩者均導致新濾波器函數(shù)的產(chǎn)生。圖4圖解說明晶體選擇開關(guān)26，其在中頻選擇信號的控制下將晶體22或24中的 一者或另一者耦合到本機振蕩器18。可使用許多其它類型的開關(guān)配置。圖5圖解說明可用作本機振蕩器18的鎖相環(huán)路(PLL)。將晶體基準頻率施加到相 位比較器46的一個輸入。相位比較器46輸出其量值與相位比較器46的兩個輸入之間 的相位差相關(guān)的信號。低通濾波器(電容器48)對檢測器46輸出進行濾波，且電壓 控制振蕩器(VCO) 50產(chǎn)生與電容器48上電壓成比例的頻率并為本機振蕩器18提供輸出信號。分頻器52將來自電壓控制振蕩器50的輸出分割并將所述經(jīng)分割的頻率反饋 回相位檢測器46。所述環(huán)路使電壓控制振蕩器50輸出為所述晶體基準頻率的倍數(shù)， 使得到相位檢測器46的輸入匹配。許多其它類型的振蕩器可代替鎖相環(huán)路而與電壓控 制振蕩器一同使用。圖6是圖解說明用于操作接收機所實施的各個步驟。在步驟60中，已編程處理 器或其它控制器將信號施加到接收機芯片的中頻選擇引腳25以選擇處理由天線接收 的特定射頻信號所需的外部基準頻率源及相關(guān)聯(lián)的中頻濾波器特性?？梢匀魏畏绞礁?變所述中頻濾波器特性，包括基于所需射頻信號中所含有的射頻載波頻率及數(shù)據(jù)格式 來改變中心頻率及帶寬特性。在步驟62中，將要處理的所述射頻信號由所述接收機接收。在步驟64中，所關(guān)心的射頻信號與本機振蕩器頻率混合，由經(jīng)重配置的中頻濾 波器進行濾波并隨后由基帶濾波器進行濾波。在步驟66中，可選地對所述基帶信號進行整形以更好地界定所述數(shù)字信號的邊 緣及量值，且將所述數(shù)字數(shù)據(jù)解碼為施加到所述集成電路封裝的一個或一個以上輸出 引腳的連續(xù)或并行位。在一個實施例中，所述解碼器是曼徹斯特解碼器。所述接收機芯片中的電路可使用常規(guī)技術(shù)，且許多不同類型的電路可執(zhí)行需要的 功能。除所述晶體及天線之外的接收機可形成為單個集成電路。盡管已詳細闡述了本發(fā)明，但所屬領域的技術(shù)人員應了解，即使給出本揭示內(nèi)容， 也可在不背離本文所述發(fā)明概念的精神的前提下對本發(fā)明做出修改。因此，本發(fā)明并 非打算將本發(fā)明范圍限定于所圖解說明及闡述的具體實施例。
權(quán)利要求
1. 一種能夠接收不同載波頻率的至少兩個射頻信號的超外差接收機，其包含至少一個基準頻率輸入終端，其經(jīng)配置以連接到至少兩個不同基準頻率源，所述基準頻率源包含產(chǎn)生第一基準頻率的第一基準頻率源及產(chǎn)生第二基準頻率的第二基準頻率源；基準頻率源選擇器，其耦合到所述至少一個基準頻率輸入終端以用于將特定基準頻率源耦合到所述選擇器的輸出，所述選擇器可由切換信號控制以選擇特定基準頻率；本機振蕩器，其經(jīng)耦合以從選定的基準頻率源接收基準頻率，所述本機振蕩器用于產(chǎn)生具有與所述基準頻率相關(guān)的頻率的振蕩器信號；混合器，其具有經(jīng)耦合以接收所述本機振蕩器的輸出的第一輸入及經(jīng)耦合以接收由天線接收的至少一個射頻信號的第二輸入，所述混合器用于產(chǎn)生中頻(IF)；可配置中頻濾波器，其耦合到所述混合器的輸出，所述中頻濾波器的至少一個帶寬特性可通過施加到所述基準頻率源選擇器的所述切換信號的狀態(tài)來改變，所述中頻濾波器的所述帶寬特性基于將要處理的特定射頻信號的特性來確定，所述中頻濾波器用于輸出中頻信號；及基帶濾波器，其經(jīng)耦合以接收將要處理的所述中頻信號以用于產(chǎn)生從所述特定射頻信號導出的數(shù)字信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的接收機，其中所述中頻具有中心頻率，如果選擇所述第 一基準頻率，那么所述中頻中心頻率為第一中心頻率，且如果選擇所述第一基準頻率， 那么所述中頻濾波器具有第一帶寬，如果選擇所述第二基準頻率，那么所述中頻中心頻率為第二中心頻率，且如果選 擇所述第二基準頻率，那么所述中頻濾波器具有第二帶寬，所述第一基準頻率低于所述第二基準頻率，所述第一中心頻率低于所述第二中心 頻率，且所述第一帶寬窄于所述第二帶寬。
3、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其中由所述本機振蕩器產(chǎn)生的所述振蕩器信號 與所述基準頻率具有固定關(guān)系。
4、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其中所述中頻濾波器帶寬以所述中頻的所述中 心頻率為中心。
5、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其中所述中頻濾波器包含跨導體及可變電容器， 其中所述跨導體以特定比率將電壓轉(zhuǎn)換為電流，其中依據(jù)選定的所述基準頻率來改變所述電容器的值。
6、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其中所述中頻濾波器包含跨導體，其中所述跨導體以特定比率將電壓轉(zhuǎn)換為電流，其中依據(jù)選定的所述基準頻率來改變所述比率。
7、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其進一步包含連接到所述至少一個基準頻率輸 入終端的所述第一基準頻率源及所述第二基準頻率源。
8、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其中有多于兩個基準頻率源連接到所述至少一 個基準頻率輸入終端。
9、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其進一步僅包含耦合到所述至少一個基準頻率 輸入終端的所述第一基準頻率源，且其中所述基準頻率源選擇器經(jīng)控制以選擇所述第 一基準頻率源。
10、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其中所述切換信號為固定信號。
11、 如權(quán)利要求IO所述的接收機，其中所述切換信號為硬連線的。
12、 如權(quán)利要求2所述的接收機，其中當所述接收機處于活動狀態(tài)時控制器產(chǎn)生 所述切換信號以接收至少兩個射頻信號中的一者。
13、 如權(quán)利要求1所述的接收機，其中所述基準頻率源選擇器、所述本機振蕩器、 所述混合器、所述中頻濾波器及所述基帶濾波器形成在單個集成電路芯片中。
14、 如權(quán)利要求1所述的接收機，其中所述中頻濾波器中心頻率及帶寬兩者通過 所述切換信號的狀態(tài)來改變。
15、 如權(quán)利要求1所述的接收機，其中將由所述接收機處理的所述特定射頻信號 是由所述天線接收的具有不同載波頻率的多個射頻信號中的一者。
16、 一種由能夠接收不同載波頻率的至少兩個射頻信號的超外差接收機實施的方 法，所述方法包含控制基準頻率源選擇器以將多個不同基準源中的一者耦合到所述選擇器的輸出， 所述選擇器可由切換信號控制以選擇特定基準頻率；將選定的基準頻率施加到本機振蕩器，所述本機振蕩器產(chǎn)生具有與所述基準頻率將所述本機振蕩器的輸出及將由所述接收機處理的射頻信號施加到混合器，所述 混合器產(chǎn)生中頻(IF);將所述混合器的輸出施加到可配置中頻濾波器，且通過控制施加到所述基準頻率 源選擇器的所述切換信號的狀態(tài)來選擇所述中頻濾波器的至少一個帶寬特性，基于將 要處理的特定射頻信號的特性來確定所述中頻濾波器的所述帶寬特性，所述中頻濾波 器輸出中頻信號；及將所述中頻信號耦合到基帶濾波器，所述基帶濾波器產(chǎn)生從所述特定射頻信號導 出的數(shù)字信號。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述中頻具有中心頻率，如果選擇第一基 準頻率，那么所述中頻中心頻率為第一中心頻率，且如果選擇所述第一基準頻率，那 么所述中頻濾波器具有第一帶寬，如果選擇第二基準頻率，那么所述中頻中心頻率為第二中心頻率，且如果選擇所 述第二基準頻率，那么所述中頻濾波器具有第二帶寬，所述第一基準頻率低于所述第二基準頻率，所述第一中心頻率低于所述第二中心 頻率，所述第一帶寬窄于所述第二帶寬。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中由所述本機振蕩器產(chǎn)生的所述振蕩器信號 與所述基準頻率具有固定關(guān)系。
19、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述中頻濾波器帶寬以所述中頻的所述中心頻率為中心。
20、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中多個基準頻率源耦合到所述接收機的至少 一個基準頻率輸入終端。
21、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述切換信號由控制器產(chǎn)生，使得所述接 收機接收至少兩個射頻信號中的一者。
22、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述中頻濾波器中心頻率及帶寬兩者均通 過所述切換信號的所述狀態(tài)來改變。
全文摘要
一種集成電路射頻接收機在不在內(nèi)部改變本機振蕩器的情況下處理多個射頻頻率以接收多個信號。不使用前端調(diào)諧器。在一個實施例中，多個晶體連接到集成電路的引腳。所述集成電路內(nèi)的由切換信號控制的開關(guān)依據(jù)需要接收的射頻信號的頻率來選擇所述晶體中的一者作為基準頻率。將所選定的基準頻率施加到射頻合成器(本機振蕩器)以設定所述射頻合成器的輸出頻率。然后，將本機振蕩器信號與傳入的射頻信號混合以產(chǎn)生需要由中頻濾波器進行濾波的和及差信號。所述切換信號還基于射頻信號數(shù)據(jù)格式的要求重配置所述中頻濾波器以改變其中心頻率及濾波器帶寬。
文檔編號H04B1/26GK101282126SQ20081008987
公開日2008年10月8日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者克里斯琴·蓋特 申請人:麥奎爾有限公司