数字下变频器制造技术

一种数字下变频器(100)，其包括低分辨率混频器(104)、抽取滤波器(106)以及高分辨率混频器(108)。低分辨率混频器(104)被配置成接收数字化射频信号并且将第一下变频应用于射频信号以产生中频信号。抽取滤波器(106)耦合到低分辨率混频器(104)。抽取滤波器(106)被配置成接收中频信号，并且降低中频信号的采样速率以产生抽取的中频信号。高分辨率混频器(108)耦合到抽取滤波器(106)。高分辨率混频器(108)被配置成接收抽取的中频信号，并且将第二下变频应用于抽取的中频信号以产生下变频的信号。

ddC

A digital down converter (100) includes a low resolution mixer (104), a decimation filter (106), and a high resolution mixer (108). The low resolution mixer (104) is configured to receive digitized radio frequency signals and apply the first down conversion to the radio frequency signal to generate intermediate frequency signals. The decimation filter (106) is coupled to a low resolution mixer (104). The decimation filter (106) is configured to receive the intermediate frequency signal and reduce the sampling rate of the intermediate frequency signal to generate the decimation intermediate frequency signal. A high resolution mixer (108) is coupled to a decimation filter (106). High resolution mixer (108) is configured to receive the signal extraction, and the intermediate frequency signal used in the extraction of the second down conversion to generate a signal conversion.

【技术实现步骤摘要】
数字下变频器相关申请的交叉参考本申请要求于2016年5月4日提交的标题为“EfficientArchitectureofDualBandDDCinRFSamplingADCs”的编号为201641015445的印度临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
在无线接收器中，下变频器将射频(RF)信号转换成集中在零频率处的基带信号。通常已经在模拟域中执行下变频器。然而，下一代无线基站接收器可以采用RF采样，其中使用高速度、高性能模数转换器(ADC)(例如，14位，每秒3千兆样本ADC)来直接采样RF信号。RF采样的使用允许这样的接收器避免RF/模拟域中的混频器，并且通过使用单个RF/模拟接收器链针对多个频带中的每个采用数字下变频器(DDC)来提供同时多频带接收。
技术实现思路
本文公开了具有减小电路面积和功率消耗的多频带数字下变频器。在一个实施例中，数字下变频器包括低分辨率混频器(mixer)、抽取滤波器、高分辨率混频器和频率分配(partition)电路。低分辨率混频器被配置为接收数字化射频信号，并且将第一下变频应用于射频信号以产生中频信号。抽取(decimation)滤波器耦合到低分辨率混频器。抽取滤波器被配置为接收中频信号，并且降低中频信号的采样速率以产生抽取的中频信号。高分辨率混频器耦合到抽取滤波器。高分辨率混频器被配置成接收抽取的中频信号，并且将第二下变频应用到抽取的中频信号以产生下变频信号。频率分配电路被配置成选择第一频率以在低分辨率混频器中与射频信号混合、选择第二频率以在高分辨率混频器中与抽取的中频信号混合，以及选择第一频率和第二频率以在选择的中心频率周围(about)定位下变频信号。在另一个实施例中，混频器包括被配置成接收数字化射频信号并且将第一下变频应用于射频信号以产生中频信号的低分辨率混频器。低分辨率混频器包括标准符号数字(canonicalsigneddigit)向量乘法器，该标准符号数字向量乘法器包括并行布置的多个标准符号数字乘法器，以将数字化射频信号的每个样本乘以多个不同的乘法器值，从而为数字化射频信号的每个样本产生多个乘积值(productvalue)。在进一步的实施例中，多频带下变频器包括共享的低分辨率混频器和耦合到共享的低分辨率混频器的多个下变频通道。共享的低分辨率混频器被配置成接收数字化射频信号，并且将第一下变频应用于射频信号以产生中频信号。下变频通道中的每个都包括抽取滤波器、高分辨率混频器和频率分配电路。抽取滤波器耦合到共享的低分辨率混频器。抽取滤波器被配置成接收中频信号，并且降低中频信号的采样速率以产生抽取的中频信号。高分辨率混频器耦合到抽取滤波器。高分辨率混频器被配置成接收抽取的中频信号并且将第二下变频应用于抽取的中频信号以产生下变频的信号。频率分配电路被配置成选择第一频率以在低分辨率混频器中与射频信号混合、选择第二频率以在高分辨率混频器中与抽取的中频信号混合以及选择第一频率和第二频率以在选择的中心频率周围(about)定位下变频信号。附图说明为了详细描述各种示例，现在将参考附图，其中：图1示出根据各种示例的数字下变频器(DDC)的框图；图2示出根据各种示例的多频带DDC的框图；图3示出根据各种示例的适合用于DDC中的低分辨率混频器的框图；图4高层次地描绘了图3的低分辨率混频器；图5示出根据各种示例的适合用于DDC中的多频带低分辨率混频器的框图。图6示出根据各种示例由在低分辨率混频器的八个并行乘法器中的每个中实施的标准符号数字乘法器支持的系数的示例，其中低分辨率混频器的八个并行乘法器在DDC中将RF信号处理成八个并行流。具体实施方式在整个以下描述和权利要求中所使用的某些术语表示特定系统分量。如本领域技术人员将理解，不同的公司可以用不同的名称来表示一个分量。该文档不旨在区分名称不同而非功能不同的分量。在以下的讨论和权利要求中，术语“包括(including)”和“包含(comprising)”以开放式的方式使用，并且因此应当被理解为表示“包括，但不限于”。此外，术语“耦合(couple)”或“耦合”旨在表示间接或直接的有限或无线的连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则连接可以经由其它设备和连接通过直接连接或通过间接连接。描述“基于”旨在表示“至少部分地基于”。因此，如果X是基于Y，则X可以是Y的函数并且可以是任何数量的其他因子。尽管数字下变频器(DDC)(digitaldownconverter)有利地缓解了对模拟混频器的需求，但是传统的DDC仍存在各种缺点。因为向DDC样本在每秒千兆样本的速率(GSPS)下提供数据的射频(RF)模数转换器(ADC)，所以以此速率在传统DDC中实施下变频所需的数字电路是复杂的，并且耗费相当量的功率。例如，在传统DDC中，每个数字混频器针对由RFADC生成的每个样本执行Cos/Sin计算，随后执行2乘法运算。由于高精度要求(例如，>16位频率分辨率&>96dBc无杂散动态范围(SFDR))，Cos/Sin计算的复杂性可被禁止。双频带运算功率消耗加倍。因此，传统数字混频器的功率消耗可以是非常高的(例如，每通道100毫瓦)。数字下变频器采用数字混频器以通过编程的频率执行输入信号的频率转换。数字混频器将输入信号乘以编程的频率的余弦和正弦，从而通过编程的频率降低输入信号的中心频率。因此，该运算被称为数字下变频。本公开的DDC的实施例降低了电路复杂性和功率消耗两者。本文所公开的DDC采用数字混频的两个阶段。第一混频阶段采用在RFADC的采样速率处操作的低分辨率混频器。第二混频阶段采用在更低的速率下操作的高分辨率混频器。实施例包括低分辨率混频器和高分辨率混频器之间的抽取滤波器(decimationfilter)。图1示出根据各种示例的DDC100的框图。DDC100包括RFADC102、低分辨率混频器104、抽取滤波器106、高分辨率混频器108和频率分配电路110。RFADC102在高速率(例如，3GSPS)下并且用高位分辨率(例如，14位)将模拟RF信号转换成数字样本。尽管在本文中在RF信号数字化的上下文中描述DDC100的实施例，但是实施例适合使用在数字化信号被频移的各种应用中(例如，在使用在低于RF的频率下操作的ADC数字化信号的情形中)。由RFADC102提供的采样速率被称为fS。低分辨率混频器104耦合到RFADC102，并且以RFADC的采样速率在相对低的频率分辨率下提供混频，以将RF频率样本移至中频。低分辨率混频器104的一些实施例可以提供RFADC102的采样速率的十六分之一的频率分辨率。尽管低分辨率混频器104被示出为单频带上混频，但是一些低分辨率混频器104的实施例可提供如将在本文中进一步描述的同时多频带混频。低分辨率混频器104的输出是uI(n)＝x(n)cos(2πFC1n),以及uQ(n)＝-x(n)sin(2πFC1n)其中：x(n)是到低分辨率混频器的输入信号，在采样速率fs下；FC1是编程到低分辨率混频器104中的归一化频率值，其中FC1是绝对频率(例如，以Hz为单位)除以采样速率fs(例如，以周期/秒为单位)的比率。uI(n)是低分辨率混频器的同相(I)输出信号；以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字下变频器，其包括：低分辨率混频器，其被配置成：接收数字化射频信号；以及将第一下变频应用于射频信号以产生中频信号；抽取滤波器，其耦合到所述低分辨率混频器，所述抽取滤波器被配置成：接收所述中频信号；以及降低所述中频信号的采样速率以产生抽取的中频信号；高分辨率混频器，其耦合到所述抽取滤波器，所述高分辨率混频器被配置成：接收所述抽取的中频信号；以及将第二下变频应用于所述抽取的中频信号以产生下变频的信号。

【技术特征摘要】
2016.05.04 IN 201641015445;2016.12.28 US 15/392,491.一种数字下变频器，其包括：低分辨率混频器，其被配置成：接收数字化射频信号；以及将第一下变频应用于射频信号以产生中频信号；抽取滤波器，其耦合到所述低分辨率混频器，所述抽取滤波器被配置成：接收所述中频信号；以及降低所述中频信号的采样速率以产生抽取的中频信号；高分辨率混频器，其耦合到所述抽取滤波器，所述高分辨率混频器被配置成：接收所述抽取的中频信号；以及将第二下变频应用于所述抽取的中频信号以产生下变频的信号。2.根据权利要求1所述的数字下变频器，其中所述低分辨率混频器被配置成提供所述数字化射频信号的采样频率的十六分之一的频率分辨率。3.根据权利要求1所述的数字下变频器，其中所述抽取滤波器被配置成将所述中频信号的所述采样速率减少到1/2、1/3、1/4、1/6或1/8中的任何一个。4.根据权利要求1所述的数字下变频器，其中所述抽取滤波器的带宽大于所述中频信号的带宽。5.根据权利要求1所述的数字下变频器，其中所述高分辨率混频器被配置成在不超过二分之一的所述数字化射频信号的所述采样速率下提供复数乘法。6.根据权利要求1所述的数字下变频器，其中所述低分辨率混频器包括：多个标准符号数字乘法器即CSD乘法器，其并行布置以将所述数字化射频信号的每个样本乘以多个不同的值；以及多个多路复用器，其耦合到所述CSD乘法器的输出并且被配置成选择所述CSD乘法器的输出作为所述中频信号的样本。7.根据权利要求6所述的数字下变频器，其中所述低分辨率混频器包括控制电路，所述控制电路包括：相位发生器，其被配置为生成对应于所述数字化射频信号的每个样本的相位值；以及多路复用器控制电路，其耦合到所述相位发生器并且耦合到所述多路复用器，所述多路复用器控制电路被配置为生成控制信号，所述控制信号通过所述多路复用器来控制在由所述相位发生器生成的每个相位值处的所述CSD乘法器的输出的选择。8.根据权利要求1所述的数字下变频器，其进一步包括频率分配电路，所述频率分配电路被配置为：选择第一频率以在所述低分辨率混频器中与所述射频信号混合；选择第二频率以在所述高分辨率混频器中与所述抽取的中频信号混合；以及选择所述第一频率和所述第二频率以在选择的中心频率周围定位所述下变频的信号。9.根据权利要求8所述的数字下变频器，其中所述频率分配电路被配置为：将所述第一频率选择为：以及将所述第二频率选择为：其中：F1是所述选择的中心频率；fS是所述数字化射频信号的采样速率；FC1是所述第一频率；N是所述抽取滤波器的抽取因子；以及M将所述低分辨率混频器的所述频率分辨率定义为10.一种混频器，其包括：低分辨率混频器，其被配置为：接收数字化射频信号；以及将第一下变频应用于所述射频信号以产生中频信号；其中所述低分辨率混频器包括标准符号数字向量乘法器即CSD向量乘法器，所述CSD向量乘法器包括并行布置的多个CSD乘法器，以将所述数字化射频信号的每个样本乘以多个不同的乘法器值，从而为所述数字化射频信号的每个样本产生多个乘积值。11.根据权利要求10所述的混频器，其中所述CSD向量乘法器被配置为仅用范围为0至π/2的相位的余弦值来执行所述数字化射频信号的乘法。12.根据权利要求10所述的混频器，其中所述低分辨率混频器包括I/Q选择器，所述I/Q选择器包括多个多路复用器，所述多个多路复用器耦合到所述CSD向量乘法器的输出并且被配置为选择所述乘积值中的一个作为所述中频信号的样本。13.根据权利要求12所述的混频器，其中所述低分辨率混频器包括相位发生器，所述相位发生器被配置为生成对应于所述数字化射频信号的每个样本的相位值，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·谭古都，S·南迪，J·巴拉里斯南，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US