具有减少的泄漏的正交开关混频器制造技术

提供了一种用于将接收的ＲＦ信号与本机振荡器信号混频的同时抑制与ＲＦ信号相关的镜像信号的正交开关混频器。正交的输入信号分量，即由接收的ＲＦ信号导出的Ｉ和Ｑ输入分量分别通过第一和第二输入路径耦合到开关配置中的相应换向开关。每个开关用于将ＲＦ信号和本机振荡器信号的相应正交分量相乘，从而提供正交输出信号分量。单向器件、如包括在信号分路器中的缓冲放大器设在各个输入路径中，用以防止输出信号分量的任何部分通过输入路径之一反向泄漏到其它输入路径中，由此泄漏到其它输出信号分量中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本专利申请要求享有2002年4月4日提交的共同未决的美国临时专利申请No.60/370322的优先权，并将其全部公开内容通过引用结合于本文中。
技术介绍
专利技术的
这里所公开并申请的专利技术总体上涉及一种针对与正交开关混频器有关的应用的装置，该混频器配置成可抑制与接收的RF信号相关的镜像信号。更具体地说，本专利技术涉及上述类型的装置，其大大减少了混频器的同相(I)与正交(Q)输出支路之间的泄漏，由此提高了混频器的转换增益，避免了混频器输出信号的恶化。相关技术的历史在无线电装置中，空中传播的信号占用一个频带，而处理过的信号占用低得多的频带。因此，利用混频器将射频信号转换或变频为中频(IF)。混频过程或外差作用是乘法的，即输入信号与本机振荡器信号相乘(在时域中)。然而，乘法的结果是，混频器的输出可能包含来自所需信号以及非所需的镜像信号的作用。无线电接收
中的那些普通技术人员知道，镜像信号是一种其频率能够通过混频过程变换为与所需信号相同的IF的信号。目前，已开发出镜像抑制混频器，它采用相消原理来减小混频器输出上的镜像信号的作用。在一种常用的镜像抑制混频器中，将所需输入信号(RF)分成两个信号分量同相(I)分量(RFI)和正交(Q)分量(RFQ)。正交(Q)信号相对于同相(I)信号延迟90度，即RFQ(ωt)＝RFI(ωt-π/2)。本机振荡器信号也被分成相对于同相振荡器信号LOI延迟90度的正交信号LOQ。利用数学上的复数表示法，镜像抑制混频器起着将输入信号RFI+jRFQ与本机振荡器信号LOI+jLOQ相乘的作用。如下文中更详细描述的，通常由换向开关实现乘法。每个换向开关具有一对互补开关SW和SW。当SW开关闭合时，换向开关的输出信号与输入信号的极性相同，而当SW开关闭合时，换向开关的输出信号与输入信号的极性不同。然后提供求和点以抵消表示非所需镜像信号的分量。这类镜像抑制混频器称为正交开关混频器。上述这类正交开关混频器的元件可采用诸如CMOS、BJT之类的任何合适的半导体技术来制造。当混频器用于小型便携式电子装置、例如移动电话和用于UMTS(通用移动电信系统)、蓝牙以及其它无线通信系统的类似装置中的无线接收器时，这提供了某些重要的优点。然而，基于CMOS的正交开关混频器存在严重的缺陷，即，混频器的分别为OUTI和OUTQ的I和Q输出信号分量容易短路在一起。也就是说，正交支路输出之一的一部分会通过混频器中的开关之一反向流动，而进入另一支路的输入。因为所造成的变频损耗大，所以，此泄漏可能导致上述传统的正交镜像抑制混频器在实际中失去一部分作用。而且，两个输出OUTI和OUTQ之间的泄漏将使累积的混频器输出信号恶化，导致较差的镜像抑制比。目前所用的减少正交开关混频器的I和Q输出信号之间泄漏的一种方法是增加与开关串联的电阻，从而使I和Q支路互相有效隔离。但是，为了使任何信号损失降到最低，开关应当在其闭合时具有低电阻。而添加隔离电阻会引入附加损耗。虽然这种附加损耗通常要比I和Q支路输出信号之间泄漏所导致的损耗小，但它仍是值得关注的。所增加的电阻还会产生不希望的电压降，在信号为电流模式时，尤其如此，这意味着混频器的输入阻抗应保持较低。因此，不希望在正交开关混频器中增加任何其它电阻。因此，希望能够减少正交开关混频器的I和Q输出信号之间的泄漏，并且在能够实现这个目的的同时不象采用隔离电阻那样给混频器引入附加损耗。专利技术概述本专利技术提供一种有效并且相对简单的技术，此技术大大减少了正交开关混频器的I和Q支路输出之间的泄漏。根据本专利技术，将单向器件、如作为信号分路器的一部分的元件插入混频器的各个开关的输入路径中。每个单向器件用于防止支路之一的输出信号通过输入路径反向泄漏到其它支路输出中。这样，正交开关混频器输出的I和Q信号的恶化将明显减少。因此，可得到高度线性且具有低噪声混合能力的无源正交开关混频器，并可将其有效地用于镜像抑制混频。在一个实施例中，本专利技术针对用于将RF信号与本机振荡器信号混频的开关混频器装置。此装置包括开关器件的配置，每个开关器件配置成可将RF和LO信号各自的同相(I)和正交(Q)分量相乘，从而提供I和Q输出信号分量。此装置还包括用以将RF信号的I分量耦合到开关器件中至少一个的第一RF输入路径、用以将RF信号的Q分量耦合到至少一个其它开关器件的第二RF输入路径、以及设置在至少一条输入路径中用以防止输出信号分量通过输入路径之一反向传递到其它输入路径的单向信号处理器件。在上述实施例中，每个单向器件有效地包括信号分路器的缓冲放大器或其它元件。有效的是，利用CMOS或者便携式电子装置、如无线电话终端中所采用的其它合适的技术实现混频器装置的相应元件。本专利技术的另一个实施例针对一种用于将RF信号和本机振荡器信号混频以提供已经从中抑制了镜像频率信号的IF信号的方法。此方法包括以下步骤处理RF信号以提供对应的I和Q输入信号分量；将I和Q输入分量分别通过第一和第二输入路径耦合到开关器件配置中的第一和第二组开关器件。此方法还包括对每个开关器件进行操作，将其接收的I或QRF输入分量与本机振荡器信号的I或Q分量有选择地相乘，从而生成I和Q混频器输出信号分量。在每个开关器件输入路径中设置单向器件，用于防止与输入路径之一相关的输出信号分量反向传递到其它输入路径中。应当强调的是，本说明书中所用的术语“包括”用于指定存在所述特征、整数、步骤或元件，但不排除一个或者多个其它特征、整数、步骤、元件或其组合的存在或附加。附图简介通过参考以下结合附图所作的详细说明，可以更详尽地理解本专利技术的方法和系统，其中附图说明图1是说明用于镜像信号抑制的现有技术的正交开关混频器的原理图；图2是说明本专利技术的一个实施例的原理图；图3是说明用于提供接收器中IF级的本专利技术的一个实施例的框图；以及图4是进一步详细说明图3的实施例的元件的原理图。本专利技术的详细说明以下是参照附图对本专利技术进行的详细说明，其中相同或相似的元件采用相同的参考标号。如前文所述，本专利技术提供一种有效且相对简单的技术，用于大大减少正交开关混频器的I和Q支路的输出之间的泄漏。现在参照图1，其中示出传统设计的正交开关混频器10，其中混频器10能够抑制镜像信号，具有正交输入端子12a和12b。端子12a适合于接收同相输入RF信号分量RFI，而端子12b适合于接收正交输入RF信号分量RFQ，这里，RFQ(ωt)＝RFI(ωt-π/2)。混频器10还具有I输出端子14a和Q输出端子14b，它们分别提供I和Q混频器输出信号分量OUTI和OUTQ。图1还示出配备换向或转换开关16-22的正交开关混频器10，这些开关分别包括互补开关对16a-b、18a-b、20a-b和22a-b。输入信号分量RFI分别通过输入路径24a和24b耦合到开关16和20。类似地，输入信号分量RFQ通过输入路径26a和26b耦合到开关18和22。本机振荡器信号的I分量LOI也耦合到换向开关16和18，而本机振荡器信号的分量LOQ耦合到换向开关20和22。该正交信号分量LOQ相对于同相振荡器信号分量LOI延迟了90度。如上所述，各换向开关可用来将它所接收的RF输入信号分量与它所接收的本机振荡器信号分量相乘。通过为各开关提供互补开本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将ＲＦ信号与本机振荡器信号混频的开关混频器装置，所述装置包括：开关器件的配置，所述器件配置成可将所述ＲＦ和本机振荡器信号各自的同相（Ｉ）和正交（Ｑ）分量相乘，从而提供Ｉ和Ｑ输出信号分量；用于将所述ＲＦ信号的Ｉ分量耦合到至 少一个所述开关器件的第一ＲＦ输入路径和用于将所述ＲＦ信号的Ｑ分量耦合到至少一个其它所述开关器件的第二输入路径；以及单向信号处理器件，它设置在至少一个所述输入路径中，用以防止所述输出信号分量之一的一部分通过所述至少一条输入路径到达所述 输入路径中的另一条。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C布乔尔克，S马特蒂森，M维克伦德，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]