谐波混合器制造技术

本发明专利技术提供一种谐波直接转换混合器，具有包含了第一和第二混合器的乘法器电路，和用来产生二个第一和二个第二控制信号以控制该第一和第二混合器的产生器。该控制信号为平衡信号，提供了移位π／２相位的四个相位。该控制信号的频率不同于混合器输入信号的频率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及收发器，特别是，涉及一种用于集成射频(RF)收发器中的谐波混合器(混频器)。
技术介绍
由于具有低价格、重量轻、体积小和改进能力的便携式无线电通讯装置的愈来愈增加的需求，促进了对于新的集成电路(IC)技术、电路配置、和收发器架构的研究。已知包含有直接转换混合器的宽频带系统的收发器装置，符合上述的需求，此种收发器要较根据广泛使用的超外插原理架构制造者优越。在收发器的发射器级，是使用直接转换混合器向上转换基频带模拟或数字信号成为射频(RF)信号，以便容易传输。于接收器级，是使用直接转换混合器向下转换接收的RF信号至基频带，使信号容易处理。因此，对于去除影像和中频(IF)滤波，不需要有高品质的滤波器和高品质的影像去除滤波器。一般而言，要集成制造高品质的滤波器是很困难的。如此的接收器亦可称之为0-IF接收器，因为所需要的信号是直接向下转换至基频带，而IF选择为0。此处使用的混合器整流放大RF信号和本地振荡器(LO)信号。例如，利用根据吉尔伯特(Gilbert)模拟乘法器的常使用的双极混合器，来施行电流模式整流。对于如此的直接转换布置技术，存在有像是载波漏泄、第2阶交互调制、和本地振荡器与RF信号之间干扰的问题。尤其是，直接转换接收器需要有高品质的线性混合器级，因为第2阶寄生产物直接落在所获得的基频带频率，并干扰所需要的信号。对于此种第2阶混合器非线性的主要理由是根据混合器的输入信号之间的信号串音。一般而言，此将导致造成直流(DC)偏移的信号自混合效应。然而，此DC偏移并非是定值。在收发器架构
状态的进一步问题是，拉引效应。原则上，可通过隔离时会从所有其它的信号产生LO信号的电压控制振荡器(VCO)而防止此种效应。然而，对于在发射频率操作的VCO，即使用VCO直接调制，或直接向上变换原则的调频(FM)系统的架构，隔离确是一个问题。对于此种收发器架构，功率放大器(PA)或功率预放大器在芯片上VCO操作在相同频率时，会在芯片上产生强烈的信号。当强烈的信号施加到接收(Rx)输入时，亦将发生同样的问题。由于不完全的隔离，即在收发器布局中VCO执行于与发射(Tx)输出和接收(Rx)输入相同的频率时，会产生VCO拉引现象。在现今使用的收发器架构中，希望能减少此种效应。在接收器技术状态，使用从本地阵荡器(LO信号)取得的正弦信号来倍增输入的RF信号。可由电压或电流来表现信号。执行二个信号相乘的混合器包括有二个实际上不完全连接的输入。因此，除了所需要的信号之外，各混合器输入信号额外地包含有其它信号的较小的交互连接部分。由于混合器的乘法性质，输出信号包含了寄生信号，该寄生信号正比于位于DC中心附近接收信号的功率。这些寄生信号对于直接转换原则特别不利，因为所希望的向下转换RF信号亦位于中心f＝0。本专利技术解决，或至少减少了一些或所有的上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种谐波混合器，包括具有第一和第二混合器的乘法器电路，和用来产生二个第一和二个第二控制信号以控制该第一和第二混合器的产生器，其中该控制信号为平衡信号，具有以移位π/2相位的四个相位，控制信号的频率不同于混合器输入信号的频率。在本专利技术的一个实施例中，乘法器电路为吉尔伯特单元，即交互连接的差动放大器，在此放大器中所有的晶体管被用作为开关和控制信号产生机构包括VCO。在本专利技术的另一个实施例中，控制信号的频率为混合器输入信号频率的一半。在本专利技术的另一个实施例中，第一混合器包括一对场效晶体管，而第二混合器包括有二对场效晶体管。本专利技术进一步提供用于I/Q正交相位调制的谐波混合器，包括具有第一和第二混合器用来产生同相位(I)成分的第一乘法器电路，和具有第三和第四混合器用来产生正交(Q)成分的第二乘法器电路，和用来产生二个第一和二个第二控制信号以控制该第一和第二混合器，和用来产生二个第三和二个第四控制信号以控制该第三和第四混合器的产生器，其中该第一、第二、第三和第四控制信号为平衡信号，在该第一和第二控制信号之间具有π/2相位移，和该第三和第四控制信号之间具有π/2相位移，在该第一和第二控制信号与该第三和第四控制信号之间具有π/4相位移，该控制信号的频率为混合器输入信号的频率的一半。在本专利技术的一个实施例中，第一和第二乘法器电路包括吉尔伯特单元，其中所有的晶体管被用作开关，而控制信号产生器包括VCO和滤波器库。在本专利技术的另一个实施例中，控制信号的频率为混合器输入信号的频率的一半。在本专利技术的又一个实施例中，第一和第三混合器包括一对的场效晶体管，第二和第四混合器包括二对的场效晶体管。在本专利技术的另一个实施例中，滤波器库包括起始π/4移相器和用来产生八个控制信号的二个多相滤波器，而π/4移相器具有二个提供二个移位π/4的差动信号的全通滤波器。本专利技术的接收器利用VCO振荡器运行于接收的RF信号一半的频率。虽然控制信号最好是由VCO机构所产生，但是本专利技术并不受限于包含VCO的布置技术。控制信号亦可以由本领域所公知的其它装置所产生。VCO产生二个具有相同频率、相位移位90度的平衡信号。依照本专利技术，此二个信号实质上彼此相乘，由此产生了平衡信号的二倍频率的频谱成分。可使用此频谱成分将所需要的信号转换成需要的频谱范围。由于此产生方法，本专利技术的原理能用于大变化的混合器，例如直接转换接收器的混合器或直接转换发射器的混合器。本专利技术使用下列数学关系原理。考虑二个信号uvco1＝u1cosω1t和uvco2＝u2cosω1t+。此等信号uvco2和uvco1移位度角。若此二个信号相乘，则可导得下列信号uMIX＝GMIX·uvco1·uvco2，其中GMIX是放大因子uMIX＝GMIXu1cos(ω1t)·u2cos(ω1t+)＝1/2GMIXu1u2(cos+cos(2ω1t+))(1) 从式子(1)中我们能看出，二个VCO信号之间的＝90度相位移位，去除了直流(DC)成分。如此简化了电路设计。使用实际的模拟乘法器将可使用正弦信号，而因此，可通过施行下列的函数而直接执行同相位(inphase)(I)和正交(quadrature)(Q)信号IMIX＝uMIXcosω1t·sinω1t＝1/2sin2ω1t (2)QMIX＝(uMIX/2)cos2ω1t-sin2ω1t＝(1/2)cos2ω1t(3)于现代收发器架构中需要用到此二个相依因素(dependencies)，用于数字调制设计，获得信号合成作用的优点。然而，由于表现出不良的噪声，例如相cf于使用在本专利技术中而实施的交换，则几乎很少用到如此的模拟实施方式。本专利技术解决了混合器实施对于直接向上和向下转换架构的存在的问题，借此没有其它的实施方式会导致相对于线性和压缩LO信号的此种性能。再者，从系统架构的观点，可合理地改善相关于从功率放大器来的信号的VCO信号的硬件。附图说明由参照下列的详细说明，配合所附图式，而可了解本专利技术，各图中相同的参考号码表示相同的组件，其中图1为依照本专利技术的混合器的电路图；图2为施加到第一和第二交换机构的控制电压的图表；图3为混合器输出的导电性特征的图表；图4为依照本专利技术的混合器的I/Q正交相位实施的电路图；图5为依照本专利技术用来提供各移位45度相位的控制信号的滤波器库的电路图；图6为依照本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐波混合器，包括：　　　　乘法器电路（１０），包含有第一和第二混合器；和　　　　产生器（２０），用来产生二个第一和第二个第二控制信号（２１－２４），以控制该第一和第二混合器；　　　　其中该二个第一和二个第二控制信号（２１－２４）为平衡信号，具有移位了π／２相位的四个相位；以及　　　　该控制信号（２１－２４）的频率不同于混合器输入信号（１９）的频率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W克鲁吉，D艾格特，
申请(专利权)人：先进微装置公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]