使用分谐波频率变换器体系的直接转换接收器及相关的预处理器制造技术

一种直接转换接收器，用于接收第一输入信号并将其直接降频转换为基带频率，该接收器包括一个响应具有２ｎ个分量的分相输入信号的频率变换器，其中ｎ是大于１的整数。该分相信号的周期Ｔ是第一输入周期的大约ｎ倍，该频率变换器以大约２ｎ／Ｔ的速率在切换第一输入信号给第一输出与切换第一信号给第二输出之间交替，可使用一个预处理器来改进分相输入信号的切换性能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
1、专利技术背景本专利技术是关于直接转换接收器，尤其是关于用在该接收器中的分谐波频率变换器，以及用于改善这种频率变换器的LO输入的切换特性的预处理器。2、
技术介绍
现有的技术通常按两步降频转换一个射频信号(RF)到基带频率。第一步，该信号被降频转换为中频(IF)，然后在第二步该信号被降频转换为一个基带信号，图1中示出了一个现有的接收器，一个具有载波频率FRF的RF信号1被输入给混频器2的RF端口3，而一个由本地振荡器(LO)9产生的、具有频率FX小于或等于FRF的信号10被通过一个带通滤波器15并且随后通过一个低噪声放大器(LNA)(图中未示出)。所得到的信号被随后提供给混频器2的LO输入端口4，混频器3将这两个信号进行混频并在输出端口5提供一个输出信号，该输出信号具有两个基本的频率分量一个的频率是FRF-FX(或者在FX大于FRF的情况下为FX-FRF)，所谓的中间或IF频率FIF，而另一个频率是FRF+FX。该信号被通过IF滤波器6(基本上是衰减频率为FRF+FX的分量)，由此只剩下中频分量，包含该中频分量的滤波器的输出用数字7来表示。该信号被提供给混频器8的信号输入端口，与此同时，具有同样中频的、从本地振荡器12产生的信号被应用到混频器8的LO输入端口，混频器8将在两个输入端提供的信号进行混频并产生一个具有两个基本频率分量的输出信号，这两个基本频率分量分别是2FIF，而另一个是零或基带频率FBB。混频器8的输出被通过基带滤波器14，该滤波器14基本上衰减频率为2FRF的分量并且只剩下基带频率处的分量，该滤波器的输出在图中用数字13来标出。直接转换接收器在一个步骤里将一个RF信号直接降频转换为一个基带频率，一般地一个混频器将具有与RF信号的载波同样频率的LO信号的RF信号进行混频，该混频器在其输出信号中产生两个主要的频率分量一个是差频FRF-FO，而另一个是频率FRF+FLO。由于该LO信号与RF信号处于同一频率，第一个这样的组件是基带频率，第二个这种分量是高频。混频器的输出被通过一个基带滤波器，该滤波器基本上衰减输出中的高频分量，只留下基带分量。与图1中的现有技术的接收器相比，直接转换接收器消除了如IF滤波器6、一个混频器和一个本发振荡器这样的分量。消除了IF滤波器尤其有利，因为这种滤波器一般是体积大、昂贵且不易在做在芯片上。但是直接转换滤波器一般地在其灵敏度方面受到限制，这是由于从LO端口到RF端口的泄露，或者从RF端口到LO端口的大RF分组器(blocker)的泄露，两者都可能导致自混频并在输出中引入大的不期望的直流分量。分谐波混频器是其中LO频率是RF频率的分谐波的混频器，分谐波混频器允许低频LO信号的产生，这使得合成器与电压控制振荡器(VCO)的设计容易，它们也为LO与RF信号之间的频率分离提供电势。但是不幸的是，与标准混频器相比，大多数的分谐波混频器具有相对低的转换增益和高的噪声，它们也受到内部节点或管脚上LO谐波的存在的干扰，这些谐波由于处于混频，因此可以自混频到DC。有些还要求大体积变压器，这就限制了在芯片上的实施，大多数具有非线性RF传输函数。吉伯混频器是可以进行转换增益的一种类型的混频器，但是，现有的吉伯混频器包括一个混频器核心，它不适于作为RF频率的分谐波的LO频率。尤其是，标准吉伯混频器由具有两个彼此相差180度相位的分量的LO信号驱动，这些分量被限幅以便增加其间的传送次数，由此改进噪声性能并达到更高的转换增益，但是，这一技术不能通用于分谐波混频器情况下。而且，分相正弦信号也受到阻止它们通用于分谐波混频器情形的某些现实世界的缺陷的影响。首先信号在转换点处的斜率不是非常地陡峭，这种信号间的软变换导致切换系统如电流控制晶体管等呈现出半切换的状态，而这在两个方面是不希望有的。首先，当晶体管是半切换时，它处于零增益状态。第二，半切换的晶体管在输出上会引入噪声，这是因为在吉伯混频器的配置中，一个半切换的晶体管会导致在相对的晶体管对的发射器处明显的电阻下降，它会增加晶体管产生的散粒噪声。这种信号的另一个不希望的特性是其中的转换点对每个本地振荡器输出信号的幅度的变化很敏感，因此由其驱动的所有混频器的切换动作对于精确控制来说是很难的。而对该信号的另一个问题是，由于电流本地振荡器的限制这样的因素，这些信号通常不是正弦信号，而实际上通常在最大与最小值处很平直，其结果是更软的转换，对于驱动一个混频器来说变得更不可取。因此，需要一种具有改进的增益、噪声性能和灵敏度的直接转换接收器。也需要一种分谐波混频器，它能在非晶片上实施，具有转换增益，噪声图以及与现有的混频器相媲美或超过的线性特性，并且在混频处不产生内部管脚或节点LO谐波。也需要预先处理器，它能改进敏感的分相LO输入的切换特性。专利技术概述按照本专利技术所广义描述的目的，提供一种直接转换接收器，包括一个配置成接收分相LO输入的分谐波频率变换器。在一个实施例中，该接收器也包括一个预先处理器，用于预先处理该分相LO输入以改进其切换特性。该接收器的应用的另一个例子是在无线通信系统的一个移动通信装置或手持机内。本专利技术的第一方面包括该频率变换器，第二方面包括该预先处理器，第三方面包括与该预先处理器组合使用的频率变换器，第四方面包括直接转换接收器，第五方面包括一个无线通信系统，该系统包括一个含有该专利技术的直接转换接收器的无线通信装置。在一个实施例中，该频率变换器包括用于接收第一输入信号的第一输入；用于接收一个包含有2n个分量的分相第二输入信号的至少一个输入，其中n是大于1的整数；第一与第二输出；配置成响应分相输入信号的第一群组分量中的任一个的断言，将第一输入信号转换成第一输出的频率变换器核心，以及该频率变换器核心配置成响应分相输入信号的第二群组分量中的任一个的断言将第一输入信号切换成第二输出。在一个实施例中，该第一群组包括分相输入信号的一些交替分量，以及第二群组包括分相输入信号的剩余分量。该第二输入信号的2n个分量的每一个可以是多个2n个单端信号中的一个，或者多个n个差分信号中一个的分量，每一个具有正相和负相分量。为防止混乱并且为了可以使用本说明书中的通用技术，对于具有2n个分量的分相输入信号，两种情形都进行了描述。类似地，在第一与第二输出上产生的每个信号可以单端信号，或者可以是差分输出信号的分量，这两个可以保持为独立信号或分量，因这种情形可以是，或者可以组合形成一个单端输出信号。另外，第一输入信号即可以是单端输入信号也可以是差分输入信号的分量中的一个。在一个实施例中，第一输入信号是差分输入信号的分量中的一个，而频率变换器核心被配置成响应分相输入信号的第一群组分量中任一个的断言将差分输入信号的另一个分量切换为第二输出，并且配置成响应分相输入信号的第二群组分量中的任一个的断言将差分输入信号的另一个分量切换为第一输出。在另一个实施例中，该频率变换器是一个具有第一和第二输入、第一与第二输出的乘法器(multiplier)，该乘法器配置成以大约第二输入的频率的1/n倍(n是大于1的整数)的频率在切换第一输入到第一输出与切换第一输入到第二输出之间进行交替，而所有这些都避免了在内部节点或管脚上物理地产生具有大约等于第二输入的频率的n倍的频率的信号。在一个实施例中，在第一与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率变换器，包括： 用于接收第一输入信号的第一输入； 用于接收包含有２ｎ个分量的分相输入信号的至少一个第二输入，其中ｎ是大于１的整数； 第一与第二输出；以及 频率变换器核心，配置成响应分相输入信号的第一群组分量中的任一个的断言，将第一输入信号切换成第一输出，以及配置成响应分相输入信号的第二群组分量中的任一个的断言将第二输入信号切换成第二输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿廖沙C莫尔纳，拉胡尔马贡，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]