双模混频器电路及方法技术

本发明专利技术涉及混频器电路以及频率转换方法，其中根据第一本机振荡器信号来切换输入信号，并根据至少一个第二本机振荡器信号来切换所述输入信号，其中所述至少一个第二本机振荡器信号具有小于第一本机振荡器信号的占空比，或者相对第一本机振荡器信号具有分别预先确定的相移。对根据所述第一本机振荡器信号和至少一个第二本机振荡器信号进行切换所得到的输出信号进行累加，并响应于控制输入来对所述第一本机振荡器信号和所述至少一个第二本机振荡器信号中的一个的极性进行切换，以在谐波排除模式和分谐波混频模式之间切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及混频器电路以及频率转换方法，所述电路和方法可 以用于例如无线系统的收发机、发射机或接收机应用。
技术介绍
不断增长的对形状因数较小的收发机设备的需求推动了对高集成低成本发射机和接收机电路的研究。通过将所需的射频(RF)频 谱经由单个混频级或混频电路变换至零中频(IF)，直接变频发射机 和接收机电路可以简化信号路径，并因此有效地消除了镜频问题，也 避免了传统外差接收机中所需要的昂贵、大体积的片外镜频排除滤波 器。直接变频还允许在高动态模/数转换之前使用简单的低通滤波器 在基带执行信道选择。因此，直接变频方式能够为例如无线产品提供 高度集成、低成本、低功耗的多标准解决方案。然而在直接变频体系 中仍然存在几个问题，如直流(DC)偏移。为了解决这些问题，在 工厂校准上进行了大量的工作，这增大了测试时间和成本。为了避免DC偏移的替代方案是使用分谐波混频器(也称作谐 波混频器)，其中本机振荡器(LO)频率工作在RF输入频率的整分 频率上。用2整分的特定情形也称为偶次谐波混频器(EHM)。分 谐波混频器功能将需要的RF频率转换到基带，同时排除LO基频。 实际使用中，可以通过无源或有源电路来实现分谐波混频器功能，其 中两种构造都需要在LO信号发生中提供额外的45度相移，以在基 带中得到同相(I)信道和正交相位(Q)信道。另一方面，在数字视频广播(DVB)接收机中存在排除所需载 波频率的3次、5次谐波干扰的需求，这些干扰由二代(2G)和三代 (3G)无线应用的强传输信号引入，无法完全通过RF滤波器滤除。 因此必需谐波排除混频器来实现移动电视与蜂窝应用的共存。与直接变频接收机体系类似，因为其具有高集成度，所以直接 上变频在接收机体系中的应用也不断增加。由于LO频率等于载波频 率，无需在双重上变频体系中使用中间上变频。因此，镜频问题不再 存在，并且功率放大器(PA)也不再需要带有高品质因数Q的离散RF滤波器。然而，直接上变频体系受到所谓LO牵引(pulling)问 题的影响。尽管在发射机设计中采用了各种屏蔽技术，强PA输出仍 会耦合至用于产生LO信号的压控振荡器(VCO)电路，并因而干扰 LO频谱(即所谓的LO牵引)。如果干扰远离LO频率则LO牵引 的现象会减弱。通常使用频率为二倍于载波频率的VCO电路，后面 是二次分频电路。这样可以通过倍增VCO频率来解决LO牵引问题。 不过，如果PA需要与RF收发机集成在同一芯片中，例如在蓝 牙应用中，那么另一称为VCO再调制的机制会出现。PA输出的二 次谐波会调制VCO电路，导致3倍于IF输入频率的载波偏移的RF 杂散(spur)。原则上，VCO频率不会是载波频率的整数倍，反之 亦然。 一个可行方案是实现很复杂的LO生成方案，使得VCO频率 是载波频率的一个分数(例如4/3)。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种混频器电路和混频方法，来实现 灵活、有效的发射机或接收机体系。此目的通过如产品独立权利要求所述的混频器电路和如方法独 立权利要求所述的方法实现。于是提出了双模混频器概念，其能够构造为谐波排除模式或者 构造为分谐波模式。当应用于下变频时，分谐波混频器将处在LO频 率的3次和5次谐波的RF输入频率变换或转换至基带频率，从而消 除了 DC偏移的问题。所提出的方案还对难于实现VCO和分频器的 高频应用有利，因为分谐波混频器所需的L O可以只是目标RF频率 的三分之一或五分之一。通过将第一本机振荡器信号和至少一个第二 本机振荡器信号中的一个极性改变，原来的分谐波混频器电路可以操 作为谐波排除混频器。这扩展了混频器电路的RF范围，使其能够用于多标准应用。当应用于上变频时，可以使用奇次谐波混频器来消除vco再调 制问题，而无需三倍频器。因而能够显著降低芯片面积及功耗。根据第一方面，第一本机振荡器信号可以为50%占空比信号，至少一个第二本机振荡器信号可以是25%占空比信号。根据第二方面，第一本机振荡器信号可以对应于四分频电路所 产生的四个相位中的第一相位，所述至少一个第二切换装置可以包括 两个切换装置，这两个切换装置分别按照由所述四分频电路产生的四 个相位中的第二相位、第三相位进行切换。所提出的混频器电路可以配置成作为下变频器或者上变频器操 作，从而也可以用于接收机电路和发射机电路。在从属权利要求中限定了进一步的有利实施例。附图说明下面参照附图对本专利技术的实施例进行详细说明，其中 图l示出实现了本专利技术的一种直接变频接收机体系的示意框图； 图2示出根据一个实施例的谐波排除模式的混频器电路； 图3示出了根据一个实施例的混频器电路中的本机振荡器波形； 图4示出实现了本专利技术的一种直接变频发射机体系的示意框图； 图5示出与图2类似的示意电路图，其中带有极性相反的本机 振荡器信号以得到分谐波模式；图6示出分谐波模式下的本机振荡器波形；图7示出用于上变频的处于分谐波模式下的混频器电路的示意 电路图8示出根据一个实施例的具有分谐波混频器电路的发射机的 示意框图9示出根据一个实施例的谐波排除混频器电路； 图IO示出谐波排除信号生成的波形；以及 图11示出分谐波混频器的波形。具体实施例方式下面根据用于无线系统中直接变频接收机和发射机体系的混频器电路对本专利技术的各种实施例进行说明。图1示出实现了该实施例的一种直接变频接收机的示意框图。该接收机体系包括用于接收目标RF频谱的RF天线10，其中目标RF频谱在被分入上部支路和下部支路以分别分离出接收信号的I分量和Q分量之前由带通滤波器20滤波并提供给低噪声放大器(LNA)30。在上部支路中，接收信号被提供给第一混频器电路40，其中由压控振荡器(VCO) 60和相移电路50生成的同相本机振荡器信号被提供给第一混频器电路40，用来提取I分量。混频器输出信号被提供给低通滤波器70，然后经过可变增益放大器(VGA) 80提供至模/数转换器(ADC) 90以产生数字I输出。类似地，接收信号被提供至第二混频器电路42，其中由本机振荡器电路向第二混频器电路42提供正交相位本机振荡器信号以生成Q分量，所述Q分量经低通滤波器72滤波并经过VGA 82提供至ADC 92以得到数字Q分量。于是本机振荡器电路包括VCO 60，其输出信号被提供至相移电路50，以生成同相和正交相位本机振荡器信号。根据所提出的实施例，提出了用于频率变换的双模谐波排除和分谐波混频器，取决于至少一个本机振荡器信号或分量的切换极性，所述混频器可以构造为奇次谐波排除混频器或者分谐波混频器。当分谐波混频器作为接收机中的下变频混频器进行操作时，如图l所示，其排除本机振荡器基频的RF，同时将RF输入中本机振荡器信号的3次和5次谐波下变频到基带。当分谐波混频器作为发射机中的上变频混频器操作时，其将基带输入上变频为仅为本机振荡器的3次和5次谐波的RF。这样的分谐波混频器可以容易地应用于RF片上系统(SoC)，其中PA与RF收发机集成在同一芯片中，从而消除前文提到的现有技术发射机中的VCO再调制问题。于是，所提出的混频器电路具有两种工作模式，即谐波排除模式和分谐波模式。通过反转本机振荡器信号或分量的极性，可以将谐波排除混频器切换为分谐波模式。图2示出处于谐波排除模式的根据第一实施例的混频器电路的示意电路图。该混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混频器电路，用于转换输入信号的频率，所述混频器电路包括：　第一切换装置，用于根据第一本机振荡器信号来切换所述输入信号；　至少一个第二切换装置，用于根据至少一个第二本机振荡器信号来切换所述输入信号，其中所述至少一个第二本机振荡器信号具 有小于第一本机振荡器信号的占空比，或者相对第一本机振荡器信号具有分别预先确定的相移；　累加装置，用于对由所述第一切换装置和第二切换装置生成的输出电流进行累加；以及　切换控制装置，用于响应于控制输入来对所述第一本机振荡器信号和所述至少一个 第二本机振荡器信号中的一个的极性相对于另一个进行切换，以在谐波排除模式和分谐波混频模式之间切换所述混频器电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-5-11 07108066.71.一种混频器电路，用于转换输入信号的频率，所述混频器电路包括第一切换装置，用于根据第一本机振荡器信号来切换所述输入信号；至少一个第二切换装置，用于根据至少一个第二本机振荡器信号来切换所述输入信号，其中所述至少一个第二本机振荡器信号具有小于第一本机振荡器信号的占空比，或者相对第一本机振荡器信号具有分别预先确定的相移；累加装置，用于对由所述第一切换装置和第二切换装置生成的输出电流进行累加；以及切换控制装置，用于响应于控制输入来对所述第一本机振荡器信号和所述至少一个第二本机振荡器信号中的一个的极性相对于另一个进行切换，以在谐波排除模式和分谐波混频模式之间切换所述混频器电路。2. 如权利要求1所述的混频器电路，其中所述第一本机振荡器信号是占空比为50%的信号，所述至少一个第二本机振荡器信号是占空比为25Q/^的信号，二者具有重合的脉冲中心。3. 如权利要求1所述的混频器电路，其中所述第一本机振荡器信号对应由四分频电路生成的四个相位中的第一相位，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何新，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]