專利名稱：改進(jìn)相位失配的混頻器和頻率轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的混頻器的頻率轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及這樣的頻率轉(zhuǎn)換裝置，它具有能夠補(bǔ)償具有90度相差的兩個(gè)中頻(IF)信號的相失配，提高信噪比(SNR)，并且提高鏡頻抑制比(image-rejectionratio)的改進(jìn)的混頻器。
背景技術(shù)：
一般來說，諸如零IF結(jié)構(gòu)或圖像載波抑制(image-rejection)結(jié)構(gòu)的接收結(jié)構(gòu)，根據(jù)它的特性，要求同相位(in-phase)(I)信號和正交相位(Q)信號。由于各種因素在I和Q信號中發(fā)生相位失配，使得信噪比降低，從而降低接收結(jié)構(gòu)的接收靈敏度。
圖1是在零IF結(jié)構(gòu)或圖像載波抑制結(jié)構(gòu)中使用的現(xiàn)有技術(shù)頻率轉(zhuǎn)換裝置的框圖。見圖1，所述頻率轉(zhuǎn)換裝置包括本地振蕩器11，它產(chǎn)生振蕩頻率LO信號；移相器12，它通過將振蕩頻率信號移相90度，產(chǎn)生第一振蕩頻率(LO)信號LOI；I混頻器13，它將第一LO信號LOI與RF輸入(impact)信號RFIN混合，產(chǎn)生第一中頻信號(IIF)；Q混頻器14，它將第二振蕩頻率(LO)信號LOQ與RF輸入信號RFIN，產(chǎn)生第二中頻率信號QIF；和濾波器15和16，它們分別低通濾波I混頻器13的第一IF信號IIF和Q混頻器14的第二IF信號QIF。
現(xiàn)有技術(shù)的頻率轉(zhuǎn)換裝置的混頻器13和14，從本機(jī)振動器11接收第一LO信號LOI和與第一LO信號LOI 90度相位差的第二LO信號LOQ，并通過將RF輸入信號與第一和第二LO信號LOI和LQO混和輸出第一和第二IF信號IIF和QIF，并且第一和第二IF信號IIF和QIF應(yīng)為90度的相位差。
圖2A和2B分別是I混頻器13和Q混頻器14的框圖。見圖2A和2B，I混頻器13包括第一RF放大器，它放大RF輸入信號RFIN和將電壓轉(zhuǎn)換成電流；第一開關(guān)單元13b，它根據(jù)LO信號(LOI或LOQ)開關(guān)第一RF放大器13a的輸出；和第一負(fù)載單元13c，它將第一開關(guān)單元13b的輸出轉(zhuǎn)換成電壓信號(IIF)。Q混頻器14包括第二RF放大器14a，它放大RF輸入信號RFIN和將電壓轉(zhuǎn)換為電流；第二開關(guān)單元14b，它根據(jù)LO信號(LOI或LOQ)開關(guān)第二RF放大器14a的輸出；和第二負(fù)載單元14c，它將第二開關(guān)單元14b的輸出轉(zhuǎn)換為電壓信號(QIF)。
但是，如果與本地振蕩器11相關(guān)的組件失去相位對稱，第一LO信號LOI和第二LO信號LOQ不能夠形成90度的相位差。結(jié)果，第一IF信號IIF和第二IF信號QIF不能夠形成90的相位差。也就是說，在第一IF信號LOI和第二LO信號LOQ之間的失匹配誤差引起在第一IF信號IIF和第二IF信號QIF之間的另一個(gè)失配誤差。
圖3是另一現(xiàn)有技術(shù)頻率轉(zhuǎn)換裝置框圖。見圖3，這個(gè)頻率轉(zhuǎn)換裝置包括正交信號發(fā)生器QSG31，它輸出相同頻率和90度相差的兩個(gè)振蕩頻率(LO)信號；混頻器33和34，它們將RF輸入信號與QSG31的LO信號混合；濾波器35和36，它們連接對應(yīng)的混頻器33和34；和相位測定器37，它向?yàn)V波器35和36和QSG31提供相位控制信號C1和C2，以消除在LO信號之間的失配誤差。
圖3的頻率轉(zhuǎn)換裝置使用的相位失配消除方法是，測定與在第一和第二IF信號IF1和IF2之間的相位失配誤差相對應(yīng)的相差，和向?yàn)V波器35和36和DSG35提供這個(gè)相差，以消除第一和第二IF信號IF1和IF2的失配誤差。
但是，因?yàn)樵趫D像載波抑制接受結(jié)構(gòu)中，根據(jù)第一和第二IF信號IF1和IF2或LO信號(LOI，LOQ)之間的相失配確定鏡頻抑制比，并且由于用現(xiàn)有技術(shù)的頻率轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)的圖像載波抑制接收結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，所述圖像載波抑制接受結(jié)構(gòu)的大小也變得龐大，所以，現(xiàn)有技術(shù)的頻率轉(zhuǎn)換裝置不能夠用在圖像載波抑制接受結(jié)構(gòu)中。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明第一個(gè)方面是提供一種頻率轉(zhuǎn)換裝置，它具有消除在相同頻率相差90的兩個(gè)中頻(IF)信號之間的相位失配的混頻器。
本發(fā)明的另一方面是提供一種頻率轉(zhuǎn)換裝置，它具有通過校正相位失配改進(jìn)信噪(SN)比和提高鏡頻抑制比的混頻器。
通過下面的說明和實(shí)施例將明了本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述和其他目的，混頻器將通過輸入終端傳輸?shù)腞F輸入信號與振蕩頻率信號混和，并且包括第一開關(guān)單元，它根據(jù)第一振蕩頻率信號/開關(guān)RF輸入信號和第二開關(guān)單元，它連接到輸入終端，與第一開關(guān)單元并聯(lián)，根據(jù)第二振蕩信號的反信號開關(guān)RF輸入信號。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，響應(yīng)通過RG輸入終端傳輸?shù)腞F輸入信號，補(bǔ)償?shù)谝缓偷诙蘒F信號相位失配的頻率轉(zhuǎn)換裝置包括正交信號發(fā)生器(QSG)，它輸出90度相差的第一和第二振蕩信號；第一混頻器，它將RF輸入信號與第一合成(resultant)頻率信號混合，所述第一合成頻率信號具有從第一振蕩頻率信號和第二振蕩頻率信號的反信號產(chǎn)生的第一合成相位；和第二混頻器，它將RF信號與第二合成頻率信號混合，所述第二合成頻率信號具有從第二振蕩頻率信號和第一振蕩頻率信號的反信號產(chǎn)生的第二合成相位。


參照附圖的下面優(yōu)選實(shí)施例的說明將使得本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)更明了。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)頻率轉(zhuǎn)換裝置的框圖；圖2A和2B分別是圖1的裝置的第一和第二混頻器框圖；圖3是另一現(xiàn)有技術(shù)頻率轉(zhuǎn)換裝置的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例混頻器的框圖；圖5是用圖4的混頻器的頻率轉(zhuǎn)換裝置的框圖；圖6A和6B分別是圖5的頻率轉(zhuǎn)換裝置的第一和第二混頻器的框圖；圖7A和7B分別是圖6A和6B的第一和第二混頻器的電路圖；圖8是圖7A的電路圖第一部分的操作的圖；圖9A和9B分別是圖5頻率轉(zhuǎn)換裝置中產(chǎn)生的第一和第二LO信號和第一和第二合成信號的相位特性圖；圖10A-10D是現(xiàn)有技術(shù)振蕩信號和IF信號圖；和圖11A-11D是圖5頻率轉(zhuǎn)換裝置中產(chǎn)生的振蕩信號和IF信號圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)說明在附圖中示出的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，各圖中的相同的符號表示相同的元件。下面說明這些實(shí)施例是為了參照附圖解釋本發(fā)明。
下面參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖說明，具有校正相位失配的改進(jìn)的混頻器頻率轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換裝置的框圖。見圖4，所述混頻器包括RF放大器41，它放大通過輸入終端傳輸?shù)腞F輸入信號RFIN；開關(guān)單元42，它根據(jù)合成頻率信號LO開-關(guān)RF放大器41的輸出，所述合成信號具有第一本地振蕩頻率(LO)信號LO1和第二本地振蕩頻率(LO)信號LO2的合成相位；和負(fù)載單元43，它用I/V轉(zhuǎn)換處理轉(zhuǎn)換開關(guān)單元42的輸出信號。
開關(guān)單元42包括第一子開關(guān)單元42-1，它根據(jù)第一LO信號LO1開關(guān)RF輸入信號RFIN；和第二子開關(guān)單元42-2，它連接RF放大器41與第一開關(guān)單元42-1并聯(lián)，根據(jù)第二LO信號LO2開關(guān)RF輸入信號RFIN。下面詳細(xì)說明第一和第二子開關(guān)單元42-1和42-2。
圖5是根據(jù)本發(fā)明使用圖4混頻器的頻率轉(zhuǎn)換裝置的框圖。見圖5，所述頻率轉(zhuǎn)換裝置包括正交信號發(fā)生器(QSG)51，它輸出90度相差的第一和第二LO信號LO1和LO2；第一混頻器54，它通過將RF輸入信號與第一合成信號LO1’混合，輸出第一中頻(IF)信號IF1，所述第一合成信號LO1’是從QSG51的第一LO信號LO1和從第二LO信號LO2反向產(chǎn)生的頻率信號合成產(chǎn)生的，具有合成頻率；第二混頻器55，它通過將RF輸入信號與第二合成頻率信號LO2’混和輸出第二中頻(IF)信號IF2，所述第二合成頻率信號LO2’是從QSG51的第二LO信號LO2和第一LO信號LO1反向的頻率信號合成產(chǎn)生，具有合成相位。
QSG51包括本地振蕩器51A，它輸出第一LO信號LO1；和移相器51B，它通過將第一LO信號LO1移相90度輸出第二LO信號LO2。
圖6A和6B是第一和第二混頻器54和55的框圖。見圖6，混頻器54包括第一RF放大器541，它放大通過輸入終端單元傳輸?shù)腞F輸入信號RFIN；第一開關(guān)單元542，它根據(jù)第一合成頻率信號開/關(guān)第一RF放大器541放大的RF輸入信號RFIN，所述第一合成信號具有QSG51的第一LO信號LO1和第二LO信號LO2反向的反向頻率信號的合成相位；第一負(fù)載單元543，它輸出來自第一開關(guān)單元542的輸出的第一I/V轉(zhuǎn)換信號。
第一混頻器54的第一開關(guān)單元542包括第一子開關(guān)單元542-1，它根據(jù)第一LO信號LO1開關(guān)RF輸入信號RFIN；和第二子開關(guān)單元，它根據(jù)從第二LO信號LO2反向產(chǎn)生的頻率信號開關(guān)RF輸入信號RFIN，與第一子開關(guān)單元542-1并聯(lián)，連接到第一RF放大器541。見圖6B，第二混頻器55包括第二RF放大器551，它放大通過輸入終端單元傳輸?shù)腞F輸入信號RFIN；第二開關(guān)單元552，它根據(jù)第二合成頻率信號開關(guān)第二RF放大器551放大的RF輸入信號RFIN，所述第二合成頻率信號具有QSG51的第二LO信號LO2和第一LO信號LO1反向產(chǎn)生的頻率信號的合成相位；第二負(fù)載單元553，它輸出來自第一開關(guān)單元542的輸出的第二I/V轉(zhuǎn)換信號。
第二混頻器55的第二開關(guān)單元542包括第三子開關(guān)單元552-1，它根據(jù)第二LO信號LO2開關(guān)RF輸入信號RFIN；和第四子開關(guān)單元552-2，它根據(jù)從第一LO信號LO1反向產(chǎn)生的頻率信號開/關(guān)RF輸入信號RFIN，與第三子開關(guān)單元552-1并聯(lián)連接到第二RF放大器551。
在圖7A中，第一RF放大器541包括MOS晶體管M1和M2，每個(gè)具有源極、漏極和柵極。M1和M2的源極接地。M1的漏極連接M3、M4、M7和M8的源極，M2的漏極連接M5、M6、M9和M10的源極。M1和M2的柵極分別連接輸入終端單元的正RF信號端和輸入終端單元的負(fù)RF信號端。
在圖7A中，第一負(fù)載單元543包括MOS晶體管M11、M12和兩個(gè)電阻(R1和R2)。M11和M12的源極連接電源，M11和M12的柵極彼此連接。M11的漏極連接M3、M5、M7和M9的漏極。電阻(R1)在M11漏極和M11和M12的柵極之間連接。M12的漏極連接M2、M6、M8和M10的漏極。電阻(R2)連接在M12漏極和M11和M12的柵極之間。
圖7A和7B分別是圖6A和6B示出的第一和第二混頻器54和55的電路圖。見圖7A，第一子開關(guān)單元542-1包括每個(gè)都具有源、漏、和柵極的MOS晶體管M7、M8、M8和M10。M7的源極連接到M8的源極，M9的源極連接到M10的源極。M7的漏極連接到M9的漏極，M8的漏極連接到M10的漏極，和M8(應(yīng)為7)和M10的柵極彼此連接，而M8和M9的柵極彼此連接。
在圖7A中，第二子開關(guān)單元542-2包括各具有源、漏和柵極的MOS晶體管M3、M4、M5和M6。M3和M4的源極彼此連接，M5和M6的源極彼此連接。M3和M5的漏極彼此連接，M4和M6的漏極彼此連接。M3和M6的柵極彼此連接。M3和M6的柵極彼此連接，和M4和M5的柵極彼此連接。
見圖7B，第三子開關(guān)單元552-1包括每個(gè)都具有源、漏和柵極的MOS晶體管M27、M28、M29、M30。M27和M28的源極彼此連接，M29和M30的源極彼此連接。M27和M29的漏極彼此連接，M28和M30的漏極彼此連接。M27和M30的柵極彼此連接。M27和M30的柵極彼此連接，和M28和M29的柵極彼此連接。
在圖7B中，第四子開關(guān)單元552-2包括每個(gè)都具有源、漏和柵極的MOS晶體管M23、M24、M25和M26。M23和M24的源極彼此連接，M25和M26的源極彼此連接。M23和M25的漏極彼此連接，M24和M26的漏極彼此連接。M23和M26的柵極彼此連接，M24和M25的柵極彼此連接。
圖7B中，第二放大器551包括每個(gè)都具有源、漏和柵極的MOS晶體管M21和M22。M21和M22的源極接地。M21的漏極連接M23、M24、M27和M28的源極，并且M22的漏極連接M25、M26、M29和M30的源極。M21和M22的柵極分別連接輸入終端單元的正RF信號端和輸入終端單元的負(fù)RF信號端。
在圖7B中，第二負(fù)載單元553包括MOS晶體管M31、M32和另兩個(gè)電阻(R3和R4)。M31和M32的柵極彼此連接，M31和M32的源極連接電源。M31的漏極連接M23、M25、M27和M29。電阻(R3)在M32漏極和M31和M32的柵極之間連接。M32的漏極連接M24、M26、M28和M30的漏極。電阻(R4)連接在M32漏極和M31和M32的柵極之間。
見圖7A和7B，第一LO信號LO1的正(+)端連接M7、M10、M23和M26的柵極，第一LO信號LO1的負(fù)端連接M8、M9、M24和M25的柵極，以傳輸從第一LO信號LO1反向產(chǎn)生的頻率信號。第二LO信號LO2的正端連接M4、M5、M27和M30的柵極，第二LO信號LO2的負(fù)端連接M3、M6、M28和M29的柵極，傳輸從第二LO信號LO2反向產(chǎn)生的頻率信號。
圖8是圖7A示出的第一混頻器54(如，雙平衡混頻器)的部分電路的工作圖。圖9A和9B是在圖5中頻率轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的第一和第二LO信號和第一和第二合成信號的相位特性圖。圖10A和10B是在現(xiàn)有技術(shù)的頻率轉(zhuǎn)換裝置中產(chǎn)生的振蕩信號和IF信號圖。圖11A和11B是在本發(fā)明的圖5的頻率轉(zhuǎn)換裝置中產(chǎn)生的振蕩信號和IF信號圖。
下面參照圖4-圖11D詳細(xì)說明具有本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的頻率轉(zhuǎn)換裝置的工作。
首先，說明圖4中的混頻器。RF放大器41使用預(yù)定增益放大，通過輸入信號終端傳輸?shù)腞F輸入信號，并進(jìn)行電壓-電流(V/I)轉(zhuǎn)換。開關(guān)單元42根據(jù)第一和第二LO信號LO1和LO2的合成相位的合成頻率信號LO，開關(guān)RF放大器41的輸出。負(fù)載單元43向開關(guān)單元42提供預(yù)定負(fù)載R，并就開關(guān)單元42的輸出進(jìn)行電流-電壓(I/V)轉(zhuǎn)換。
開關(guān)單元42的第一開關(guān)單元42-1，根據(jù)第一LO信號LO1和第二LO信號LO2產(chǎn)生的頻率信號開/關(guān)RF輸入信號，并且第二開關(guān)單元42-2并聯(lián)到第一開關(guān)單元42-1，并且根據(jù)從第二LO信號LO2產(chǎn)生的反向的頻率信號開/關(guān)RF輸入信號。下面詳細(xì)說明第一和第二開關(guān)單元42-1和42-2。
如上所述，合成信號是由兩個(gè)LO信號產(chǎn)生的。用這個(gè)合成信號，更準(zhǔn)確地產(chǎn)生具有90度相差的兩個(gè)LO信號。在下面將詳細(xì)說明。
在圖5的頻率轉(zhuǎn)換裝置中，QSG51輸出具有90度相差的第一和第二LO信號LO1和LO2。第一混頻器54通過將RF輸入信號與具有第一LO信號LO1和第二LO信號LO2的反向頻率信號的合成相位的第一合成頻率信號LO1’混和，輸出第一IF信號IF1；第二混頻器55通過將RF信號與具有第二LO信號LO2和第一LO信號LO1的反向頻率信號的合成相位第二合成頻率信號LO2’混和，輸出第二IF信號IF2。
例如，第一LO信號LO1和第二LO信號LO2分別對應(yīng)于LOI信號和LOQ信號。此時(shí)，第一混頻器54和第二混頻器55分別對應(yīng)于處理I信號的I混頻器和處理Q信號的Q混頻器。
QSG51的本地振蕩單元51A輸出第一LO信號LO1，QSG51的移相器51B將第一LO信號LO1的相位移相90度，產(chǎn)生第二LO信號LO2。
見說明第一混頻器54的圖6A和6B，第一混頻器54的第一RF放大器541放大RF輸入信號。
第一混頻器54的第一開關(guān)單元542，根據(jù)具有QSG51的第一LO信號LO1和第二LO信號LO2的反向頻率信號的合成相位的第一合成信號LO1’，開關(guān)第一放大器541放大的RF輸入信號。第一混頻器54的第一負(fù)載單元543通過進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換輸出第一IF信號IF1。第一合成頻率信號LO1’對應(yīng)于I合成頻率信號和Q合成頻率信號之一。在此實(shí)施例中，例如，第一合成頻率信號LO1’對應(yīng)于I合成頻率信號。
第一開關(guān)單元542的第一子開關(guān)單元542-1，根據(jù)QSG51的第一LO信號LO1開/關(guān)RF輸入信號，并且第一開關(guān)單元542的第二子開關(guān)單元542-2，根據(jù)QSG5 1的第二LO信號LO2的反向頻率信號開/關(guān)RF輸入信號。
因?yàn)榈谝蛔娱_關(guān)單元542-1和第二子開關(guān)單元542-2并聯(lián)，所以如圖9A所示，第一子開關(guān)單元542-1和第二子開關(guān)單元542-2產(chǎn)生，第一LO信號LO1和第二LO信號LO2的反向頻率信號的第一合成頻率信號LO1’。
見說明第二混頻器55的圖6B，第二RF放大器551放大RF輸入信號。第二混頻器55的第二開關(guān)單元552，根據(jù)具有第二LO信號LO2和第一LO信號LO1的反向頻率信號的相位差的第二合成頻率信號，開關(guān)第二RF放大器551放大的RF輸入信號。第二混頻器55的第二負(fù)載單元553，通過進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換輸出第二IF信號IF2。第二合成頻率信號LO2’可以對應(yīng)于I合成頻率信號和Q合成頻率信號之一。在此實(shí)施例中，例如，第二合成頻率信號LO2’對應(yīng)于Q合成頻率信號。
第二開關(guān)單元542的第三子開關(guān)單元552-1，根據(jù)第二LO信號LO2開/關(guān)RF輸入信號，并且第二開關(guān)單元552的第四子開關(guān)單元552-2，并聯(lián)第三子開關(guān)單元552-1連接第二RF放大器，根據(jù)QSG51的第一LO信號LO1的反向頻率信號開/關(guān)RF輸入信號。
因?yàn)榈谌娱_關(guān)單元552-1和第二子開關(guān)單元552-2并聯(lián)，所以如圖9B所示，從第一LO信號LO1和第二LO信號LO2產(chǎn)生第二合成信號LO2’。
如上就圖6A和6B所述，在分別接收第一LO信號LO和第二LO信號LO2的反向頻率信號，和第二LO信號LO2和第一LO信號LO1的反向頻率信號時(shí)，第一開關(guān)單元542和第二開關(guān)單元552具有圖9A和9B所示的相位特性。
見圖9A和9B，第一LO信號LO1和第二LO信號LO2的反向信號-LO2形成第一合成頻率信號LO1’，第二LO信號2和第一LO信號LO1的反向頻率信號-LO1形成第二合成頻率信號LO2’。第一和第二合成信號L01’和LO2’形成90度相位差。
兩個(gè)附加的信號(第一LO信號LO1和第二LO信號LO2)起具有普通頻率轉(zhuǎn)換裝置的工作特性的單一信號作用。如第一合成頻率信號或第二合成頻率信號的附加的信號中，發(fā)生幅度失配時(shí)，這個(gè)幅度失配不引起問題，因?yàn)橄蜷_關(guān)單元54或55施加了根據(jù)普通頻率轉(zhuǎn)換裝置的工作特性具有預(yù)定(幅度)大小的LO信號LO。
但是，在向所述裝置中的現(xiàn)有開關(guān)單元添加附加的開關(guān)單元時(shí)，因?yàn)橄辔皇浜头日`差與附加的控制單元的電流幅值相關(guān)，所以應(yīng)確定附加的開關(guān)單元的電流的量和幅值，以使得不影響所述裝置中的幅度失配。
下面結(jié)合圖7A、7B和8說明根據(jù)本發(fā)明的混頻器結(jié)構(gòu)第一和第二LO信號的第一和第二合成頻率信號的工作。
見圖8，在混頻器是雙平衡混頻器時(shí)，能夠用公式1表達(dá)通過RF放大器541流動的電流iD1和iD2，用公式2表達(dá)通過開關(guān)542-2流動的電流iD3-iD6。在下面的公式1中iD表示直流電流。
公式1iD1＝ID+gmVRFcos(wRFt)×1/2iD2＝ID+gmVRFcos(wRFt+π)×1/2＝ID-gmVRFcos(wRFt)×1/2公式2iD3＝iD6＝1/2+2cos wLot+…iD4＝iD5＝1/2+2cos(wLot+π)×1/π+…＝1/2-2cos(wLot)×1/π+…在負(fù)載單元543中，用公式3、4和5表達(dá)輸出電流、iO1、iO2和iOUT。
公式3iO1＝iD1iD3+iD2iD5＝IC+2gmvRFcos(wRFt)×cos(wLot)×1/π+…＝IC+gmvRFcos(wRFt-wLot)×1/π+gmvRFcos(wRFt+wLot)×1/π+…公式4iO2＝iD1iD4+iD2iD6＝IC-2gmvRFcos(wRFt)×cos(wLot)×1/π+…＝IC-gmvRFcos(wRFt-wLot)×1/π-gmvRFcos(wRFt+wLot)×1/π+…公式5iOUT＝iO1-iO2＝4gmvRFcos(wRFt)×cos(wLot)×1/π＝2gmvRFcos(wRFt-wLot)×1/π+2gmvRFcos(wRFt+wLot)×1/π+…在上述公式中，當(dāng)輸入如具有90度相差的第一和第二信號的輸入信號時(shí)，最好是輸出具有90度相差的信號。這在下面公式6中說明。
公式6iOUT1＝4gmvRFcos(wRFt)×cos(wLot)×1/π＝2gmvRFcos(wRF-wLo)t×1/πiOUT2＝4gmvRFcos(wRFt)×cos(wLot+90°)×1/π＝2gmvRFcos((wRF-wLo)t+90°)×1/π在上述公式6中，如果發(fā)生帶有兩個(gè)θ°的失配相位，則用公式7表達(dá)輸出相位差。
公式7iOUT1＝4gmvRFcos(wRFt)×cos(wLot)×1/π＝2gmvRFcos(wRF-wLo)t×1/πiOUT2＝4gmvRFcos(wRFt)×cos(wLot+90°+θ)×1/π＝2gmvRFcos((wRF-wLo)t+90°+θ)×1/π在上述公式7中，如果在相位表達(dá)方法中表達(dá)用兩個(gè)公式結(jié)合的合成信號，則用公式8表達(dá)合成信號。如圖9所示，合成信號是兩個(gè)LO信號的第一和第二合成頻率信號LO1’和LO2’。
公式8LO1’＝cos wLOt+cos(wLOt+90°+θ)＝1∠0°+1∠(90°+θ)＝2cos((90°+θ)1/2)∠(90°+θ)1/2LO2’＝cos wLOt-cos(wLOt+90°+θ)＝1∠0°+1∠(90°-θ)＝2cos((θ-90°)1/2)∠(θ-90°)1/2用下面公式9表達(dá)，上述公式8表達(dá)的具有90度相差的合成信號，如I合成頻率信號LO1’和Q合成信號LO2’的相位差。
公式9θLO1’-LO2’＝(90°+θ)1/2-(θ-90°)1/2＝90°根據(jù)上述混頻器的工作特性，在I合成信號LO1’和Q合成信號LO2’之間的幅度差能夠除去。因此，可用下面的公式10表達(dá)輸出電流iout1’和iOUT2’。
公式10iout1’＝4gmvRFcos(wRFt)×cos(wLo1‘t)×1/π＝2gmvRFcos((wRF-wLo1’)t)×1/π+…iout2’＝4gmvRFcos(wRFt)×cos(wLo2‘t)×1/π＝2gmvRFcos((wRF-wLo1’+90°)t)×1/π+…在此，在這兩個(gè)信號中可能發(fā)生幅度失配。但是，如果根據(jù)所述混頻器的工作特性，具有預(yù)定量和幅值的LO信號LO加到開關(guān)單元上，因?yàn)檫@個(gè)幅度失配不影響放大處理，所以不會引起其它問題。
圖10A-10D是現(xiàn)有技術(shù)頻率轉(zhuǎn)換裝置中的第一和第二IF信號IF1和IF2和第一和第二LO信號LO1和LO2的相位圖，圖11A-11D是本發(fā)明實(shí)施了的頻功率轉(zhuǎn)換裝置中的第一和第二IF信號IF1和IF2和第一和第二LO信號LO1和LO2的相位圖。
見圖10A-10D，如果在圖10C的第一和第二LO信號LO1和LO2的頻率波形中存在圖10D的110.007°的相位差，則圖10A的第一和第二IF信號具有250.377°的相位差。但是根據(jù)圖11A-11D的本發(fā)明，如果在圖11C的第一和第二LO信號LO1和LO2的頻率波中存在圖11D的110.007°相位差，則圖11A的第一和第二IF信號具有93.1419°的相位差。
根據(jù)這個(gè)相差，在具有20°相差的LO信號加到現(xiàn)有技術(shù)頻率轉(zhuǎn)換裝置上和根據(jù)本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換裝置上時(shí)，與在圖10A-10D中示出的IF輸出的失配相比，在圖11A-11D中很明顯地說明了，IF輸出的失配的改進(jìn)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，現(xiàn)有的開關(guān)單元和附加的開關(guān)單元的比例是2∶1。在現(xiàn)有技術(shù)裝置中，LO信號的相位失配反映到(傳輸)IF信號的相位失配上，而如圖11A-11D所示，在根據(jù)本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換裝置中，20°的相位失配被改進(jìn)到3.14°。因此，用所述頻率轉(zhuǎn)換裝置防止了由于LO信號相位失配的IF信號。
如上所述，所述頻率轉(zhuǎn)換裝置可以包括產(chǎn)生差頻或和頻的混頻器，雙平衡混頻器或頻率轉(zhuǎn)換器。能夠在頻率轉(zhuǎn)換裝置以及處理相位差的接收和傳輸裝置，如處理頻率函數(shù)的轉(zhuǎn)換塊中應(yīng)用本發(fā)明。
因?yàn)橛酶倪M(jìn)的結(jié)構(gòu)除去90度相差的兩個(gè)IF信號的相位失配，所以改進(jìn)了信噪比，增加了鏡頻抑制比。
上面說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以理解，在不偏離本發(fā)明原理之下，可以對本發(fā)明作出修改，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種將通過輸入終端傳輸?shù)腞F輸入信號與振蕩頻率信號混和的混頻器，包括第一開關(guān)單元，它根據(jù)第一振蕩頻率信號開/關(guān)RF輸入信號，以產(chǎn)生第一IF信號和第二開關(guān)單元，它與第一開關(guān)單元并聯(lián)連接輸入終端，根據(jù)第二振蕩信號的反向信號開/關(guān)RF輸入信號，以產(chǎn)生具有與第一IF信號預(yù)定相位角度的第二IF信號。
2.一種響應(yīng)通過RF輸入終端傳輸?shù)腞F輸入信號，校正第一和第二IF信號相位失配的頻率轉(zhuǎn)換裝置，包括正交信號發(fā)生器(QSG)，它輸出具有90度相位差的第一和第二振蕩頻率信號；第一混頻器，它將RF輸入信號與第一振蕩頻率信號和第二振蕩頻率信號的反向信號產(chǎn)生的，具有第一合成相位的，第一合成頻率信號混和，產(chǎn)生第一IF信號；和第二混頻器，它將RF信號與第二振蕩能夠頻率信號和第一振蕩頻率信號的反向信號產(chǎn)生的，具有第二合成相位的第二合成頻率信號混和，產(chǎn)生第二IF信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中OSG包括振蕩單元，它產(chǎn)生第一振蕩頻率信號；和移相器，它將第一振蕩頻率信號移相90度，產(chǎn)生第二振蕩頻率信號。
4.據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中第一混頻器包括第一開關(guān)單元，它根據(jù)第一振蕩頻率信號開/關(guān)RF輸入信號；和第二開關(guān)單元，它與第一開關(guān)單元并聯(lián)連接RF輸入終端，根據(jù)第二振蕩頻率信號的反向信號開/關(guān)RF輸入信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中第二混頻器包括第一開關(guān)單元，它根據(jù)第二振蕩頻率信號開/關(guān)RF輸入信號；和第二開關(guān)單元，它與第一開關(guān)單元并聯(lián)連接RF輸入終端，根據(jù)第一振蕩頻率信號的反向信號開/關(guān)RF輸入信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中第一開關(guān)單元包括每個(gè)都有源、漏和柵極的多個(gè)晶體管(M7、M8、M9和M10)，晶體管M7和M9的源極分別連接晶體管M8和M10的源極，晶體管M7和M8的漏極分別連接晶體管M9和M10的漏極，并且晶體管M7和M8的柵極連接晶體管M10和M9的柵極。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中第二開關(guān)單元包括每個(gè)都具有源、漏和柵極的多個(gè)晶體管(M3、M4、M5和M6)，晶體管M3和M5的源極分別連接晶體管M4和M6的源極，晶體管M3和M4的漏極分別連接晶體管M5和M6的漏極，和晶體管M3和秒4的柵極連接晶體管M6和M5的柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中第一開關(guān)單元包括每個(gè)都具有源、漏和柵極的多個(gè)晶體管(M27、M28、M29和M30)，晶體管M27和M29的源極分別連接晶體管M28和M30的源極，晶體管M27和M28的漏極分別連接晶體管M29和M30的漏極，和晶體管M27和M28的柵極連接晶體管M30和M29的柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中第二開關(guān)單元包括每個(gè)都具有源、漏和柵極的多個(gè)晶體管(M23、M24、M25和M26)，晶體管M23和M25的源極分別連接晶體管M24和M26的源極，晶體管M23和M24的漏極分別連接晶體管M25和M26的漏極，和晶體管M23和M24的柵極連接晶體管M26和M25的柵極。
10.一種響應(yīng)通過RF輸入終端傳輸?shù)腞F輸入信號校正第一和第二IF信號相位失配的頻率轉(zhuǎn)換裝置，包括頻率發(fā)生器，它輸出第一頻率信號和與第一頻率信號相位不同的第二頻率信號；第一混頻器，它根據(jù)RF輸入信號、第一頻率信號和與第二頻率信號具有第一相位差的第一相位信號產(chǎn)生第一IF信號；和第二混頻器，它根據(jù)RF輸入信號、第二頻率信號和與第一頻率信號具有第二相位差的第二相位信號產(chǎn)生與第一IF信號相位不同的第二IF信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中第一頻率信號和第一相位信號形成第一合成信號，并且第一混頻器將第一合成信號與RF輸入信號混合產(chǎn)生第一IF信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中第二頻率信號和第二相位信號形成第二合成信號，第二混頻器將第二合成信號與RF輸入信號混合產(chǎn)生第二IF信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中第一混頻器包括RF放大器，它放大RF輸入信號，并將RF輸入信號的電壓分量轉(zhuǎn)換成RF輸入信號的電流分量。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中第一混頻器包括負(fù)載單元，它將第一IF信號的電流分量轉(zhuǎn)換為第一IF信號的電壓分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中第二混頻器包括RF放大器，它放大RF輸入信號并將輸入的RF信號的電壓分量轉(zhuǎn)換成RF輸入信號的電流分量。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中第二混頻器包括負(fù)載單元，它將第二IF信號的電流分量轉(zhuǎn)換為第二IF信號的電壓分量。
全文摘要
一種具有混頻器的頻率轉(zhuǎn)換裝置，消除了在兩個(gè)具有相同頻率和90度相位差的兩個(gè)中頻(IF)信號之間的相位差。響應(yīng)通過RF輸入終端傳輸?shù)腞F輸入信號，補(bǔ)償?shù)谝缓偷诙蘒F信號相位失配的頻率轉(zhuǎn)換裝置包括，正交信號發(fā)生器(QSG)，它輸出90度相差的第一和第二振蕩頻率信號；第一混頻器，它將RF輸入信號與第一振蕩頻率信號和第二振蕩信號的反向信號產(chǎn)生的第一合成相位的第一合成頻率信號混合；和第二混頻器，它將RF輸入信號與第二振蕩頻率信號和第一振蕩頻率信號的反向信號產(chǎn)生的第二合成相位的第二合成頻率信號混合。所述具有混頻器的頻率轉(zhuǎn)換裝置，通過校正相位失配而改善了信噪(SN)比，提高鏡頻抑制比。
文檔編號H03D7/14GK1516335SQ03149019
公開日2004年7月28日 申請日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月3日
發(fā)明者吳升珉, 權(quán)孝錫 申請人:三星電機(jī)株式會社