專利名稱：使用方波本地振蕩器信號(hào)的下變頻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于將具有第一頻率的輸入信號(hào)下變頻為具有第二頻率的輸出信號(hào)的方法和混頻電路。
背景技術(shù)：
在蜂窩通信系統(tǒng)中，在越來越高數(shù)據(jù)速率的方面有著快速發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)這種發(fā)展，采用多種不同的技術(shù)。一種技術(shù)是使用更高階的調(diào)制，每秒每赫茲帶寬攜帶更多的比特。另一技術(shù)是使用多個(gè)天線(MMO)，在相同的載波頻率上同時(shí)傳送并接收多個(gè)數(shù)據(jù)流。然而，最重要的是使用更寬帶寬的信號(hào)。比較第三代(3G)長(zhǎng)期演進(jìn)(3G LTE) (20 MHz)與全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)(200 kHz)，帶寬上已經(jīng)有100倍的巨大增加。然而，這并不足夠， 并且下一步驟將聚集若干LTE版本8信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)用于LTE版本10的高達(dá)IOOMHz的總帶寬。可以用兩種方式中的一個(gè)來解決下變頻多分量載波的問題每個(gè)分量載波有一個(gè)直接轉(zhuǎn)換接收器或具有用于每個(gè)分量載波的一個(gè)IF到基帶轉(zhuǎn)換的外差接收器。在面積和功率消耗方面，每個(gè)分量載波有一個(gè)直接轉(zhuǎn)換接收器是昂貴的。從實(shí)現(xiàn)的視角，也非常難具有同時(shí)操作的頻率彼此接近的若干VC0。這是由于它們帶給彼此的干擾和頻率牽引。具有每分量載波的一個(gè)IF到基帶轉(zhuǎn)換的外差接收器受制于諧波下變頻，除非頻率變換是由模擬乘法器來進(jìn)行并且本地振蕩器(LO)是純正弦波。由于IF LO最可能是作為方波可用，所以奇次諧波將引起諧波下變頻。為了解決這一問題，US 7 509 110建議一種包括并聯(lián)連接的五個(gè)分量混頻器的混頻器電路。每個(gè)分量混頻器使用本地振蕩器信號(hào)的相移形式用于頻率變換來從輸入信號(hào)產(chǎn)生分量輸出信號(hào)。根據(jù)對(duì)應(yīng)的增益因子縮放分量輸出信號(hào)并且組合分量輸出信號(hào)來形成輸出信號(hào)。因此這一解決方案旨在類似或模仿正弦/余弦波形作為有效的本地振蕩器信號(hào)來減小諧波下變頻，并且為了實(shí)現(xiàn)該方案，需要并聯(lián)的五個(gè)混頻器集以便減小在來自基頻的前十以內(nèi)的奇次諧波的沖擊。因此，本發(fā)明的實(shí)施例的目標(biāo)是提供一種方法來避免有害的諧波下變頻而仍然使用具有大的諧波量的IF本地振蕩器(例如方波本地振蕩器)，并且同時(shí)減小混頻電路的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，以將具有第一頻率的輸入信號(hào)下變頻為具有第二頻率的輸出信號(hào)的方法來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，包括步驟生成第一本地振蕩器信號(hào)作為具有對(duì)應(yīng)于所述第一頻率和第二頻率的和或所述第一頻率和第二頻率之間的差的周期時(shí)間以及1/3或2/3的占空比的方波，第一本地振蕩器信號(hào)在其為活動(dòng)的周期時(shí)間份額中具有相同的極性。該方法還包括步驟生成第二本地振蕩器信號(hào)作為具有與所述第一本地振蕩器信號(hào)相同的周期時(shí)間和2/3的占空比的修改的方波，其周期時(shí)間的1/3具有正幅度并且周期時(shí)間的另一 1/3具有負(fù)幅度，所述第一和第二本地振蕩器信號(hào)生成為在其間具有/2的相移，以便所述第一本地振蕩器信號(hào)相較于所述第二本地振蕩器信號(hào)具有所述周期時(shí)間的%k的延遲；混頻輸入信號(hào)與第一本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第一下變頻信號(hào)；混頻輸入信號(hào)和第二本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第二下變頻信號(hào)；將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以預(yù)先計(jì)算的因子；以及將兩個(gè)結(jié)果下變頻信號(hào)相加來實(shí)現(xiàn)所述輸出信號(hào)。通過使用所提出的方法，抑制高達(dá)并包含九階的所有奇次諧波。由所選的1/3或2/3的占空比抑制三階和九階，而使用兩個(gè)混頻器和增益級(jí)抑制五階和七階，以便在相位中基頻含量相加并且由于180度相位差而消去五階和七階的含量。這一方法利用最少硬件來抑制來自基頻的十以內(nèi)的所有奇次諧波。因此該方法產(chǎn)生在二進(jìn)制脈沖形狀信號(hào)中的減小的諧波音調(diào)。這通過組合相同頻率但在具體的相位對(duì)準(zhǔn)中具有不同的混頻幅度和占空比的脈沖形狀信號(hào)來完成。主要的優(yōu)勢(shì)在于單個(gè)頻率生成的使用但減小在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中所需要的 混頻器數(shù)量。這一技術(shù)基于帶有增益調(diào)諧的頻率分量消去。在一個(gè)實(shí)施例中，將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以預(yù)先計(jì)算的因子的步驟包括將第一下變頻信號(hào)乘以因子萬。備選地，將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以預(yù)先計(jì)算的因子的步驟包括將第二
下變頻信號(hào)乘以因子I/#。生成第二本地振蕩器信號(hào)并且混頻輸入信號(hào)與第二本地振蕩器信號(hào)的步驟可以通過生成分別具有第一和第二極性的兩個(gè)單獨(dú)的方波信號(hào)并且混頻輸入信號(hào)與每一個(gè)單獨(dú)的方波信號(hào)來進(jìn)行。本發(fā)明的一些實(shí)施例也涉及一種用于將具有第一頻率的輸入信號(hào)下變頻為具有第二頻率的輸出信號(hào)的混頻電路，包括振蕩器，配置為生成第一本地振蕩器信號(hào)作為具有對(duì)應(yīng)于所述第一頻率和第二頻率的和或所述第一頻率和第二頻率之間的差的周期時(shí)間以及1/3或2/3的占空比的方波，第一本地振蕩器信號(hào)在其為活動(dòng)的周期時(shí)間份額中具有相同的極性；以及第一混頻器，配置為混頻輸入信號(hào)與第一本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第一下變頻信號(hào)。該電路還包括振蕩器，配置為生成第二本地振蕩器信號(hào)作為與所述第一本地振蕩器信號(hào)具有相同的周期時(shí)間和2/3的占空比的修改的方波，其周期時(shí)間的1/3具有正幅度并且周期時(shí)間的另一 1/3具有負(fù)幅度，并且該電路配置為所述第一和第二本地振蕩器信號(hào)生成為其間具有n /2的相移(103)，以便所述第一本地振蕩器信號(hào)相較于所述第二本地振蕩器信號(hào)具有所述周期時(shí)間的％的延遲；第二混頻器，配置為混頻輸入信號(hào)與第二本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第二下變頻信號(hào)，放大器，配置為將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以預(yù)先計(jì)算的因子；以及加法器，配置為將兩個(gè)結(jié)果下變頻信號(hào)相加來實(shí)現(xiàn)所述輸出信號(hào)。對(duì)應(yīng)于該方法的那些上述實(shí)施例也適用于混頻電路。


現(xiàn)在將參考以下附圖更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中
圖I示出基于乘法器電路的混頻器的原理；
圖2圖不具有占空比ct的方波；
圖3示出改變占空比a來操縱諧波音調(diào)的幅度的效果；圖4示出具有兩個(gè)并聯(lián)的混頻器的混頻電路；
圖5示出要用作第二本地振蕩器信號(hào)的修改的方波；
圖6圖示如何組合波形；
圖7圖示本發(fā)明的效果；
圖8不出圖不方法的流程 圖9示出三個(gè)方波本地振蕩器信號(hào)的組合；以及 圖10示出對(duì)應(yīng)混頻電路。
具體實(shí)施例方式圖I示出基于乘法器電路I的混頻器的原理。不同或相同的頻率的兩個(gè)信號(hào)，即 輸入信號(hào)和本地振蕩器信號(hào)施加到乘法器電路?；祛l器在它的輸出呈現(xiàn)具有不同的頻率的信號(hào)的混頻，即輸入信號(hào)和本地振蕩器信號(hào)的頻率的和以及輸入信號(hào)和本地振蕩器信號(hào)的頻率之間的差。當(dāng)混頻器用在接收器中用于下變頻時(shí)，輸入信號(hào)可以是收到的調(diào)制射頻信號(hào)或已經(jīng)進(jìn)行了一次下變頻的中頻信號(hào)。在下變頻的情況下，有關(guān)輸出信號(hào)將是具有差頻的信號(hào)。在傳送器中，輸入信號(hào)可以是要調(diào)制到本地振蕩器信號(hào)上來獲取調(diào)制射頻信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)。在該情況下，有關(guān)輸出信號(hào)將是具有和頻的信號(hào)。在下文中考慮下變頻情況，因此有關(guān)輸出信號(hào)是其頻率為輸入信號(hào)和本地振蕩器信號(hào)的頻率之間的差的信號(hào)?？梢詾V出和頻，因此在以下式子中僅考慮差頻。如果這兩個(gè)信號(hào)都是純正弦波，則理想地通過將兩個(gè)信號(hào)相乘來進(jìn)行頻率變換
其中表示射頻輸入信號(hào)的頻率，并且表示本地振蕩器信號(hào)的頻率。實(shí)際實(shí)現(xiàn)更愿意使用開關(guān)混頻器(switching mixer),這意味著LO信號(hào)是方波而不是純正弦波。具有50%占空比的方波的傅里葉級(jí)數(shù)是
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所希望的頻率變換來自式子的部分I而不必要的諧波下變頻來自部分II。當(dāng)混頻射頻輸入信號(hào)與方波而不是純正弦波時(shí)，開關(guān)混頻器所生成的輸出的表達(dá)會(huì)是
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我們?cè)敢獗Ａ羰阶拥牟糠諭而最小化表示不必要的諧波下變頻的部分II。減小部分II的一種方式可以是調(diào)整方波的占空比。方波信號(hào)的占空比定義為當(dāng)信號(hào)活動(dòng)時(shí)(即不同于零)的周期時(shí)間份額。如下所示，這可以消去或減小一些諧波。圖2圖示具有周期時(shí)間T和占空比a的方波。通過改變方波的占空比有可能根據(jù)一般傅里葉展開來消去例如三階或五階諧波失真，其根據(jù)
權(quán)利要求
1.一種將具有第一頻率的輸入信號(hào)下變頻為具有第二頻率的輸出信號(hào)的方法，包括步驟 生成(101)第一本地振蕩器信號(hào)作為具有對(duì)應(yīng)于所述第一頻率和所述第二頻率的和或所述第一頻率和所述第二頻率之間的差的周期時(shí)間以及1/3或2/3的占空比的方波，所述第一本地振蕩器信號(hào)在其為活動(dòng)的所述周期時(shí)間的份額中具有相同的極性； 生成(102)第二本地振蕩器信號(hào)作為具有與所述第一本地振蕩器信號(hào)相同的所述周期時(shí)間和2/3的占空比的修改的方波，其所述周期時(shí)間的1/3具有正幅度并且所述周期時(shí)間的另一 1/3具有負(fù)幅度，所述第一本地振蕩器信號(hào)和所述第二本地振蕩器信號(hào)生成為在其間具有n/2的相移(103)，以便所述第一本地振蕩器信號(hào)相較于所述第二本地振蕩器信號(hào)具有所述周期時(shí)間的％的延遲； 混頻(104)所述輸入信號(hào)與所述第一本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第一下變頻信號(hào)； 混頻(105)所述輸入信號(hào)與所述第二本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第二下變頻信號(hào)； 將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以(106)預(yù)先計(jì)算的因子；以及 將兩個(gè)結(jié)果下變頻信號(hào)相加(107)來實(shí)現(xiàn)所述輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以預(yù)先計(jì)算的因子的所述步驟包括將所述第一下變頻信號(hào)乘以因子萬。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以預(yù)先計(jì)算的因子的所述步驟包括將所述第二下變頻信號(hào)乘以因子I/忑。
4.如權(quán)利要求I至3中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，生成所述第二本地振蕩器信號(hào)并且混頻所述輸入信號(hào)與所述第二本地振蕩器信號(hào)的步驟通過生成分別具有第一極性和第二極性的兩個(gè)單獨(dú)的方波信號(hào)并且混頻所述輸入信號(hào)與所述單獨(dú)的方波信號(hào)中的每一個(gè)來進(jìn)行。
5.一種用于將具有第一頻率的輸入信號(hào)下變頻為具有第二頻率的輸出信號(hào)的混頻電路，包括振蕩器，配置為生成第一本地振蕩器信號(hào)(LOl)作為具有對(duì)應(yīng)于所述第一頻率和第二頻率的和或所述第一頻率和第二頻率之間的差的周期時(shí)間以及1/3或2/3的占空比的方波，所述第一本地振蕩器信號(hào)在其為活動(dòng)的所述周期時(shí)間的份額中具有相同的極性；以及第一混頻器(4)，配置為混頻所述輸入信號(hào)與所述第一本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第一下變頻信號(hào)，其特征在于所述電路還包括 振蕩器，配置為生成第二本地振蕩器信號(hào)(L02)作為具有與所述第一本地振蕩器信號(hào)相同的所述周期時(shí)間和2/3的占空比的修改的方波，其所述周期時(shí)間的1/3具有正幅度并且所述周期時(shí)間的另一 1/3具有負(fù)幅度，并且所述電路配置為所述第一本地振蕩器信號(hào)和第二本地振蕩器信號(hào)生成為在其間具有n/2的相移(103)，以便所述第一本地振蕩器信號(hào)相較于所述第二本地振蕩器信號(hào)具有所述周期時(shí)間的％的延遲； 第二混頻器(5)，配置為混頻所述輸入信號(hào)與所述第二本地振蕩器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)第二下變頻信號(hào)； 放大器(6)，配置為將所述下變頻信號(hào)中的至少一個(gè)乘以預(yù)先計(jì)算的因子；以及 加法器(7)，配置為將兩個(gè)結(jié)果下變頻信號(hào)相加來實(shí)現(xiàn)所述輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述放大器(6)配置為將所述第一下變頻信號(hào)乘以因子#。
7.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述放大器(6)配置為將所述第二下變頻信號(hào)乘以因子!/VJ。
8.如權(quán)利要求5至7中的任何一個(gè)所述的電路，其特征在于，用于生成所述第二本地振蕩器信號(hào)(L02)的所述振蕩器和所述第二混頻器(5 ;8、9)配置為生成分別具有第一極性和第二極性的兩個(gè)單獨(dú)的方波信號(hào)并且混頻所述輸入信號(hào)與所述單獨(dú)的方波信號(hào)中的每一個(gè)。
全文摘要
在將輸入信號(hào)下變頻為輸出信號(hào)的方法中，生成第一本地振蕩器信號(hào)作為具有1/3或2/3的占空比的方波，并且輸入信號(hào)與第一振蕩器信號(hào)混頻來實(shí)現(xiàn)第一下變頻信號(hào)；生成第二本地振蕩器信號(hào)作為具有相同的周期時(shí)間和2/3的占空比的修改的方波，其一個(gè)部分具有正幅度并且另一部分具有負(fù)幅度。輸入信號(hào)與第二振蕩器信號(hào)混頻來實(shí)現(xiàn)第二下變頻信號(hào)。第一振蕩器信號(hào)具有周期時(shí)間的的延遲來實(shí)現(xiàn)振蕩器信號(hào)之間的π/2的相移，并且將至少一個(gè)下變頻信號(hào)乘以預(yù)先計(jì)算的因子。將結(jié)果下變頻信號(hào)相加來實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H03D7/18GK102754332SQ201180010131
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月19日
發(fā)明者D.?？素愄? F.蒂爾曼, I.U.迪恩, S.安德森 申請(qǐng)人:瑞典愛立信有限公司