專利名稱：改進的寬帶同相位/正交相位信號生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線通信系統(tǒng)，尤其是涉及用于無線通信系統(tǒng)的改進的同相位/正交相位(I/Q)信號生成裝置。
背景技術(shù)：
由于無線通信設備不斷增加和無線通信用戶廣泛普及，為了微型化、低功耗和低價格，人們已經(jīng)嘗試將收發(fā)裝置所具有的組成部件集成在一個芯片上。組成部件需要同相位(I)和正交相位(Q)的基準信號。
在使用正交信道的通信系統(tǒng)中，I和Q信道是彼此正交的，但是這種正交性會由于諸如振蕩器被安裝時引起的缺陷而被破壞。因此，增益和相位是不平衡的并且引起直流(DC)誤差，從而使通信系統(tǒng)的性能惡化。
直接轉(zhuǎn)換接收機(DCR)技術(shù)在目前許多無線通信標準共存環(huán)境下是必需的。在一個傳統(tǒng)的外差式接收機中，信號在其I/Q分離前放大50dB到60dB，因此，需要低增益放大。所以，失配問題相當大。與此不同，在一個DCR接收機中，輸入信號在其I/Q分離前放大10dB到20dB，因此，需要高增益放大。因此，當設計一個接收機時，I/Q失配的問題應該充分地考慮。
圖1表示一個傳統(tǒng)的基于DCR的I/Q信號生成電路。如圖1所示，輸入信號通過帶通濾波器101被帶通濾波，然后由低噪聲放大器102放大。放大的信號在混頻器104和106處與來自本機振蕩器103的本機振蕩信號混頻，混頻器104和106分別安裝在兩條信號線上?；祛l的信號作為I/Q信號通過低通濾波器107和108以及功率放大器109和110輸出。本機振蕩信號輸出到用于Q信號的混頻器106，在輸出到用于I信號的混頻器104前用移相器105移相90°。
圖2A和2B是表示在本機振蕩器和移相器之間的增益失配的曲線，圖2C和2D是表示在本機振蕩器和移相器之間的相位失配?？梢砸庾R到的是，原始信號點在信號星座中朝向I軸和Q軸失真。
為了解決失配問題，在傳統(tǒng)的振蕩器中通常使用分頻器。分頻器甚至在需要振蕩頻率不同于基準頻率的DCR系統(tǒng)中廣泛使用。然而，在使用分頻器的I/Q匹配設計方案中，如果輸入信號包括二次諧波，其I/Q信號承受相當大的相位失配，引起高功耗并在生成和分離高頻時產(chǎn)生困難。
另一個已知的I/Q匹配方法是使用一個電阻-電容(RC)多相濾波器的方法。由于其I/Q失配大，它僅能用于窄范圍控制，并且應該與限幅器一起使用以減少增益失配。這個方法是不利的，因為RC多相濾波器降低I/Q信號功率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是，提供一種改進的I/Q信號生成裝置，該裝置用于最小化同相位/正交相位(I/Q)失配，并且提供振蕩頻率的寬控制范圍。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種改進的I/Q信號生成裝置，該裝置能夠防止由振蕩器的相位噪聲引起的性能變壞。
本發(fā)明的進一步的目的是，提供一種改進的I/Q信號生成裝置，該裝置能夠不遭受壓控振蕩器性能的變壞，而使用一個鎖相環(huán)(PLL)控制多相信號。
本發(fā)明的再一個目的是，提供一種改進的I/Q信號生成裝置，通過去掉傳統(tǒng)的多相濾波器中的限幅器而被小型化。
為了達到上述的和其他的目的，提供一種在無線收發(fā)器中產(chǎn)生同相位/正交相位(I/Q)信號的裝置，該裝置包括一個產(chǎn)生本機振蕩信號的本機振蕩器和將振蕩信號與發(fā)送/接收信號混頻以將發(fā)送/接收信號轉(zhuǎn)換為基帶或者高頻信號的第一和第二混頻器，該裝置還包括一個控制本機振蕩器的鎖相電路和一個安裝在本機振蕩器和混頻器之間的多相濾波器，以便基于來自鎖相電路的控制信號將來自本機振蕩器的振蕩信號分離成I信號和Q信號，并且將分離的I和Q信號分別輸出到第一和第二個混頻器。


本發(fā)明上述的和其他的目的、特征和優(yōu)點通過下面結(jié)合附圖的詳細說明將變得更清楚。
圖1是表示一個傳統(tǒng)的基于DCR的I/Q信號生成電路的圖；圖2A和2B是表示在一個傳統(tǒng)的I/Q信號生成電路中，在本機振蕩器和移相器之間的增益失配的曲線；圖2C和2D是表示在一個傳統(tǒng)的I/Q信號生成電路中，在本機振蕩器和移相器之間的相位失配的曲線；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的I/Q信號生成裝置的框圖；圖4是說明圖3的鎖相環(huán)(PLL)結(jié)構(gòu)的框圖；以及圖5是說明圖3多相濾波器結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。為簡明起見，在下面的說明中，為簡明起見省略了對合并于此的已知功能和配置的詳細說明。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的同相位/正交相位(I/Q)信號生成裝置的框圖。如圖3所示，本發(fā)明的I/Q信號生成裝置包括一個產(chǎn)生本機振蕩信號的本機振蕩器301，一個控制本機振蕩器301的本機振蕩信號頻率的鎖相環(huán)(PLL)302，一個連接到本機振蕩器301的輸出端以輸出I和Q信號的多相濾波器303，一個設置在I路徑上以使I信號與發(fā)送/接收信號混頻的第一混頻器304和一個設置在Q路徑上以使Q信號與發(fā)送/接收信號混頻的第二混頻器305。PLL 302將來自本機振蕩器301的本機振蕩信號與基準信號相比較，基于比較結(jié)果將控制信號Sc輸出到本機振蕩器301和多相濾波器303。
圖4是說明圖3的PLL 302結(jié)構(gòu)的框圖。如圖4所示，PLL 302包括將來自本機振蕩器301的振蕩信號分為I信號和Q信號的分頻器401；用來接收本機振蕩器301的振蕩信號和分頻器401的輸出信號并檢測所接收信號的相位的相位檢測器(P/D)402；以及對相位檢測器402的輸出信號進行低通濾波以產(chǎn)生控制信號Sc的低通濾波器403。產(chǎn)生的控制信號Sc輸出到本機振蕩器301和多相濾波器303。
圖5是說明圖3的多相濾波器303結(jié)構(gòu)的框圖。如圖5所示，多相濾波器303由第一和第二可變?yōu)V波器510和520構(gòu)成，分別用于上變頻和下變頻。第一可變?yōu)V波器510包括第一和第二輸出端513和515，并將本機振蕩器301的振蕩信號分離為I信號和Q信號，第一變?nèi)荻O管511連接在接地和第一輸出端513之間并且第一電阻器514串行連接在輸入端LO+和第一輸出端513之間。此外，第一可變?yōu)V波器510包括串行連接在第二輸出端515和輸入端LO+之間的第二變?nèi)荻O管516，并且第二電阻器517連接在接地和第二輸出端515之間。
同樣，第二可變?yōu)V波器520包括第三和第四輸出端523和525，并將本機振蕩器301的振蕩信號分離為I信號和Q信號，第三變?nèi)荻O管521連接在接地和第三輸出端523之間，第三電阻器524串行連接在輸入端LO-和第三輸出端523之間。此外，第二可變?yōu)V波器520包括串行連接在第四輸出端525和輸入端LO-之間的第四變?nèi)荻O管526，第四電阻器527連接在接地和第四輸出端525之間。
第一到第四變?nèi)荻O管511、516、521和526由低通濾波器402輸出的控制信號Sc控制。變?nèi)荻O管511、516、521和526安裝在多相濾波器303中，基于PLL 302的控制信號Sc控制他們的靜電電容，從而有效地減少由頻率變化引起的I/Q失配。
如上所述，在本發(fā)明的I/Q信號生成裝置中，在多相濾波器中安裝電容可變的變?nèi)荻O管，并且根據(jù)鎖相環(huán)PLL的控制信號控制變?nèi)荻O管，有效地減少了由振蕩頻率變化產(chǎn)生的I/Q失配。
本發(fā)明的I/Q信號生成裝置使用變?nèi)荻O管使I/Q失配減到最小，并且在較寬范圍內(nèi)控制振蕩頻率。此外，本發(fā)明的I/Q信號生成裝置使用變?nèi)荻O管產(chǎn)生精確的I/Q信號，從而防止由本機振蕩器的相位噪聲引起的性能變壞。本發(fā)明的I/Q信號生成裝置通過去掉用于傳統(tǒng)的多相濾波器的限幅器，對收發(fā)裝置的微型化有益。
盡管上面已經(jīng)參照特定的優(yōu)選實施例顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過這些會理解，可以在其中作出各種形式和細節(jié)的變化而不會脫離由所附的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線收發(fā)信機中的產(chǎn)生同相位/正交相位(I/Q)信號的裝置，包括一個產(chǎn)生本機振蕩信號的本機振蕩器和將振蕩信號與發(fā)送/接收信號混頻以將發(fā)送/接收信號轉(zhuǎn)換為基帶或者高頻信號的第一和第二混頻器，所述裝置包括一個鎖相電路，用于控制所述本機振蕩器；以及一個多相濾波器，安裝在所述本機振蕩器和所述混頻器之間，用于根據(jù)來自所述鎖相電路的控制信號，將來自所述本機振蕩器的振蕩信號分離成I信號和Q信號，并且將分離的I和Q信號分別輸出到第一和第二混頻器。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所述鎖相電路包括一個分頻器，用于將來自所述本機振蕩器的振蕩信號分為I信號和Q信號；一個相位檢測器，用于檢測所述分頻器和所述本機振蕩器的輸出信號的相位；以及一個低通濾波器，用于對所述相位檢測器的輸出信號進行濾波，并將濾波后的信號輸出到所述本機振蕩器和所述多相濾波器。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中所述多相濾波器包括第一和第二可變?yōu)V波器，用于根據(jù)所述鎖相電路的控制信號對來自所述本機振蕩器的振蕩信號進行濾波，并且將濾波后的信號輸出到所述第一和第二混頻器。
4.權(quán)利要求3的裝置，其中所述第一可變?yōu)V波器將用于上變換傳輸信號的振蕩信號分離為I信號和Q信號，并且將分離后的I信號和Q信號分別輸出到所述第一和第二混頻器。
5.權(quán)利要求3的裝置，其中所述第二可變?yōu)V波器將用于下變換接收信號的振蕩信號分離為I信號和Q信號，并且將分離后的I信號和Q信號分別輸出到所述第一和第二混頻器。
6.權(quán)利要求3的裝置，其中所述第一可變?yōu)V波器將用于上變換傳輸信號的振蕩信號分離為I信號和Q信號，并且將分離后的I信號和Q信號分別輸出到所述第一和第二混頻器，其中，所述第二可變?yōu)V波器將用于下變換接收信號的振蕩信號分離為I信號和Q信號，并且將分離后的I信號和Q信號分別輸出到所述第一和第二混頻器。
7.權(quán)利要求6的裝置，其中所述第一可變?yōu)V波器包括一個連接在接地和連接到第一混頻器的輸出線路之間的變?nèi)荻O管，該變?nèi)荻O管由來自所述鎖相環(huán)的控制信號控制。
8.權(quán)利要求6的裝置，其中所述第一可變?yōu)V波器包括一個與連接到第二混頻器的輸出線路串行連接的變?nèi)荻O管，該變?nèi)荻O管由來自所述鎖相環(huán)的控制信號控制。
9.權(quán)利要求6的裝置，其中所述第一可變?yōu)V波器包括一個連接在接地和連接到第一混頻器的輸出線路之間的第一變?nèi)荻O管，和一個與連接到第二混頻器的輸出線路串行連接的第二變?nèi)荻O管，所述第一和第二變?nèi)荻O管由來自所述鎖相電路的控制信號控制。
10.權(quán)利要求6的裝置，其中所述第二可變?yōu)V波器包括一個連接在接地和連接到第一混頻器的輸出線路之間的變?nèi)荻O管，該變?nèi)荻O管由來自所述鎖相環(huán)的控制信號控制。
11.權(quán)利要求6的裝置，其中所述第二可變?yōu)V波器包括一個與連接到第二混頻器的輸出線路串行連接的變?nèi)荻O管，該變?nèi)荻O管由來自所述鎖相電路的控制信號控制。
12.權(quán)利要求6的裝置，其中所述第二可變?yōu)V波器包括一個連接在接地和連接到第一混頻器的輸出線路之間的第一變?nèi)荻O管，和一個與連接到第二混頻器的輸出線路串行連接的第二變?nèi)荻O管，所述第一和第二變?nèi)荻O管由來自所述鎖相電路的控制信號控制。
13.權(quán)利要求6的裝置，其中所述第一可變?yōu)V波器包括一個連接在接地和連接到第一混頻器的輸出線路之間的第一變?nèi)荻O管，和一個與連接到第二混頻器的輸出線路串行連接的第二變?nèi)荻O管，其中所述第二可變?yōu)V波器包括一個連接在接地和連接到第一混頻器的輸出線路之間的第三變?nèi)荻O管和一個與連接到第二混頻器的輸出線路串行連接的第四變?nèi)荻O管，所述第一到第四變?nèi)荻O管由來自所述鎖相電路的控制信號控制工作。
14.權(quán)利要求13的裝置，其中所述第一和第二可變?yōu)V波器中的每一個包括一個與連接到第一混頻器的輸出線路串行連接的第一電阻器，和一個連接在接地和連接到第二混頻器的輸出線路之間的第二電阻器。
全文摘要
在無線收發(fā)器中產(chǎn)生相同/正交相位(I/Q)信號的裝置，包括一個用于產(chǎn)生本機振蕩信號的本機振蕩器和將振蕩信號與發(fā)送/接收信號混頻以將發(fā)送/接收信號轉(zhuǎn)換為基帶或者高頻信號的第一和第二混頻器。所述裝置還包括一個控制本機振蕩器的鎖相電路和一個安裝在本機振蕩器和混頻器之間的多相濾波器，以便根據(jù)來自鎖相電路的控制信號將本機振蕩器的振蕩信號分離成I信號和Q信號，并且將分離出的I和Q信號分別輸出到第一和第二混頻器。
文檔編號H04B1/38GK1684357SQ200510071618
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者樸倫緒, 寓相炫, 宋宦錫, 李成洙, 李彰浩, 喬伊·拉斯卡 申請人:三星電子株式會社, 佐治亞科技研究公司