相關(guān)申請

本專利申請要求獲得于2015年3月20日提交的申請?zhí)枮?4/664,568、名稱為“用于雙頻帶微波/毫米波收發(fā)器的單本地振蕩器架構(gòu)”的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，所述申請通過引用如同全文再現(xiàn)并入本申請。

本發(fā)明的實施例總體上涉及無線收發(fā)器領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明的實施例涉及雙頻帶微波/毫米波(mmw)收發(fā)器。

背景技術(shù)：

在雙頻帶系統(tǒng)中，例如包括通常在27.5和31.3ghz之間操作的本地多點分配業(yè)務(lmds)和通常在71和86ghz之間工作的e頻帶模式的系統(tǒng)，通信范圍受限于高頻帶(例如，e頻帶)的線性度(例如，發(fā)射功率)。這是因為在高頻下難以提供足夠的線性功率，并且路徑損耗相對較高。此外，本地振蕩器(lo)頻率也高，并且需要高lo功率來驅(qū)動e頻帶混頻器。結(jié)果就是，lo陣列(lineup)設(shè)計類似于實現(xiàn)另一個高功率/頻率發(fā)送器，這是非常昂貴的。

與lo陣列設(shè)計相反的是，與高mmw頻帶，例如e頻帶相比，相對容易獲得高功率以用于在lmds頻帶(27.5-31.3ghz)中操作的設(shè)備。被稱為“滑動lo”架構(gòu)的在先手段具有若干缺點，包括成像問題、頻率選擇受限、涉及復雜的頻率規(guī)劃、并且需要高功率的lo驅(qū)動。

在雙頻帶微波/毫米波(mmw)收發(fā)器設(shè)計中，本地振蕩器(lo)之所以設(shè)計困難，是因為lo頻率與mmw載波頻率有關(guān)。因此，驅(qū)動mmw混頻器所需的功率非常高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開描述了雙頻帶收發(fā)器設(shè)計的實施例，其將低頻發(fā)送器重用于高頻電路中的本地振蕩器(lo)。如此可以消除要求高頻和高功率的lo陣列。本發(fā)明的實施例利用較低頻帶輸出，并修改所述輸出，以有利地重用作較高頻帶收發(fā)器的lo驅(qū)動。使用載波恢復環(huán)路，系統(tǒng)可以同時在兩個頻帶中操作。如此減少了雙頻帶系統(tǒng)的功率要求，而不顯著增加系統(tǒng)的總體復雜性。此外，所提出的新穎架構(gòu)潛在地降低了實現(xiàn)雙頻帶電路和系統(tǒng)的設(shè)計復雜度和總體成本。

根據(jù)一些實施例，公開了一種雙頻帶發(fā)送器，其具有產(chǎn)生調(diào)制信號(modulatedsignal)和連續(xù)波(cw)子載波的基帶電路，以及第一發(fā)送器電路。所述第一發(fā)送器電路具有第一混頻器，所述第一混頻器耦合到基帶電路，并由本地振蕩器驅(qū)動，以將所述cw子載波或調(diào)制信號上變頻轉(zhuǎn)換，以及耦合到所述第一混頻器的第一放大器，以及具有第一極點和第二極點的開關(guān)，其中所述第一放大器放大所述調(diào)制信號以產(chǎn)生放大的第一信號，并且所述第一極耦合到天線以發(fā)送所述放大的第一信號。所述雙頻帶發(fā)送器還具有第二發(fā)送器電路，所述第二發(fā)送器電路具有耦合到所述開關(guān)的第二極的無源倍頻器；本地振蕩濾波器，耦合到無源倍頻器以濾除雜散發(fā)射；第二混頻器，耦合到所述基帶和所述本地振蕩濾波器，以將所述調(diào)制信號上變頻轉(zhuǎn)換；以及第二放大器，耦合到所述第二混頻器，以放大所述調(diào)制信號以產(chǎn)生放大的第二信號。由天線發(fā)送所述放大的調(diào)制的信號。

根據(jù)另一種方式，公開了一種雙頻帶接收器，具有產(chǎn)生連續(xù)波(cw)子載波的基帶系統(tǒng)；以及第一接收器電路，所述第一接收器電路具有由本地振蕩器驅(qū)動以對所述cw子載波進行上變頻轉(zhuǎn)換的第一混頻器，其中所述第一混頻器耦合到所述基帶系統(tǒng)和具有第一極點和第二極點的開關(guān)；以及耦合到天線和所述開關(guān)的第一極的第一放大器，其中所述第一放大器放大所述天線接收到的信號。所述雙頻帶接收器還具有第二接收器電路，所述第二接收器電路具有第二放大器，所述第二放大器耦合到所述開關(guān)的第二極，以將上變頻轉(zhuǎn)換后的所述cw子載波放大；無源倍頻器，耦合到所述第二放大器；本地振蕩濾波器，耦合到所述無源倍頻器以濾除雜散發(fā)射；第二混頻器，耦合到所述基帶和所述本地振蕩濾波器，以對所述接收到的信號進行下變頻轉(zhuǎn)換；以及第三放大器，耦合到第三混頻器及所述天線，以放大由所述天線接收到的信號。

根據(jù)另一種方式，公開了一種雙向雙頻帶收發(fā)器，其具有產(chǎn)生調(diào)制信號和連續(xù)波(cw)子載波的基帶電路；以及第一收發(fā)器電路，具有第一混頻器，所述第一混頻器耦合到基帶，并由本地振蕩器驅(qū)動，以將所述信號上變頻轉(zhuǎn)換或下變頻轉(zhuǎn)換；以及第一放大模塊，具有第一放大器和第二放大器，其中使用第一開關(guān)將所述第一放大器選擇性地耦合到所述第一混頻器和天線，并且其中使用第二開關(guān)將所述第二放大器選擇性地耦合到所述第一混頻器和所述天線。所述雙向雙頻帶收發(fā)器還具有第二收發(fā)器電路，所述第二收發(fā)器電路具有耦合到基帶電路以對調(diào)制信號進行下變頻轉(zhuǎn)換或上變頻轉(zhuǎn)換的第二混頻器；第三開關(guān)，用于選擇性地耦合所述放大模塊和所述第二混頻器；以及第二放大模塊，包括第三放大器和第四放大器。使用第四開關(guān)將所述第三放大器選擇性地耦合到所述第二混頻器和所述天線，并且使用第二開關(guān)將所述第四放大器選擇性地耦合到所述第二混頻器和所述天線。

附圖說明

包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且與說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理：

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的包括雙頻帶收發(fā)器的示例性無線網(wǎng)絡(luò)的框圖。

圖1b示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性雙頻帶發(fā)送器設(shè)計的框圖。

圖1c描繪了如圖1b所示的實施例的示例性頻率規(guī)劃的頻率/頻譜圖。

圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性接收器陣列設(shè)計的框圖。

圖2b描繪了圖2a所示實施例的示例性頻率規(guī)劃的頻率/頻譜圖。

圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性雙向收發(fā)器設(shè)計的框圖。

圖3b描繪了圖3a所示實施例的示例性頻率規(guī)劃的頻率/頻譜圖。

圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性e/v頻帶雙頻帶雙向收發(fā)器系統(tǒng)的框圖。

圖4b描繪了圖4a所示實施例的示例性頻率規(guī)劃的頻率/頻譜圖。

圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于同時進行l(wèi)mds和e頻帶操作的示例性雙頻帶收發(fā)器電路的框圖。

圖5b描繪了涉及如圖5a所示各種實施例的示例性頻率規(guī)劃的頻率/頻譜圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參考幾個實施例。雖然將結(jié)合另選實施例來描述主題，但要理解的是，其意旨不在于將所要求保護的主題限于這些實施例。相反，所要求保護的主題旨在覆蓋可以包括另選、修改和等同替換等包括在所附權(quán)利要求限定的所要求保護的主題的精神和范圍之內(nèi)。

此外，在以下詳細描述中列出了許多具體細節(jié)，以提供對所要求保護的主題的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當認識到，即便沒有這些具體細節(jié)，或通過等同替換，仍可實施各實施例。在其他情況下，公知的方法、過程、組件和電路未做詳細描述，以免不必要地妨礙對主題各個方面和特征的理解。

根據(jù)一些實施例，公開了具有雙頻帶收發(fā)器的系統(tǒng)，所述雙頻帶收發(fā)器能夠重用低頻發(fā)送器以驅(qū)動本地振蕩器(lo)用于高頻電路。根據(jù)本發(fā)明的實施例，消除了需要高頻和高功率驅(qū)動的lo陣列，并且將較低頻帶輸出修改為重用作較高頻帶收發(fā)器的lo驅(qū)動。根據(jù)一些實施例，實現(xiàn)了其他元件(例如，載波恢復環(huán)路、定向耦合器和開關(guān))，從而系統(tǒng)可以同時在兩個頻帶中操作。這有益地降低了雙頻帶系統(tǒng)的功率要求，而不會顯著增加總體復雜度。此外，本發(fā)明的實施例潛在地降低了實現(xiàn)雙頻帶電路的設(shè)計復雜性和總體成本。

關(guān)于圖1a，根據(jù)本發(fā)明的實施例描繪了用于服務多個用戶設(shè)備(ue)(例如，ue1-ue6)的示例性無線網(wǎng)絡(luò)100。tp1包括雙頻帶、單lommw收發(fā)器，同時在e頻帶和本地多點分配業(yè)務(lmds)模式下操作，用于生成e頻帶和lmds信號。虛線表示可以由所述收發(fā)器服務的覆蓋區(qū)域。白色箭頭表示e頻帶信號，黑色箭頭表示lmds信號。ue2、ue4和ue5均接收e頻帶信號，ue3和ue6接收lmds信號。一些ue(例如，ue1)可以同時接收e頻帶和lmds信號，或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件在這兩者之間來回輪換。

關(guān)于圖1b，根據(jù)本發(fā)明的實施例描繪了示例性單模發(fā)送器設(shè)計100b。根據(jù)圖示實施例，發(fā)送器100b同一時間內(nèi)在單個頻帶(例如，lmds或e頻帶)上操作(例如，發(fā)送)?；鶐щ娐?01產(chǎn)生調(diào)制信號和連續(xù)波(cw)信號。在lmds頻帶操作過程中，在基帶電路101中產(chǎn)生調(diào)制信號，該信號由本地振蕩器103驅(qū)動的lmds頻帶混頻器102直接上變頻轉(zhuǎn)換，再由lmds功率放大器(pa)104放大，然后傳遞到天線，以通過開關(guān)105進行發(fā)送。開關(guān)105可以是任何合適的開關(guān)，并且可以是雙刀單擲開關(guān)，例如圖1b所示。基于當前系統(tǒng)要求，開關(guān)105將發(fā)送器選擇性地耦合(例如，來回切換)到天線進行l(wèi)mds操作或e頻帶操作。這些要求可能隨時間而改變，使得開關(guān)切換到適當?shù)牟僮髂Ｊ?。根?jù)一些實施例，開關(guān)接收控制信號，使得開關(guān)在各模式之間選擇性地切換。

在e頻帶操作過程中，在基帶電路101處生成cw子載波(tone)，并且通過lmds頻帶電路將其上變頻轉(zhuǎn)換到lmds頻帶。lmds功率放大器104的輸出用于驅(qū)動無源倍頻器106和e頻帶混頻器108。無源倍頻器106可以是例如3倍的倍頻器。lo帶通濾波器107耦合在e頻帶混頻器108和倍頻器106之間，用于濾除由lmds頻帶電路和/或無源倍頻器106產(chǎn)生的不需要的雜散發(fā)射。在e頻帶操作過程中，e頻帶混頻器108將e頻帶基帶信號上變頻轉(zhuǎn)換，上變頻轉(zhuǎn)換后的信號由e頻帶功率放大器109放大，再由天線發(fā)送。這樣，有益地使用較低頻發(fā)送器(例如，lmds發(fā)送器)的輸出來驅(qū)動高頻電路(例如，e頻帶發(fā)送器)的混頻器(例如，e頻帶混頻器108)的lo。開關(guān)105用于在lmds和e頻帶操作之間切換。

關(guān)于圖1c，頻率/頻譜圖描述了圖1b中所示的發(fā)送器實施例的示例性頻率規(guī)劃100c。根據(jù)一個實施例，e頻帶頻譜150具有在71ghz和76ghz之間的下頻帶和在81ghz和86ghz之間的上頻帶。28ghzlmds頻帶具有1.15ghz塊a160和0.15ghz塊b170，其中塊a160具有在27.5和28.35ghz之間、29.1和29.25ghz之間以及31.075和31.225ghz之間的值。塊b170具有在31.075和31.225之間的值。

關(guān)于圖2a，根據(jù)本發(fā)明的實施例，描繪出了示例性接收器設(shè)計200。接收器200類似于示例性發(fā)送器100b(參見圖1b)。根據(jù)圖示實施例，接收器200同一時間在單個頻帶(例如，lmds頻帶或e頻帶)上操作(例如，接收)。lo203直接將lmds頻帶混頻器202下變頻轉(zhuǎn)換。在lmds操作過程中，lmds低噪聲放大器(lna)210將接收信號放大。在e頻帶操作過程中，cw由基帶電路201生成，經(jīng)lmds頻帶混頻器202進行上變頻轉(zhuǎn)換，再通過lmds放大器209放大，用于驅(qū)動無源3x倍頻器206，并且由lo濾波器207濾波，以驅(qū)動e頻帶下變頻轉(zhuǎn)換器208。

有益地使用了較低頻接收器(例如，lmds接收器)來驅(qū)動高頻電路(例如，e頻帶接收器)的lo。e頻帶lna204將接收信號放大。開關(guān)205用于在lmds和e頻帶操作之間切換。如上所述，開關(guān)205可以是雙刀單擲，如圖2a所示。

關(guān)于圖2b，頻率/頻譜圖描繪了圖2a中所示實施例的示例性頻率規(guī)劃200b。根據(jù)一些實施例，e頻帶頻譜250具有在71ghz和76ghz之間的較低頻帶和在81ghz和86ghz之間的上頻帶。28ghzlmds頻帶具有27ghz塊a260和0.15ghz塊b270，其中塊a260具有在27.5和28.35ghz之間、29.1和29.25ghz以及31.075和31.225ghz之間的值。塊b270具有在31.075和31.225之間的值。

關(guān)于圖3a，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，描繪了示例性雙向收發(fā)器設(shè)計300。對于e頻帶操作，使用雙刀雙擲開關(guān)320在發(fā)送和接收操作之間切換。cw由基帶電路301產(chǎn)生，由lo303驅(qū)動的lmds頻帶混頻器302進行上變頻轉(zhuǎn)換，由無源3x倍頻器306進行倍頻，并由lo濾波器307濾波，以驅(qū)動e頻帶混頻器(例如下變頻轉(zhuǎn)換器)308。

有益地使用了較低頻率(例如，lmds)來驅(qū)動高頻電路(例如，e頻帶)的lo。開關(guān)321可以是單擲開關(guān)，并且用于在e頻帶和lmds操作模式之間切換。在發(fā)送操作過程中，e頻帶功率放大器310將信號放大，以通過雙頻帶天線(未示出)發(fā)送。當在接收模式下操作時，e頻帶低噪聲放大器304將從雙頻帶天線接收的信號放大，并且lo生成與發(fā)送操作中的lo生成是相同的。對于lmds頻帶操作，使用開關(guān)320在發(fā)送和接收以及l(fā)o生成(用于e頻帶)操作之間切換。開關(guān)320可以是雙刀雙擲開關(guān)。在發(fā)送操作過程中，lmds頻帶功率放大器313將信號放大，以通過雙頻帶天線(未示出)發(fā)送。

當在接收模式下操作時，lmds頻帶低噪聲放大器312將從雙頻帶天線接收的信號放大。放大器和耦合到其上的開關(guān)可以合稱為放大模塊。

關(guān)于圖3b，頻率/頻譜圖描繪了圖3a中所示實施例的示例性頻率規(guī)劃300b。根據(jù)一個實施例，e頻帶頻譜350具有在71ghz和76ghz之間的較低頻帶和在81ghz和86ghz之間的上頻帶。28ghzlmds頻帶具有27ghz塊a360和0.15ghz塊b370，其中塊a360具有在27.5和28.35ghz之間、29.1和29.25ghz之間以及31.075和31.225ghz之間的值。塊b370具有在31.075和31.225之間的值。

關(guān)于圖4a，根據(jù)本發(fā)明的實施例，描繪了示例性e頻帶和v頻帶雙頻帶系統(tǒng)400。圖示雙頻帶系統(tǒng)400允許用v頻帶輸出來驅(qū)動e頻帶混頻器409。根據(jù)一個實施例，e頻帶是超外差架構(gòu)。使用中頻lo407來驅(qū)動中間e頻帶混頻器408，以將e頻帶信號上變頻轉(zhuǎn)換和/或下變頻轉(zhuǎn)換。rflo為或約為61ghz，e頻帶基帶被轉(zhuǎn)換為12.5和22.5ghz之間的值。在v頻帶操作中，可以使用雙向連接(dicon)架構(gòu)。開關(guān)421用于在e頻帶和v頻帶/lo生成之間切換，并且開關(guān)420用于在發(fā)送和接收模式之間切換。在接收模式下，e頻帶低噪聲放大器(lna)411放大接收信號，并且在發(fā)送模式下，e頻帶放大器410放大要發(fā)送的信號。這樣，有益地使用了較低頻收發(fā)器(例如，v頻帶收發(fā)器)來驅(qū)動高頻電路(例如，e頻帶收發(fā)器)的lo。在v頻帶操作過程中，在基帶電路401中產(chǎn)生調(diào)制信號，并且由本地振蕩器403驅(qū)動的分諧波泵混頻器402進行上變頻轉(zhuǎn)換。v頻帶lna405在接收模式下放大接收信號，并且v頻帶放大器404在發(fā)送模式下放大用于傳輸?shù)男盘枴?/p>

關(guān)于圖4b，頻率/頻譜圖描繪了圖4a中所示實施例的示例性頻率規(guī)劃400b。根據(jù)一個實施例，e頻帶頻譜具有在71ghz和76ghz之間的下頻帶440和在81ghz和86ghz之間的上頻帶450。v頻帶460具有在57ghz和66ghz之間的值。

關(guān)于圖5a，公開了用于同時進行l(wèi)mds和e頻帶生成的示例性雙模式電路500。圖5a所示實施例類似于圖3a所示實施例，但添加了定向耦合器506和載波恢復環(huán)路507，用于在lmds操作過程中將調(diào)制的lmds信號還原成載波cw信號。在e頻帶操作過程中，cw由基帶電路501產(chǎn)生，由lo503驅(qū)動的lmds頻帶混頻器502進行上變頻轉(zhuǎn)換，再由無源3x倍頻器508進行倍頻，并由lo濾波器509濾波，以驅(qū)動e頻帶混頻器(例如下變頻轉(zhuǎn)換器)510。

在接收模式中，lmds頻帶混頻器513用于生成單獨的cw子載波作為用于e頻帶下變頻轉(zhuǎn)換的lo，并且可以通過開關(guān)521連接。這樣，有益地使用較低頻發(fā)送器來驅(qū)動高頻電路的lo。

根據(jù)一個實施例，定向耦合器506將傳輸線路介質(zhì)中一定量的電磁信號功率耦合到使得信號能夠在另一個電路中使用的端口。定向耦合器僅按一個方向耦合功率流。進入輸入端口的功率可以耦合到耦合端口，而不耦合到隔離端口。功率在輸出端口退出(exit)，且進入輸出端口的能量耦合到隔離端口，而不耦合到耦合端口。功率也在輸入端口退出。

仍然關(guān)于圖5a，在發(fā)送操作過程中，e頻帶功率放大器512將用于通過雙頻帶天線(未示出)傳輸?shù)男盘栠M行放大。當在接收模式下操作時，e頻帶低噪聲放大器511將從雙頻帶天線接收的信號放大。對于lmds頻帶操作，開關(guān)520可以是雙刀雙擲開關(guān)，用于在發(fā)送和接收操作以及(用于e頻帶的)lo生成之間切換。在發(fā)送操作過程中，lmds頻帶功率放大器505將信號放大，以通過雙頻帶天線(未示出)傳輸。當在接收模式下操作時，lmds頻帶低噪聲放大器504放大從雙頻帶天線接收的信號。所述放大器和耦合到其中的開關(guān)可以合稱為放大模塊。

關(guān)于圖5b，頻率/頻譜圖描繪了圖5a中所示實施例的示例性頻率規(guī)劃500b。根據(jù)一些實施例，e頻帶頻譜具有在71ghz和76ghz之間的下頻帶540和在81ghz和86ghz之間的上頻帶550。根據(jù)一個實施例，28ghzlmds頻帶具有27ghz塊a560和0.15ghz塊b570，其中塊a560具有在27.5和28.35ghz之間、29.1和29.25ghz之間以及31.075和31.225ghz之間的值。塊b570具有在31.075和31.225之間的值。

至此，描述了本發(fā)明的實施例。雖然已經(jīng)在特定實施例中描述了本發(fā)明，但是應當理解的是，本發(fā)明不應被解釋為受這些實施例的限制，而是根據(jù)所附權(quán)利要求來進行解讀。