多功能無源混頻器的制作方法

文檔序號：7306626閱讀：231來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>發(fā)電;變電;配電裝置的制造技術(shù)

專利名稱：多功能無源混頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及射頻電信，并且特別涉及無源射頻混合器( passive
radio frequency mixer)。
背景技術(shù)：
無線電ilt^機(jī)通常包括混頻器，其將信號從基帶轉(zhuǎn)換到射頻(RF)帶或反之亦然?；祛l器在發(fā)射中將發(fā)射信號從基帶上變頻到RF帶，和/或在接收中將接收信號從RF帶下變頻到基帶?？蛇x地，在一些實(shí)現(xiàn)中，接收的RF信號可以被轉(zhuǎn)換到中頻帶。
混頻器具有待混頻的信號(即，要被上變頻或下變頻的信號)以及一個或多個本地振蕩信號作為輸入信號，并且其在以下頻率處產(chǎn)生輸出信號，即該頻率是輸入信號的頻率的線性組合。通常，輸入到混頻器的本地振蕩信號是相同的信號，但卻具有不同的相移。
混頻器可以是無源混頻器或是有源混頻器。無源混頻器沒有能量源，但卻有輸入信號和本地振蕩信號。相應(yīng)地，輸出功率可能并不大于輸入功率。另一方面，有源混頻器要求附加的能量源，以侵放大輸入信號。相應(yīng) 地，輸出功率可能高于輸入功率。
有源混頻器相比起無源混頻器所提供的優(yōu)點(diǎn)在于有源混頻器放大被混頻的信號。作為結(jié)果，當(dāng)利用有源混頻器時，所得到的信號的功率更高。另一方面，該放大也導(dǎo)致噪聲功率增加。另外，有源混頻器的線性特性一般來說相當(dāng)差，而且有源混頻器消耗功率，在一些實(shí)現(xiàn)中功率可能是有限的資源。
相反，無源混頻器通常有良好的線性和噪聲特性，并且其并不消耗功率。無源混頻器唯一的缺點(diǎn)在于它們使被混頻的信號衰減而不是放大該
9信號。衰減的水平取決于實(shí)現(xiàn)。
圖1示出了將所接收的無線電信號直接轉(zhuǎn)換到基帶的現(xiàn)有技術(shù)接收機(jī)
結(jié)構(gòu)。該接收機(jī)在混頻器4和5之前包括第一放大器2。放大器2通常是低噪聲放大器。在放大器2之前和之后已提供了帶通濾波器1和3來移除非期望的頻率分量?；祛l器4和5將所接收的無線電信號的同相(I)分量和正交(Q)分量與本地振蕩信號LO_0、 LO—90、 LO_180和LO_270混頻到基帶。數(shù)字指的是相應(yīng)的本地振蕩信號的相移。在向下混頻 (downmixing )之后，基帶放大器6和7分別放大被向下混頻的I分量和 Q分量，并JM氐通濾波器8和9移除導(dǎo)致向下混頻的諧波信號分量。當(dāng)在 A/D-轉(zhuǎn)換器12中進(jìn)行模擬到數(shù)字(A/D )轉(zhuǎn)換之前，放大器10和11進(jìn)一步放大被低通濾波的信號。
通常，尤其是由于閃爍噪聲(也被稱為1/f噪聲)，基帶放大器6和7 的噪聲系數(shù)(noise figures )相對差。因此，從混頻器4和5獲得的信號電平需要高于基帶》文大器6和7的噪聲電平。如果混頻器6和7是無源混頻器，則接收^L的總噪聲系數(shù)僅在混頻器4和5之前的第一方文大器2中可以被改善。在該情況下，放大器2的輸出信號的電平可以上升得如此高以致無源混頻器的良好線性特性;故浪費(fèi)。結(jié)果，無源混頻器相對有源混頻器的優(yōu)點(diǎn)也,皮浪費(fèi)。
與無源混頻器相關(guān)的另一問設(shè)計跟隨無源混頻器的低通濾波器可能是一項困難的任務(wù)。低通濾波器應(yīng)當(dāng)位于第一基帶放大器之前，以便防止由非期望的強(qiáng)信號分量所引起的交叉調(diào)制和互調(diào)。在CMOS實(shí)現(xiàn)中，準(zhǔn)確定義濾波器的拐角頻率(corner frequency )是極其困難的，因?yàn)榛祛l 器的輸出阻抗、本地振蕩器的脈沖比以及混頻器組件的電容值的容限影響了拐角頻率。因而，濾波器通常被安排成跟隨第一基帶放大器，這導(dǎo)致在性能上接近于有源混頻器，并且因此，通過利用無源混頻器而獲得的優(yōu)點(diǎn) 被浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
10本發(fā)明的目的是通過提供改進(jìn)的混頻器、改進(jìn)的混頻方法以及改進(jìn)的無線電收發(fā)機(jī)來克服與常規(guī)混頻器有關(guān)的限制和問題。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種裝置，所述裝置包括輸入接口，其包括接收平衡輸入信號的平衡輸入端口以及接收第一和第二振蕩信號的振蕩信號輸入端口；第一、第二和第三電容；第一組開關(guān)，其對第一振蕩信號進(jìn)行響應(yīng)，并且被安排以便響應(yīng)于所述第一振蕩信號，在所述平衡輸入端口的第一與第二輸入端口之間連接笫一和第二電容；第二組開關(guān)，其對笫二振蕩信號進(jìn)行響應(yīng)，并且被安排以便響應(yīng)于所述第二振蕩信號，在所述第一輸入端口與所述第三電容之間連接所述第一電容，以及在所述第二輸入端口與所述第三電容之間連接所述第二電容；以及輸出端口，其被連接至所述笫三電容的端子。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種包括以上所描述的裝置的混頻設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種包括以上所描述的裝置的無線電裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，所述方法包括通過平衡輸入端口的第一和第二輸入端口接收輸入信號，以及通過振蕩信號輸入端口接收第一和第二振蕩信號；在響應(yīng)于笫一振蕩信號的第一階段中，在所述平衡輸入端口的第一與第二輸入端口之間連接第一和第二電容；在響應(yīng) 于第二振蕩信號的第二階段中，在所述第一輸入端口與第三電容之間連接所述第一電容，并且在所述第二輸入端口與所述第三電容之間連接所述第二電容；以及獲得所述第三電容上的電壓作為輸出電壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種設(shè)備，所述設(shè)備包括輸入裝置，其包括接收平衡輸入信號的平衡輸入端口的第一和第二輸入端口以及接收笫一和第二振蕩信號的振蕩信號輸入裝置；第一、第二和第三電容裝置；
在響應(yīng)于所述笫一振蕩信號的第一階段中，用于在所述平衡輸入端口的第一和第二輸入端口之間連接所述第一和第二電容裝置的裝置；在響應(yīng)于所
述第二振蕩信號的第二階段中，用于在所述第一輸入端口與第三電容之間
連接第一電容并且在所述笫二輸入端口與第三電容之間連接第二電容的裝置；以及用于獲得所述第三電容上的電壓作為輸出電壓的裝置。

下面將參照實(shí)施例和附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中圖1示出了包括常規(guī)混頻器的常規(guī)無線電接收機(jī)的結(jié)構(gòu)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器；
圖3A示出了在圖2中所示出的無源混頻器的操作的第一階段中的等效電路；
圖3B示出了在圖2中所示出的無源混頻器的^作的第二階段中的等效電路；
圖4示出了輸入到圖2中所示出的無源混頻器的信號以及無源混頻器的組件中的電壓電平；
圖5A示出了才艮據(jù)開關(guān)電容濾波器原理實(shí)現(xiàn)的濾波器結(jié)構(gòu)；
圖5B示出了用于圖5A中所示出的濾波器結(jié)構(gòu)的等效電路；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有自動增益控制特征的混頻器；
圖7A示出了才艮據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具有自動增益控制特征的混頻
器；
圖7B示出了才艮據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的具有自動增益控制特征的混頻
器；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器的特征；
圖9示出了才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有可調(diào)低通拐角頻率的混頻器；
圖IO示出了才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線電收發(fā)機(jī)的接收機(jī)結(jié)構(gòu)；
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的無線電^機(jī)的接收機(jī)結(jié)構(gòu)；以
及
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的無線電 _機(jī)的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
參照圖2，研究根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器。除了混頻功能之外，混頻器還起到電壓倍增器和低通濾波器的作用。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器是無源混頻器，即，其不向輸入信號引入附加功率。然而，在適當(dāng)利用無源組件的情況下，可以倍增輸入信號的幅度。也就是說，通過利用相同的無源組件，輸入信號可以被混頻(下變頻/上變頻)、祐放大和被低通濾波。參照圖2所描述的本發(fā)明的實(shí)施例將輸入電壓增至大約三倍。
該混頻器包括輸入接口，輸入接口包括用于接收待放大的平衡輸入信號的平衡輸入端口。平衡輸入端口包括用于接收平衡輸入信號的第一和第二輸入端口 IN1和IN2。如本領(lǐng)域已知的，平衡輸入信號包括具有相反相位的兩個分量。參照圖2,輸入到第二輸入端口 IN2的信號相應(yīng)地是輸入到第一輸入端口 IN1的信號的倒轉(zhuǎn)版本(inverted version )。
輸入接口進(jìn)一步包括用于接收第一和第二振蕩信號LO—0和LO—180 的振蕩信號輸入端口。本地振蕩器可以提供本地振蕩信號，本地振蕩信號可以被修改成輸入到放大器的振蕩信號輸入端口的第一和第二振蕩信號 LO_0和LO_180。振蕩信號LO—0和LO—180可以被修改成實(shí)質(zhì)上具有相同的頻率和相反的相位。也就是說，如果第一本地振蕩信號LO_0的相位是零度,則第二本地振蕩信號LO一180的相位是180度。
混頻器進(jìn)一步包括平衡輸出端口的第一和第二輸出端口 OUTl和 OUT2。相應(yīng)地，混頻器通過平衡輸出端口的輸出端口 OUTl和OUT2輸出平衡輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器包括第一電容C41 、第二電容C42和第三電容C43。第一電容C41具有其連接至平衡輸入端口的第一輸入端口 INI 的第一端。對應(yīng)地，第二電容C42具有其連接至平衡輸入端口的第二輸入端口 IN2的第一端。第三電容C43具有其連接至平衡輸出端口的第一輸出端口 OUTl的第一端，以及連接至平衡輸出端口的第二輸出端口 OUT2的笫二端。
另外，混頻器包括響應(yīng)于第一振蕩信號LO一0的第一組開關(guān)以及響應(yīng) 于第二振蕩信號LO_180的第二組開關(guān)。相應(yīng)地，第一組開關(guān)中的每個開
13關(guān)均接收第一振蕩信號LO—0作為控制這些開關(guān)的操作的控制信號。對應(yīng) 地，第二組開關(guān)中的每個開關(guān)均接收第二振蕩信號LO—180作為控制這些開關(guān)的操作的控制信號。這些開關(guān)可以被配置以便當(dāng)控制振蕩信號的電平為高時關(guān)閉，并且當(dāng)控制振蕩信號的電平為低時打開。
在圖2所示出的實(shí)施例中，第一組開關(guān)包括第一開關(guān)33和第二開關(guān) 34。第一開關(guān)33可以被布置在第一電容C41的第二端與第二輸入端口 IN2 之間，并且第二開關(guān)34可以;陂布置在第一輸入端口 IN1與第二電容C42 的第二端之間。第二組開關(guān)包括第三開關(guān)31和第四開關(guān)32。第三開關(guān)31 可以被布置在第一電容C41的第二端與第三電容C43的第一端之間。第四開關(guān)32可以;陂布置在笫二電容C42的第二端與第三電容C43的第二端之間。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器的操作可以被分為在振蕩信號LO—0和 LO_180的一個周期內(nèi)的兩個階段。第一階段包括振蕩信號周期的第一半周期，而第二階段包括尾隨第一半周期的第二半周期。由于振蕩信號LO_0 和LO一180具有相反的相位，因此，第一振蕩信號LO_0的電平在第一階段中為高，而第二振蕩信號LO—180的電平保持為低。在第二階段中，第二振蕩信號LO_180的電平為高，而第一振蕩信號LOJ)的電平保持為低。
相應(yīng)地，第一組開關(guān)(開關(guān)33和34)在第一階段#_關(guān)閉，而第二組開關(guān)(開關(guān)31和32)被打開。由此，開關(guān)31至34形成了圖3A中所示出的電路。也就是說，在第一和第二輸入端口 IN1和IN2之間并聯(lián)連接第一和第二電容C41和C42。更詳細(xì)地說，第一和第二電容C41和C42的第一端分別保持連接至第一和笫二輸入端口 IN1和IN2。第一開關(guān)33將第一電容C41的第二端連接至第二輸入端口 IN2，而第二開關(guān)34將第二電容 C42的笫二端連接至第一輸入端口 IN1。
在第一階段，輸入端口 IN1和IN2上的電壓被充電到第一和第二電容 C41和C42。圖4中示出了第一和第二輸入端口 IN1和IN2上的電壓。參照圖2和圖4,電壓V1A表示第一輸入端口 IN1與接地電平之間的電壓，而電壓V1B表示第二輸入端口 IN2與接地電平之間的電壓。電壓V1表示
14第一和第二輸入端口 IN1和IN2之間的電壓，電壓V2表示第一電容C41 上的電壓，而電壓V3表示第二電容C42上的電壓。圖4中還示出了輸入到輸入端口 IN1和IN2的信號。相應(yīng)地，第一和第二電容C41和C42在第一階段均在電壓VI的情況下被充電。換言之，V2和V3等于V1。
在第二階段，第一組開關(guān)(開關(guān)33和34)凈皮打開，而第二組開關(guān)(開關(guān)31和32)被關(guān)閉。由此，開關(guān)31至34形成了圖3B中所示出的電路。也就是說，現(xiàn)在在輸入端口 IN1和IN2之間將第一和第二電容C41和C42 與第三電容C43串聯(lián)連接。更詳細(xì)地說，第三開關(guān)31將第一電容C41的笫二端連接至第三電容C43的第一端，而第四開關(guān)32將第二電容C42的笫二端連接至第三電容C43的第二端。
因此，第一和第二電容C41和C42在第二階段釋》丈它們的電荷到第三電容C43。除了在第一階段被充電到第一和第二電容C41和C42的電壓之外，在第二階段，還利用輸入端口 IN1和IN2上的當(dāng)前電壓，加上第一和第二電容C41和C42中的電壓一起，對第三電容C43進(jìn)行充電。參照圖4, 電壓V2表示就在關(guān)閉第二組開關(guān)之前被充電到第一電容C41的電壓，而電壓V3表示就在關(guān)閉第二組開關(guān)之前被充電到第二電容C42的電壓。相應(yīng)地，電壓V2和V3的總和連同平衡輸入端口的輸入端口 IN1和IN2之間的當(dāng)前電壓VI'—起凈皮充電到第三電容C43,即，第三電容C43上的電壓V4變成V4= VI' + V2 +V3。平衡輸出端口的第一和第二輸出端口 OUT1 和OUT2可以被分別連接至第三電容C43的第一和第二端。
現(xiàn)在我們較為詳細(xì)地分析圖4。振蕩信號LO_0和LO_180與饋送到輸入端口 IN1和IN2的輸入信號具有相同的頻率，并且因此，輸入信號被直接向下變頻到基帶。出于簡單的目的，在該例中考慮的輸入信號是正弦信號。在第一階段，第一輸入端口 IN1中的信號的電平達(dá)到其正的最大，并且第二輸入端口 IN2中的信號的電平達(dá)到其負(fù)的最大。這種電平上的差 (在圖4中被示為具有斜線的塊)被充電到第一和第二電容C41和C42這二者。在第二階段，第一輸入端口 IN1中的信號的電平達(dá)到其負(fù)的最大，并且第二輸入端口 IN2中的信號的電平達(dá)到其正的最大。這種輸入信號的
15電平上的差(即，峰間(peak-to-peak)電壓差)連同第一和第二電容C41 和C42中所含的電壓一起被充電到第三電容C43。由于利用當(dāng)前輸入信號的峰間電壓以及第一和第二電容C41和C42中所含的峰間電壓對第三電容進(jìn)行充電，因此輸入電壓VI大約被增至三倍。換言之，根據(jù)本發(fā)明該實(shí) 施例的無源放大器的放大是9.5dB，這自然是受到實(shí)際實(shí)現(xiàn)以l故大器中所使用的組件特性的影響。事實(shí)上，該放大比常規(guī)無源混頻器的放大高大約9.5dB。 9.5dB的放大是在沒有附加電源供應(yīng)(當(dāng)然，除了振蕩信號)的無源混頻器結(jié)構(gòu)的情況下獲得的。雖然根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器沒有給輸入信號帶來附加功率，但是其改進(jìn)了利用該混頻器的無線電接收機(jī)的噪聲系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器的原理是基于對第一和第二電容C42進(jìn)行充電并且將它們與輸入信號一起串聯(lián)地放電至第三電容C43。這種順序地對第一電容C41進(jìn)行充電和放電的揭:作使得第一電容C41與第一和第三開關(guān)33和31起到利用開關(guān)電容濾波器(SC濾波器)技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的電阻器的作用。
圖5A和5B示出了利用SC濾波器技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的低通濾波器(圖5A ) 及其等效電路(圖5B )的示意圖。根據(jù)相應(yīng)的振蕩信號CLK—0和CLK—180 操作的開關(guān)25和26以及開關(guān)25、 26之間的第一電容器起到具有電阻 R2=T/C1的電阻器的作用，其中，T是振蕩信號CLK—0和CLK—180的周期，并且C1是第一電容器的電容。V—in表示濾波器的輸入端口，并且V—out 表示濾波器的輸出端口。在圖5B中示出了等效電路，在該等效電路中，開關(guān)25和26以及第一電容器已被具有電阻R2的電阻器替換。另外，SC 濾波器包括與第二開關(guān)26并聯(lián)連接的第二電容器。SC濾波器的拐角頻率被定義為
其中，C2是第二電容器的電容?？梢钥闯觯绻袷幮盘柕念l率是常量，則拐角頻率取決于電容C1和C2的比。在CMOS實(shí)現(xiàn)中，絕對電容值可以具有高差異性，但是電容的比值卻保持得非常精確。也就是說，比值
Cl/C2保持完全恒定，而與C1和C2的絕對值的變化無關(guān)。相應(yīng)地，拐角頻率可以4皮精確定義并且其僅有邊際變化(marginal variation )。
因此，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計組件，即，第一、第二和第三電容C41至C43、第一和第二組開關(guān)31至34，以及振蕩信號LO_0和LO—180，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的混頻器可以;陂用作低通濾波器?，F(xiàn)在，第一和第三開關(guān)33和 31與第一電容C41起到第一電阻器的作用，而第二和第四開關(guān)34和32與第二電容C42起到第二電阻器的作用。通過第一和第三電容C41和C43 的電容值的比值以及第二和第三電容C42和C43的電容值的比值來定義拐角頻率。如果第二電容C42的電容值等于第一電容C41的電容值，則拐角頻率簡化為
相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器被配置以便還起到具有由第一、第二和第三電容C41、 C42和C43的電容值所定義的拐角頻率的低通濾波器的作用。因此，不需要附加的組件來實(shí)現(xiàn)該低通濾波器。這減少了采用才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無源混頻器的接收機(jī)結(jié)構(gòu)的大小。盡管第一和第二電容C41和C42現(xiàn)在被串聯(lián)連接至混頻器的輸入端口，而不是如圖5A中所示的第一電容器的并聯(lián)連接，然而，它們?nèi)耘f具有相同的功能性來達(dá)到該混頻器的低通濾波特性。
如果該混頻器被配置以便將輸入的RT信號混頻到中頻而不是基帶，則拐角頻率/e可以被設(shè)計得足夠高，以便非期望的高頻分量將會被濾掉。
以上對混頻器實(shí)施例的描述包括了幫助讀者理解混頻器的功能性的簡化。例如，考慮了正弦輸入信號。然而，在調(diào)制輸入信號的情況下，效果是相同的。我們假設(shè)輸入信號的RF頻率是2GHz，而調(diào)制帶寬是2MHz，并且輸入信號被混頻到基帶。為了產(chǎn)生一個周期的輸出基帶信號，必須處理大約1000個周期的RF信號。由于低通濾波特性，對電容C41至C43 進(jìn)行充電和放電的單獨(dú)操作在輸出信號中并不作為單獨(dú)的發(fā)生事件(singleincidences )而出現(xiàn)。
圖6示出了類似于圖2中所示出的方文大器配置。在圖6所示出的實(shí)施例中，第一連接端口 A被安排成與第一開關(guān)33的端子相連，而不是4皮連接至第一電容C41。以類似的方式，第二連接端口 B被安排成與第二開關(guān) 34的端子相連，而不是4皮連接至第二電容C42。相應(yīng)地，第一開關(guān)33位于第一連接端口 A與第一電容C41的第二端之間，而第二開關(guān)34位于第二連接端口 B與第二電容C42的第二端之間。第一開關(guān)機(jī)制35被安排成連接至第一連接端口 A，而第二開關(guān)機(jī)制36被安排成連接至第二連接端口 B。第一開關(guān)機(jī)制35被配置成將第一連接端口 A連接至第一開關(guān)機(jī)制35 的輸出端口 C、 D或E中的一個。類似地，第二開關(guān)機(jī)制36被配置成將第二連接端口 B連接至第二開關(guān)機(jī)制36的輸出端口 F、 G或H中的一個。第一開關(guān)機(jī)制35的輸出端口 C和第二開關(guān)機(jī)制36的輸出端口 H被連接至平衡輸入端口的第一輸入端口 IN1。輸出端口 D和G彼此連接，而輸出端口 E和輸出端口 F被連接至平衡輸入端口的笫二輸入端口 IN2。在該實(shí)施例中，通過適當(dāng)?shù)剡B接連接端口 A和B來控制混頻器的放大或電壓倍增因子是有可能的，由此向混頻器添加了自動增益控制(AGC)放大功能性。
第一和第二開關(guān)機(jī)制可以由控制器60才艮據(jù)所期望的電壓倍增因子來控制?？刂破?0可以根據(jù)與AGC放大器相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法來確定所期望的電壓倍增因子。當(dāng)所期望的電壓倍增因子是三(放大是 9.5dB)時，控制器60可以控制第一開關(guān)機(jī)制35將第一連接端口 A連接至輸出端口E,即，連接至第二輸入端口 IN2,以及控制第二開關(guān)機(jī)制36 將第二連接端口 B連接至輸出端口 H，即，連接至第一輸入端口 IN1。這種配置對應(yīng)于以上參照圖2所描述的實(shí)施例。相應(yīng)地，在第一階段，第一和第二電容C41和C42被并聯(lián)地連接在平衡輸入端口的輸入端口 IN1和 IN2之間(如圖3A中所示出的)，并且在第二階段，與第三電容C43 — 起被串聯(lián)地連接在輸入端口之間(如圖3B中所示出的)。
當(dāng)所期望的電壓倍增因子是二 (放大是6dB)時，控制器60可以控制第一開關(guān)機(jī)制35將第一連接端口 A連接至輸出端口 D，以及控制第二開
18關(guān)機(jī)制36將第二連接端口 B連接至輸出端口 G。換言之，第一連接端口 A被連接至第二連接端口 B。相應(yīng)地，在第一階段，在平衡輸入端口的輸入端口 IN1和IN2之間串聯(lián)地連接第一和第二電容C41和C42?，F(xiàn)在，在第一階段，在第一和第二電容C41和C42之間劃分輸入端口 IN1和IN2之間的電壓，并且因此而劃分被充電到第一和第二電容C41和C42的電壓，而放大器的電壓倍增因子低于當(dāng)電容C41和C42被并聯(lián)連接時的情況。如果第一和第二電容C41和C42的電容值相等，則輸入電壓在第一和第二電容之間被等分。第二階段同樣地類似于圖3B中所示出的，即，在輸入端口 IN1和IN2之間串聯(lián)地連接第一、第二和第三電容C41、 C42和C43。
當(dāng)所期望的電壓倍增因子是一時，控制器60可以控制第一開關(guān)機(jī)制35將第一連接端口 A連接至輸出端口 C，即，連接至第一輸入端口 IN1，以及控制第二開關(guān)機(jī)制36將第二連接端口 B連接至輸出端口 F，即，連接至笫二輸入端口 IN2。在該情況下，第一和第二電容在第一階段沒有被充電，并且因此沒有獲得電壓倍增(放大是0dB)。實(shí)際上，在先前時鐘周期的第二階段之后保留在第一和第二電容中的電荷在緊接著的時鐘周期的第一階段中^^文電。第二階段同樣地類似于圖3B中所示出的，即，在輸入端口 IN1和IN2之間串聯(lián)地連接第一、第二和第三電容C41、 C42和C43。
然而，在一些情況中，所期望的電壓倍增因子可以不同于1 (0dB)、2 (6dB)或3 (9dB)。圖7A示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其類似于圖6中所示出的配置，除了第一和第二開關(guān)機(jī)制45和46現(xiàn)在均具有四個輸出端口。第一開關(guān)機(jī)制45包括與以上描勤目同的輸出端口 C、 D和E以及附加的輸出端口I。第二開關(guān)機(jī)制46包括與以上描述相同的輸出端口 F、 G和H以及附加的輸出端口 J。如以上所描述的那樣連接輸出端口，相同字母指示與以上描^f應(yīng)的輸出端口。第一開關(guān)機(jī)制45的附加輸出端口 I通過第四電容C44而連接至第二開關(guān)才幾制46的附加輸出端口 J。相應(yīng)地，在第一階段，笫一組開關(guān)將第一、第二和第四電容C41、 C42和C44串聯(lián)地連接在輸入端口 IN1和IN2之間。相應(yīng)地，總輸入電壓的一部分被充電到第四
19電容C44，并且輸入總電壓的其佘部分被充電到第一和第二電容C41和C42。被充電到第四電容C44的電壓的程度取決于第四電容C44相對于第一和第二電容C41和C42的電容值的電容值。在第二階段，第二組開關(guān)將第一和第二電容C41和C42與第三電容C43串聯(lián)地連接在輸入端口 IN1和IN2之間?，F(xiàn)在，被充電到第一和第二電容C41和C42的電壓與串聯(lián)的輸入電壓一起被釋放到第三電容C43。相應(yīng)地，在第二階段，第四電容C44與電路隔離。
在該實(shí)施例中，電壓倍增因子取決于被充電到第四電容C44的輸入電壓量，即，取決于第四電容C44的電容值。第四電容C44的電容值越高，在第一階段第四電容C44上的電壓就越低，即，放大器的電壓倍增因子就越高。可以這樣設(shè)計第四電容C44的電容值，從而使得混頻器提供例如1.4(3dB的放大)的電壓倍增因子。
通過第四電容C44將連接端口 A和B彼此連接并且根據(jù)所期望的電壓倍增因子來調(diào)整第四電容C44的電容值，可以即時地(on-the-fly)調(diào)整混頻器的電壓倍增因子。這可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)，例如，通過安排附加電容與第四電容C44并聯(lián)，以及一種選擇機(jī)制，其根據(jù)所期望的電壓倍增因子(即，第四電容C44和將要與第四電容C44并聯(lián)連接的附加電容的所期望的組合電容值)來選擇將要與第四電容C44并聯(lián)連接的電^L與第四電容C44并聯(lián)連接的電容越多，它們的組合電容值就越高，即，由第四電容C44導(dǎo)致的有效電容就越高。
在以上參照圖7A所描述的實(shí)施例中，當(dāng)輸出端口 I和J通過笫四電容C44而彼此連接時，放大器的電壓倍增因子可調(diào)整直到6dB。圖7B示出了另一實(shí)施例，在該實(shí)施例中，當(dāng)選擇第一開關(guān)機(jī)制的輸出端口 I和第二開關(guān)機(jī)制的輸出端口 J時，放大器的電壓倍增因子可調(diào)整直到9dB。該實(shí)施例是基于圖2中所示出的實(shí)施例。在圖7B所示出的實(shí)施例中，第五電容C54被安排在第一開關(guān)機(jī)制45的輸出端口 I與第二輸入端口 IN2之間。對應(yīng)地，第六電容C55i皮安排在第二開關(guān)機(jī)制的輸出端口 J與第一輸入端口IN1之間。使用措辭"第五，，和"第六，，電容是為了避免與上述實(shí)施例中所包括的第四電容造成混淆。
當(dāng)選擇輸出端口 I和J時，第一組開關(guān)(第一和第二開關(guān)33和34)將第一電容C41與第五電容C54串聯(lián)連接，并且在輸入端口 IN1和IN2之間與第二和第六電容C42和C55并聯(lián)連接。顯然，第二和第六電容C42和C55也關(guān)于彼此而串聯(lián)連接。由此，在第一和第五電容C41和C54之間以及在笫二和第六電容C42和C55之間劃分輸入端口 IN1和IN2之間的電壓。因此，第一電容C41上的電壓取決于第五電容C54的電容值，而第二電容C42上的電壓取決于第六電容C55的電容值。第五和第六電容C54和C55的電容值越高，第一和第二電容C41和C42上的電壓就分別越高。笫二階段類似于以上所描述的實(shí)施例，即，第二組開關(guān)將第一和第二電容C41和C42與第三電容C43串聯(lián)地連接在輸入端口 IN1和IN2之間。相應(yīng)地，在第二階段，第五和第六電容C54和C55與電路隔離。
參照圖7B和圖9，可以安排附加電容C50、 C51、 C52、 C53與笫三電容C43并聯(lián)，以便調(diào)整低通濾波器的拐角頻率。參照等式(2),拐角頻率現(xiàn)在受第三電容C43和附加電容C50至C53的組合電容的影響。在圖9中，安排附加電容C50至C53成對地與第三電容C43并聯(lián)，并且在附加電容對之間提供開關(guān)61和62。例如，電容C50和C51被安排成關(guān)于彼此是串聯(lián)，而關(guān)于第三電容C43是并聯(lián)，并且在電容C50和C51之間提供開關(guān)61來選擇這對電容。類似地安排電容C52和C53以及開關(guān)62?？梢猿蓪Φ匕才鸥郊与娙輥砭S持混頻器的平衡?？蛇x地，可以在一個附加電容的兩端安排開關(guān)，即，可以利用開關(guān)來替換附加電容C50至C53，并且可以利用電容來替換開關(guān)61和62?？梢跃哂斜葓D7B和圖9中所示出的更多的可與笫三電容C43并聯(lián)連接的附加電容，并且可與第三電容C43并聯(lián)連接的附加電容的數(shù)目可以取決于實(shí)際實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)根據(jù)混頻器的期望放大來控制開關(guān)機(jī)制45和46時，低通濾波器的拐角頻率可以取決于第一和第二開關(guān)機(jī)制45和46的所選擇的輸出端口而變化?？梢赃x擇附加電容C50至C53來補(bǔ)償拐角頻率上的變化。相應(yīng)地，可以由控制開關(guān)才幾制45和46的相同控制器70來控制開關(guān)61和62。
21在屬于在若干頻帶上操作的多^^莫電話的混頻器中可以利用上述用于調(diào)諧拐角頻率的結(jié)構(gòu)，并且可以根據(jù)發(fā)射或接收的無線電信號的帶寬來設(shè)置
拐角頻率。例如，當(dāng)在根據(jù)GSM規(guī)范的信號下工作時，拐角頻率可以被設(shè)置成100kHz，而當(dāng)在根據(jù)WCDMA規(guī)范的信號下工作時，拐角頻率可以被/沒置成2MHz。
總而言之并且參照圖2、圖6、圖7A和圖7B,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器實(shí)現(xiàn)以下操作
1、將輸入信號射頻信號與本地振蕩信號LO進(jìn)行混頻(圖8中的單元38)，由此生成具有以下頻率的輸出信號，即該頻率是輸入信號與本地振蕩信號LO_0和LO—180的頻率之間的差。相應(yīng)地，/ifout=/rf—in-Ao或/if—out"^lct/rf—in 。
2、 a.在混頻過程期間，利用可以在所要求的最小和最大(9.5dB)電
壓倍增因子之間選擇的因子，對輸入信號的電壓電平進(jìn)行倍增?？梢约磿r地選擇該放大，即，電壓倍增因子，由此提供具有AGC功能性的混頻器?？梢允乖摲糯笤?oo和9dB之間是可進(jìn)行選擇的。相應(yīng)地，混頻器還可以操作為無源衰減器。相應(yīng)地，輸出電壓電平可以比現(xiàn)有技術(shù)無源混頻器(不提供放大特征)的輸出電壓電平高達(dá)三倍。
3、在混頻過程期間，對輸入信號進(jìn)行低通濾波。低通濾波的拐角頻率可以通過混頻器中的電容的比值來定義。
雖然以上結(jié)合平衡輸入和輸出端口描述了實(shí)施例，但是，通過并聯(lián)安排兩個平衡無源混頻器結(jié)構(gòu)，并向該并聯(lián)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)的平衡輸入端口提供相反相位的輸入信號，以及還從該并聯(lián)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)的平衡輸出端口獲得相反相位的輸出信號，可以形成采用雙平衡輸入端口和輸出端口的實(shí)施例。在該結(jié)構(gòu)中，可以向并聯(lián)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)的輸入端口輸入相同相位的振蕩信號。可選地，可以向并聯(lián)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)的振蕩信號輸入端口提供相反相位的振蕩信號，并且將該并聯(lián)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)的輸入或輸出端口中的信號安排成相反相位。在進(jìn)一步的可選解決方案中，可以向并聯(lián)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)端口提供(或從其獲得)相反相位的輸入信號、振蕩信號或輸出信號，并且可以利用NMOS
22晶體管來實(shí)現(xiàn)一個結(jié)構(gòu)的開關(guān)，而利用PMOS晶體管來實(shí)現(xiàn)其它結(jié)構(gòu)的開關(guān)。用于安排雙平衡結(jié)構(gòu)的其它解決方案也是可行的。利用雙平衡結(jié)構(gòu)所獲得的優(yōu)勢取決于實(shí)際實(shí)現(xiàn)，但是一般來說，在雙平衡結(jié)構(gòu)的情況下，振蕩信號到輸入端口的漏泄較低。另外，振蕩信號所承受的負(fù)載相對于平衡結(jié)構(gòu)要均衡得更好，并且該特性促進(jìn)了對振蕩信號的正確定相的維持。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器的功能性對應(yīng)于圖8中所示出的框圖。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器通過交替地關(guān)閉和打開開關(guān)31至34，實(shí)現(xiàn)混頻操作(塊38 )、電壓倍增操作(塊39 )和低通濾波(塊40 )操作。唯一的差別是在才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器中的一個塊中實(shí)現(xiàn)了圖8中所示出的三個塊中所實(shí)現(xiàn)的操作。相應(yīng)地，可以利用相同的組件來執(zhí)行這三個操作。
圖IO示出了才艮據(jù)圖2中所示出的本發(fā)明實(shí)施例的混頻器的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。顯然，該實(shí)現(xiàn)具有非常簡單的結(jié)構(gòu)。該實(shí)現(xiàn)具有平衡輸入和輸出端口 IN—1、IN—2、 OUT—l和OUT—2，這在現(xiàn)今的RF集成電路中非常普遍。在接下來描述的實(shí)施例與圖2中所示出的平衡混頻器的實(shí)施例之間的相似性是明顯的。
圖10所示出的實(shí)現(xiàn)中，電容器C1、 C2和C3至C5分別對應(yīng)于圖2的第一、第二和第三電容C41、 C42和C43。換言之，已利用三個電容C3、C4和C5實(shí)現(xiàn)了第三電容C43?？梢赃x擇非常小的電容C3和C4，因?yàn)樗鼈兊闹饕δ苁鞘贡镜卣袷幮盘朙O一l和LO—2衰減，以便防止它們漏泄到輸出端口 ( OUT—1和OUT_2 )。
可以利用MOS晶體管Ql來實(shí)現(xiàn)第一開關(guān)33，并且可以利用MOS晶體管Q2來實(shí)現(xiàn)第二開關(guān)34。這樣實(shí)現(xiàn)晶體管Q1和Q2，從而使得將本地振蕩信號LO—1 (對應(yīng)于LO_0 )應(yīng)用于晶體管Ql和Q2的柵極。相應(yīng)地，晶體管Ql和Q2的柵極被彼此相連。晶體管Ql的源極可以被連接至第二輸入端口 IN—2，并且晶體管Q2的源極可以被連接至第一輸入端口IN—1。晶體管Ql和Q2的漏極被分別連接至第一電容器Cl和第二電容器C2。已經(jīng)利用MOS晶體管Q3和Q4實(shí)現(xiàn)了第三和第四開關(guān)31和32?？梢詫⒌诙袷幮盘朙O—2應(yīng)用于晶體管Q3和Q4的柵極。晶體管Q3的源極可以被連接至電容器C5的笫一端，并且晶體管Q4的源極可以被連接至電容器C5的另一端。晶體管Q3和Q4的漏極可以被分別連接至電容器Cl和C2。
DC電壓源Va可以被連接至MOS晶體管Ql和Q2的柵極?？梢愿鶕?jù)實(shí)現(xiàn)來選擇由電壓源Va所供應(yīng)的DC電壓。DC電壓將晶體管Ql和Q2的襯源(bulk-source)電壓設(shè)置成適當(dāng)電平。在實(shí)踐中，由電壓源Va供應(yīng)的電壓對晶體管Ql和Q2的閾值電壓有影響，并且實(shí)際電壓電平可以取決于第一振蕩信號LO—1的工作循環(huán)(duty cycle)。類似地，如果必要的話，可以向MOS晶體管Q3和Q4的柵極應(yīng)用相同的DC電壓。
例如，可以通過NMOS和/或PMOS晶體管來實(shí)現(xiàn)這些開關(guān)。在所有開關(guān)都是NMOS或PMOS晶體管的情況下，具有相反相位的兩個本地振蕩信號(即，兩個不同的本地振蕩信號)可以被應(yīng)用于混頻器，如上所述。可選地，晶體管Ql和Q2可以是NMOS晶體管，而晶體管Q3和Q4可以是PMOS晶體管?，F(xiàn)在，兩個本地振蕩信號不是必要的?？梢韵蛩械木w管Ql至Q4應(yīng)用相同的本地振蕩信號。晶體管Ql和Q2在本地振蕩信號的正半周期期間被關(guān)閉，而在本地振蕩信號的負(fù)半周期期間被打開。另一方面，晶體管Q3和Q4在本地振蕩信號的負(fù)半周期期間被關(guān)閉，而在本地振蕩信號的正半周期期間被打開。當(dāng)然，Ql和Q2可以是PMOS晶體管，而Q3和Q4是NMOS晶體管。相應(yīng)地，在兩組開關(guān)不被同時關(guān)閉的意義上，第一和第二組開關(guān)的操作可以是互補(bǔ)的。
當(dāng)設(shè)計利用圖10中所示出的電路實(shí)現(xiàn)的SC低通濾波器時，出發(fā)點(diǎn)是以上所描述的等式(2)。由于該實(shí)現(xiàn)涉及RF電路，因此設(shè)計不能單獨(dú)基于等式(2)。在實(shí)現(xiàn)中要考慮的問題包括MOS晶體管Ql、 Q2、 Q3和Q4的導(dǎo)通電阻、在混頻器之前的在先階段(例如，放大器或帶通濾波器)的輸出阻抗、混頻器的負(fù)載的阻抗、本地振蕩信號的脈沖波形和脈沖比、以及由混頻器的組件所引起的各種電容。在圖10中，電阻器Rl、 R2、 R3、 R4和電容器C6、 C7、 C8和C9 對該實(shí)現(xiàn)是特定的，并且被相應(yīng)地進(jìn)行選擇。
圖11示出了利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器的無線電接收機(jī)(或收發(fā) 機(jī))的結(jié)構(gòu)。在混頻器43和44之前，所接收的RF信號可以在帶通濾波器41中被帶通濾波，并且在低噪聲放大器42中被放大。在適當(dāng)選擇本地振蕩信號的相位的情況下，所接收的RF信號被分離成同相(I)分量和正交(Q)分量。具有零度和180度相移的本地振蕩信號LO—0和LO—180 可以#皮應(yīng)用于第一混頻器44，而具有卯度和270度相移的本地振蕩信號 LO—卯和LO—270可以被應(yīng)用于第二混頻器43?？梢愿鶕?jù)上述任何實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)混頻器43和44?；祛l器43和44的被混頻的輸出信號可以在相應(yīng) 的基帶放大器45和46中被進(jìn)一步放大，并且在相應(yīng)的低通濾波器47和 48中^皮低通濾波。在該實(shí)現(xiàn)中，本地振蕩信號的脈沖比可以小于或等于 25/75,以^使防止本地振蕩信號脈沖的重疊。
圖12示出了這樣的實(shí)現(xiàn)，在該實(shí)現(xiàn)中，本地振蕩信號LO—0、 LO一卯、 LO_180和LO_270的脈沖比可以是50/50，這是因?yàn)樵谙鄳?yīng)的混頻器64 和65之前的i文大器62和63在輸入RF端口側(cè)將I分量和Q分量彼此分開。帶通濾波器60和低噪聲放大器61對于所接收的RF信號的I分量和Q分量來說可以是共用的。
圖13示出了這樣的實(shí)現(xiàn)，在該實(shí)現(xiàn)中，可以將相同的本地振蕩信號 LO—0和LO」80應(yīng)用于混頻器74和75這二者。同樣地，帶通濾波器70 和低噪聲放大器71可以在混頻器74和75之前。在混頻器74和75之前的移相器72和73分別將輸入RF信號的相位移動+45度和-45度，由此分離 I分量和Q分量?？蛇x地，移相器72和73可以將輸入信號的相位移動不同的相移，以便在I分量與Q分量之間產(chǎn)生卯度相移。移相器72和73 中的一個甚至可以-陂省略(如果另一個進(jìn)行卯度相移的話)。在混頻器 74和75之后，被混頻的信號被饋送到放大器76和77用于進(jìn)一步放大。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器以及利用該混頻器的無線電收發(fā)機(jī)可以用眾多不同的方式來實(shí)現(xiàn)?；祛l器中的開關(guān)可
25以用GaAs FET晶體管、SOI-CMOS晶體管、二極管等來實(shí)現(xiàn)。舉例來說，可以將混頻器實(shí)現(xiàn)為集成電路或?qū)崿F(xiàn)在印制電路板上。實(shí)際上可以在任何無線電通信設(shè)備中利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器。無線電通信設(shè)備可以是無線電收發(fā)機(jī)或只是無線電接收機(jī)。無線電通信設(shè)備可以是移動電話、全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)、Galileo (伽利略)接收機(jī)、無線局域網(wǎng) (WLAN)收發(fā)機(jī)、Bluetooth (藍(lán)牙⑧)4議機(jī)、FM無線電接收機(jī)、電視信號接收機(jī)(例如，DVB-T或DVB-H) 、 AM接收機(jī)、短波無線電收發(fā)機(jī)，等等。
文中所描述的混頻器向下混頻輸入RF信號，即，將輸入RF信號轉(zhuǎn) 換成基帶。可選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器可以向下混頻輸入信號到中頻(IF)。雖然優(yōu)選地在無線電接收機(jī)中利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器，但是，還可以將該混頻器實(shí)現(xiàn)為將輸入基帶信號轉(zhuǎn)換成RF信號的上變頻混頻器。盡管以上已參照根據(jù)附圖的例子描述了本發(fā)明，然而清楚的是，本發(fā)明并不局限于此，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)以若干方式對其進(jìn)行^"改。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，其包括輸入接口，其包括被配置以便接收平衡輸入信號的平衡輸入端口以及被配置以便接收第一振蕩信號和第二振蕩信號的振蕩信號輸入端口；第一電容；第二電容；第三電容；第一組開關(guān)，其響應(yīng)于所述第一振蕩信號，并且被配置以便響應(yīng)于所述第一振蕩信號，在所述平衡輸入端口的第一輸入端口與第二輸入端口之間連接所述第一電容和所述第二電容；第二組開關(guān)，其響應(yīng)于所述第二振蕩信號，并且被配置以便響應(yīng)于所述第二振蕩信號，在所述第一輸入端口與所述第三電容之間連接所述第一電容，以及在所述第二輸入端口與所述第三電容之間連接所述第二電容；以及輸出端口，其被連接至所述第三電容的端子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中，所述第一電容的第一端被連接至所述第一輸入端口，并且所述第二電容的第一端被連接至所述第二輸入端口，其中，所述第一組開關(guān)被配置以便當(dāng)關(guān)閉時，將所述第一電容的第二端連接至所述笫二輸入端口，以及將所述第二電容的第二端連接至所述第一輸入端口；并且其中，所述第二組開關(guān)被配置以便當(dāng)關(guān)閉時，將所述第一電容的第二端連接至所述第三電容的第一端，以及將所述第二電容的第二端連接至所述第三電容的第二端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中，所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號是相同的振蕩信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其進(jìn)一步包括本地振蕩信號生成器，其被配置以便生成并且向振蕩輸入端口應(yīng)用所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號，其中，所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號具有相反的相位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中，所述裝置被配置以便通過所述平衡輸入端口來接收射頻輸入信號，并且所述本地振蕩信號生成器被配置以便產(chǎn)生所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號，所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號具有適于將所述輸入信號的頻率轉(zhuǎn)換成所期望的目標(biāo)頻率的頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項的裝置，其進(jìn)一步包括可控開關(guān)機(jī)制，其被配置以便當(dāng)所述第一組開關(guān)被關(guān)閉時，取決于由所述裝置在輸入到所述平衡輸入端口的輸入信號上實(shí)現(xiàn)的所期望的電壓倍增因子，在所述第一輸入端口與所述笫二輸入端口之間，串聯(lián)地或者并聯(lián)地連接所述第一電容和所述第二電容。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中，所述開關(guān)機(jī)制被配置以便當(dāng)所期望的電壓倍增因子是二時，在所述第一輸入端口與所述第二輸入端口之間串聯(lián)地連接所述第一電容和所述第二電容，并且當(dāng)所期望的電壓倍增因子是三時，在所述第一輸入端口與所述第二輸入端口之間并聯(lián)地連接所述第一電容和所述第二電容。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7的裝置，其中，所述開關(guān)機(jī)制被進(jìn)一步配置以便在所述第一組開關(guān)被關(guān)閉時，當(dāng)所期望的電壓倍增因子是一時，將所述第一電容的兩端連接至所述第一輸入端口，并且將所述笫二電容的兩端連接至所述第二輸入端口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項的裝置，其中，所述裝置被配置以 ^^到低通濾波器的作用，所述低通濾波器具有的拐角頻率由所述第一電容和所述第三電容的電容值的比值以及所述第二電容和所述第三電容的電容值的比值來相應(yīng)地進(jìn)行定義。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l至9中任何一項的裝置，其中，所述第一電容的第一端被連接至所述第一輸入端口，并且所述第二電容的第一端被連接至所述第二輸入端口，其中，所述第一組開關(guān)包括在所述第一電容的第二端與所述第二輸入端口之間連接的第一開關(guān)，以及在所述第二電容的第二端與所述第一輸入接口之間連接的第二開關(guān)，并且其中，所述第二組開關(guān)包括在所述第一電容的第二端與所述第三電容的第一端之間連接的第三開關(guān)，以及在所述第二電容的第二端與所述第三電容的第二端之間連接的第四開關(guān)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一項的裝置，其進(jìn)一步包括第四電容，其中，所述第一組開關(guān)被配置以便當(dāng)關(guān)閉時，將所述第四電容與所述第一電容和所述第二電容一起串聯(lián)地連接在所述平衡輸入端口的第一輸入端口與笫二輸入端口之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的裝置，其進(jìn)一步包括調(diào)整電路，其被配置以便調(diào)整所述第四電容的電容值，以及控制所述裝置的電壓倍增因子。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任何一項的裝置，其中，所述裝置被進(jìn)一步配置以便通過以下操作而起到電壓倍增器的作用配置所述笫一振蕩信號，以便在所述第一振蕩信號的第一半周期期間關(guān)閉所述第一組開關(guān)并且相應(yīng)地對所述第一和第二電容進(jìn)行充電；以及配置所述第二振蕩信號，以 1更在第二本地振蕩信號的第二半周期期間關(guān)閉所述第二組開關(guān)并且相應(yīng)地將所述第一電容中的電荷連同所述輸入信號一起釋放到所述第二電容，從而對于被充電到所述第一電容和所述第二電容的電壓與所述第一輸入端口和所述第二輸入端口上的電壓進(jìn)行合計。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任何一項的裝置，其具有雙平衡結(jié)構(gòu)。
15. —種包括根據(jù)權(quán)利要求1至14中任何一項的裝置的混頻設(shè)備。
16. —種包括根據(jù)權(quán)利要求1至14中任何一項的裝置的無線電裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的無線電裝置，其中，無線電4議機(jī)被配置以便接收包括同相分量和正交分量的射頻信號，并且所述無線電收發(fā)機(jī)進(jìn)一步包括用于所述同相分量的分立式混頻器以及用于所述正交分量的分立式混頻器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的無線電裝置，其中，應(yīng)用于與所述正交分量相關(guān)聯(lián)的分立式混頻器的振蕩信號的相位和應(yīng)用于與所述同相分量相關(guān)聯(lián)的分立式混頻器的振蕩信號的相應(yīng)相位相差90度，并且其中，本地振蕩信號具有25/75的最大脈沖比。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的無線電裝置，其進(jìn)一步包括在所述分立式混頻器之前的用于每個所述分立式混頻器的分立式放大器，其中，應(yīng)用于與所述正交分量相關(guān)聯(lián)的分立式混頻器的本地振蕩信號的相位和應(yīng)用于與所述同相分量相關(guān)聯(lián)的分立式混頻器的本地振蕩信號的相應(yīng)相位相差卯度，并且其中，所述本地振蕩信號具有50/50的最大脈沖比。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17的無線電裝置，其進(jìn)一步包括在至少一個所述分立式混頻器之前的移相器，其中，在所述至少一個混頻器之前的移相器被配置以便移動所述同相分量和所述正交分量中的至少一個的相位，從而在所述同相分量與所述正交分量之間產(chǎn)生卯度的相位差。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的無線電裝置，其中，相同的本地振蕩信號被應(yīng) 用于兩個分立式混頻器。
22. —種方法，其包括通過平衡輸入端口的第一輸入端口和第二輸入端口來接收輸入信號，并且通過振蕩信號輸入端口來接收第一振蕩信號和第二振蕩信號；在響應(yīng)于第一振蕩信號的第一階段中，在所述平衡輸入端口的第一輸入端口與第二輸入端口之間連接第一電容和第二電容；在響應(yīng)于第二振蕩信號的第二階段中，在所述第一輸入端口與第三電容之間連接所述第一電容，并且在所述第二輸入端口與所述第三電容之間連接所述第二電容；以及獲得所述第三電容上的電壓作為輸出電壓。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其進(jìn)一步包括在所述第二階段，將在所述第一階段中連接至所述第二輸入端口的所述第一電容的第一端連接至所述第三電容；以及在所述笫二階段，將在所述第一階段中連接至所述第一輸入端口的所述第二電容的第一端連接至所述第三電容的第二端。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23的方法，其進(jìn)一步包括在所述第一階段，利用對應(yīng)于所述第一輸入端口和所述第二輸入端口上的電壓的電壓，對所述第一電容和所述第二電容進(jìn)行充電；以及在所述第二階段，將所述第一電容和所述第二電容中的電荷與所述第一輸入端口和所述第二輸入端口上的當(dāng)前電壓一起串聯(lián)地釋放到所述第三電容，從而在所述第三電容上產(chǎn)生電壓，所產(chǎn)生的電壓是在所述第一階段被充電到所述第一電容的電壓、在所述第一階段被充電到所述第二電容的電壓以及在所述第一輸入端口和所述第二輸入端口上的當(dāng)前電壓的總和。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22至24中任何一項的方法，其進(jìn)一步包括將所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號配置成相同的振蕩信號。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22至24中任何一項的方法，其進(jìn)一步包括將所述笫一振蕩信號和所述第二振蕩信號配置成具有相同的頻率和不同的相位。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22至26中任何一項的方法，其進(jìn)一步包括將所接收的輸入信號配置成射頻輸入信號；以及將所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號配置成具有適于將所述射頻輸入信號的頻率轉(zhuǎn)換成所期望的目標(biāo)頻率的頻率。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22至27中任何一項的方法，其進(jìn)一步包括在所述第一階段，取決于所述輸出信號相對于所述輸入信號的所期望的電壓倍增因子，在所述第一輸入端口與所述第二輸入端口之間串聯(lián)地或者并聯(lián)地連接所述第一電容和所述第二電容。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其進(jìn)一步包括在所述第一階段，當(dāng)所期望的電壓倍增因子是二時，在所述第一輸入端口與所述第二輸入端口之間串聯(lián)地連接所述第一電容和所述笫二電容，并且當(dāng)所期望的電壓倍增因子是三時，在所述第一輸入端口與所述第二輸入端口之間并聯(lián)地連接所述第一電容和所述第二電容。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29的方法，其進(jìn)一步包括在所述第一階段，將所述第一電容的兩端連接至所述第一輸入端口；以及當(dāng)所期望的電壓倍增因子是一時，在所述第一階段，將所述第二電容的兩端連接至所述第二輸入端口。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28至30中任何一項的方法，其進(jìn)一步包括在所述第一階段，在所述第一輸入端口與所述第二輸入端口之間串聯(lián)地連接所述第一電容和所述第二電容；以及提供與所述第一電容和所述第二電容串聯(lián)的附加電容，所述附加電容具有才艮據(jù)所期望的電壓倍增因子而確定的電容值。
32. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其進(jìn)一步包括利用所述第一電容、所述第二電容和所述第三電容的電容值來定義低通濾波器的拐角頻率；以及對輸入到所述第一輸入端口和所述第二輸入端口的輸入信號進(jìn)行低通濾波。
33. 根據(jù)權(quán)利要求22至32中任何一項的方法，其進(jìn)一步包括在所述第一階段，在所述第一輸入端口與所述第二輸入端口之間串聯(lián)地連接所述第一電容和所述第二電容；在所述笫一階段，在所述第一電容與所述第二電容之間串聯(lián)地提供第四電容；以及根據(jù)所述輸出信號相對于所述輸入信號的所期望的電壓倍增因子，調(diào) 整所述第四電容的電容值。
34. 根據(jù)權(quán)利要求22至33中任何一項的方法，其進(jìn)一步包括在所述第三電容的情況下交替地對所述第一電容和所述第二電容進(jìn)行充電。
35. 根據(jù)權(quán)利要求22至34中任何一項的方法，所述方法是在具有雙平衡結(jié)構(gòu)的裝置中實(shí)現(xiàn)的。
36. —種設(shè)備，其包括輸入裝置，其包括被配置以便接收平衡輸入信號的平衡輸入端口的第一和第二輸入端口，以及被配置以便接收第一振蕩信號和第二振蕩信號的振蕩信號輸入裝置；用于存儲電荷的第一電容裝置；用于存儲電荷的第二電容裝置；用于存儲電荷的第三電容裝置；第一連接裝置，其在響應(yīng)于所述第一振蕩信號的第一階段中，用于在所述平衡輸入端口的第一輸入端口與第二輸入端口之間連接所述第一電容裝置和所述第二電容裝置；第二連接裝置，其在響應(yīng)于所述第二振蕩信號的第二階段中，用于在所述第一輸入端口與所述第三電容裝置之間連接所述第一電容裝置，并且在所述第二輸入端口與所述笫三電容裝置之間連接所述笫二電容裝置；以及輸出裝置，其用于獲得所述第三電容裝置上的電壓作為輸出電壓。
全文摘要
提供了一種混頻設(shè)備，除了混頻之外，所述混頻設(shè)備還實(shí)現(xiàn)電壓倍增和低通濾波操作。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計混頻器，可以利用相同的組件來實(shí)現(xiàn)這三種操作。所述混頻器包括接收平衡輸入信號的平衡輸入端口(IN1，IN2)，接收第一和第二振蕩信號(LO_0，LO_180)的振蕩信號輸入端口，以及第一(C41)、第二(C42)和第三(C43)電容器。第一開關(guān)裝置(33，34)被安排成響應(yīng)于所述第一振蕩信號(LO_0)，在所述平衡輸入端口的第一(IN1)與第二(IN2)輸入端之間連接第一(C41)和第二(C42)電容器。第二開關(guān)裝置(31，32)被安排成響應(yīng)于所述第二振蕩信號(LO_180)，在第一輸入端(IN1)與第三電容器(C43)之間連接第一電容器(C41)，以及在第二輸入端(IN2)與第三電容器(C43)之間連接第二電容器(C42)。輸出端口(OUT1，OUT2)被連接至第三電容器(C43)的端子。
文檔編號H02M5/32GK101507103SQ200780030738
公開日2009年8月12日申請日期2007年6月26日優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者R·韋伊塞寧申請人:諾基亞公司

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