CN100426658C - 频率转换电路装置及包含该电路装置之移动无线装置 - Google Patents

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Abstract

一频率转换电路装置(14)加以载明，而该电路装置在其输出(2)提供一复合输出信号。该电路包括两个频率混合器(3、4)，而所述频率混合器，一方面，通过一输入信号，以及另一方面，通过一反馈信号而加以驱动，在此例子中，该反馈信号为已除频的输出信号，并且，已经被分解成为一同相分量以及一正交分量。所述的该频率转换电路(14)使得以无关于生产公差并且在频率方面正确无误的方式，而产生处于一输出频率的一信号成为可能，而该信号为一IQ信号的形式，并且额外地，就频率而言，自该输入信号进行去耦合，因此，该频率转换电路(14)特别地适合被用于移动无线收发器中。

Description

频率转换电路装置及包含该电路装置之移动无线装置
技术领域
本发明相关于一频率转换电路装置，以及亦相关于具有该电路装置的一移动无线装置。
背景技术
通常，复合数值(Complex-value)信号处理被用于具有一相对而言较宽的频宽的近代传输以及接收装置(，举例而言，移动无线装置)之中，在此例子中，正交调制器(quadrature modulators)，举例而言，向量调制器(vector modulators)，被用于在该传输方向中进行频率转换，而在接收方向中，举例而言，在一低IF接收器结构中，一局部振荡器信号(LO信号)则会被用于向下混合(down-mix)已接收信号与一相对而言较低的中间频率位准，另外，该局部振荡器信号以及该载波信号必须为复合数值形式，也就是说，包括两个已经相对于彼此而通过90°相位位移的信号分量，的需求，其被负加于具有复合数值信号处理的该传输器以及接收器架构之上，而此型态的直角信号则是会包括一同相(in-phase)信号分量，以及一正交信号分量。
然而，通常习知被用于产生载体信号以及局部振荡器信号的局部振荡器仅会提供所谓的单端信号(single-ended signals)，因此，相位位移器通常会被用于产生仍然需要被用于产生两个直角信号分量的该相位位移，由于该相位位移的正确性会直接影响该接收器的特征数据，特别是关于镜像频率抑制。
此外，在近代的传输以及接收架构中的振荡器，通常并不会在传输频率进行振荡，却是在可以以尽可能少的努力而被转换成为该传输频率的一频率处进行振荡，而此会相关于该传输频率对于，举例而言，一VCO(Voltage Controlled Oscillator，电压控制振荡器)形式的该振荡器的影响可以被减少的优点。
发明内容
本发明的一目的即在于载明一种频率转换电路装置，其提供一复合数值形式的输出信号，并且，于程序中，减少输出频率对于该电路的输入频率的影响，而本发明的另一目的则是在于载明一种具有该电路装置的移动无线装置，且该移动无线装置关于镜像频率抑制、电流需求、以及相位噪声而有所改进。
关于该电路装置，该目的根据本发明并通过一频率转换电路装置而加以达成，该频率转换装置包括：
-一输入端，用于供给处于一输入频率的一输入信号；
-一两个输出端，加以设计，以分接处于一输出频率的(取决于该输入信号的)一复合输出信号，以及包括一同相(in-phase)路径以及一正交路径；
-一第一频率混合器，其具有一连接至该电路装置的该输入端的一第一输入，一第二输入，以及耦接至该电路装置的所述两个输出端其中一个输出端的一输入；
-一第二频率混合器，其具有一连接至该电路装置的该输入端的一第一输入，一第二输入，以及耦接至该电路装置的所述两个输出端中的另一个输出端的一输入；以及
-一分频器，其具有被耦接至该第一频率混合器的该输出的一输入，被耦接至该第二频率混合器的该第二输入的一同相输出，以及被耦接至该第一频率混合器的该第二输入的一正交输出，以供给处于一已除降(divided-down)的输出频率的一信号的一个别信号分量。
依照本发明的原则，处于一输入频率的一输入信号被转换成为处于一输出频率的一输出信号，而其中，该输出频率取决于该输入信号。处于该输出频率的该输出信号为一复合信号的形式，并且，包括彼此正交的一同相分量以及一正交分量，因此，该输出信号的该同相以及该正交分量已经相应地相对于彼此而相位位移通过90°。根据本发明的原则，该输入信号并不会分裂成为每一个皆按照路线到达频率混合器的输入的两个信号路径，而是，依照本发明，该输入信号仅被供给至所述频率混合器的每一个的一输入。再者，来自该两个频率混合器至少其中之一的(处于该输出频率的)该输出信号被馈送至所述频率混合器的所述个别的第二输入，而此对应于本发明利用一分频器而分开此反馈信号的频率的原则，也就是说，将处于该已除降(divided-down)频率的该输出信号供给至该两个频率混合器的该两个输入的原则，在此例子中，由于该分频器具有两个彼此正交的信号输出，因此，该反馈信号以已经相对于彼此而相位位移通过90°的两个信号分量，而被供给至所述频率混合器，结果是，在该两个频率混合器的所述输出的所述信号分量已经相对于彼此而相位位移通过90°，并且，一起形成本发明频率转换器的该所需的IQ输出信号。
依照本发明的原则，将该输入频率自该输出频率进行解耦(decoupling)可以确保小量的努力，此外，由于该频率转换电路的简单设计，因此，所叙述的该频率转换操作存在一低功率消耗以及良好的相位噪声特征，而在此例子中，由于负加于该两个频率混合器的所述线性需求为低，因此，所述频率混合器对该电路的该低功率消耗有所贡献。
来自该电路装置的该复合输出信号可以被用于在一传输路径中，举例而言，在向量调制器中，的递增频率转换，以及被用作为用于递减频率转换的一局部振荡器信号两者，在此例子中，所叙述的该频率转换电路以给予一小量电路复杂度的一高度正确性而进行操作。
根据本发明的原则，所述正交信号分量被直接产生在该输入信号的频率转换期间。在此例子中，该两个频率混合器利用该输出信号会以一已经被分解成为IQ分量的信号的形式出现在其输出的方式而进行驱动，而该频率转换器的该频率反馈路径在此例子中加以使用。依照本发明的原则，该输出信号以及其分量的相位角的正确性并非取决于RC公差，也就是说，积体分量的制造公差，并且，亦无关于频率，此外，两个频率混合器一起具有较一个频率混合器以及一个(通常会被提供，以及，举例而言，一RC全通滤波器的形式的)相位位移器显著为低的一功率消耗。
在该频率转换电路中的该两个频率混合器较佳地为递增频率混合器的形式。
较佳地是，该分频器为具有一除法因子2的分频器的形式。在此例子中，该输入频道对应于1.5倍的该输出频率，也就是说，连接至该频率转换电路的该输入的一振荡器于1.5倍于该所需输出频率进行振荡，而具有一除法因子2的分频器可以在以一特别简单的方法而加以执行。
特别地是，在一较佳实施例中，该分频器为具有两个正交输出的一触发器模块的形式，且每一个输出驱动该两个频率混合器的其中之一。此型态的一触发器在积体无线频率技术中为标准分量，并且，其使得在该反馈路径中(依照本发明的原则)将该频率除以2，以及将该信号分裂成为意欲于驱动该两个频率混合器的正交分量成为可能。
在此例子中，该两个频率混合器其中之一的一输出较佳地被耦接至该触发器的时钟输入，亦达成形成该会受路径的目的。
较佳地是，一用于去耦合该输出信号的该(等)DC分量的装置被个别连接于所述频率混合器的该输出以及该电路的该输出之间，以及因此连接于所述频率混合器其中之一的该输出以及该分频器的该输入之间，而较佳地是，该去耦合该(等)DC分量的装置为一串联电容的形式，并且，抑制依照本发明而可能发生在该输出信号中、以及可能源自于频率混合的所述DC分量。
关于该移动无线装置，该目的通过包括具有上述特征的一电路装置的一移动无线装置而加以达成，其具有：
-至少一意欲于将一所需信号的频率在基频以及一无线电频率之间进行转换的装置，并且，该装置具有一辅助输入，以达成供给处于一载波频率(carrier frequency)的一复合信号的目的；
-一频率产生器，其于一输出提供处于一参考频率的一参考信号；以及
-该频率转换电路装置其输入被耦接至该频率产生器的该输出，以及其输出被耦接至该频率转换装置的该辅助输入。
正如已经指明的，本发明的频率转换电路特别地适用于在移动无线装置中驱动频率转换器、调制器、以及解调制器，在此例子中，一频率产生器，举例而言，一VCO，被连接至该电路装置的该输入，而该电路的该输出则会被连接至用于转换一所需信号的频率的一装置。由于本发明的该频率转换电路适用于在移动无线装置的传输路径以及接收路径两者中驱动频率转换器，因此，该频率转换电路装置的该输出可以被连接至在一传输路径中的一递增频率混合器的一输入，以及连接至在一接收路径中的一递减频率混合器的一输入。
所叙述的移动无线装置使得可以通过很少的复杂度，无关于生产，以及在频率方面正确无误而提供载波频率以及IQ信号形式的局部振荡器频率，以及同时间，利用一所需信号的复合数值信号处理而设计传输及/或接收架构。
附图说明
在图式中：
第1图：其使用一简单的方块图来显示依照本发明原则的频率转换电路的一示范性实施例；以及
第2图：其使用一简单的方块图来显示具有如第1图所显示的一频率转换电路的一移动无线装置的一示范性实施例。
具体实施方式
第1图显示一频率转换频率装置，其具有一输入1，以及一IQ输出2，其中，该输入1为一单端(single-ended)输入的形式，以及，加以设计来供给处于一输入频率的一输入信号sin(3/2ωt)，而该IQ输出2则为一输出端对的形式，以用于分接(tap off)处于取决于该输入频率的一输出频率sin ωt，cos ωt的一复合输出信号，再者，递增频率转换器形式的一第一频率混合器3以及一第二频率混合器4亦加以提供，而所述混合器、4的每一个具有一第一输入，一第二输入，以及一输出，其中，所述频率混合器3、4的所述第一输入被连接至该电路装置的该输入1，以及所述频率混合器3、4的所述第二输入被连接至一反馈路径，此将于之后有更详尽的叙述。另外，一缓冲放大器5，以及一下游串联电容6，被连接至所述频率转换器3、4的每一个的所述输出，而一触发器模块(flip-flop module)7的时钟输入8则是会被连接至该串联电容6耦接至该频率混合器3的输出，再者，该串联电容6耦接至该第一频率混合器3的该输出更进一步被连接至该IQ输出2的一输出端，同样地，被耦接至该第二频率转换器4的该输出的该串联电容6系亦会被连接至该频率转换电路的该IQ输出2的一输出端。至于将该频率除以2的该触发器7，则是具有两个输出，而此两个输出为一0°输出以及一90°输出的形式，并且加以设计，以用于分接已经相对于彼此而相位位移通过90°的两个信号分量，再者，(操作为一分频器的)该触发器7的该两个输出的每一个被连接至该两个频率混合器3、4的每一个的一第二输入。
在该输入1以及该输出2之间的(到目前为止所叙述的)该频率转换电路被提供为参考符号14，而提供一相对应振荡器信号的一频率产生器12被连接至该输入1，以达成供给处于该输入频率sin(3/2ωt)的该输入信号的目的，而且，(一电压控制振荡器12形式的)该频率产生器经由一缓冲放大器10而连接至该输入，另外，在一移动无线装置中的一频率转换器，举例而言，经由另外的缓冲放大器11，而连接至该输出对2(关于此方面，请参阅之后的第2图)。
由于处于输出角频率(angular frequency)ω的一输出信号可以源自该频率转换电路4的所述输出2，因此，一同相(in-phase)路径以及一正交路径可以衍生出一相对应的正弦信号以及余弦信号，其被叙述为sin(ωt)以及cos(ωt)，而所述频率混合器3、4的每一个混合(该触发器7所提供的)一反馈信号以及该输入信号，在此例子中，该反馈信号处于该输出频率的一半，并且，通过在该复合反馈信号的分量中的式子sin(1/2ωt)以及cos(1/2ωt)而加以叙述。若是这些反馈信号分量与在所述频率混合器3、4中的该输入信号进行混合时，则此在所述频率混合器的所述输出造成处于该角频率ω的所述所需频率，并且，另一方面，处于两倍该角频率2ω的额外且不需要的频率分量可以在没有任何问题的情形下，以一简单的方法，通过低通滤波器、或是通过将所述递增混合器设计为抑制镜像频率的混合器、或是通过对熟习无线频率技术的人而言所熟知的方法而加以抑制。
该不具一RC全通滤波器(all-pass filter)的简单设计使得产生如第1图所示的本发明的频率转换电路成为可能，而使得其能具有一低功率消耗、一高频率正确性、以及大部分不受制于程序公差，此外，该输出频率自该输入频率去耦合(decoupled)，正如所述，因此而避免该输出频率对于该振荡器12的影响，而由于不需要一RC全通滤波器，因此，该显示于第1图中的电路的功率消耗相对而言为低。
第2图显示在一移动无线装置中的该频率转换电路14(显示在第1图中者)的一应用实例。该移动无线装置具有一传输路径以及一接收路径，其中，一递增频率转换器15加以提供于该传输路径之中，而一递减频率转换器15则是被提供该接收路径之中，而且所述转换器的每一个皆加以设计，以用于处理复合的所需信号。在该传输路径之中，该频率转换器15经由一基本信号路径而被连接至会提供一基频调制信号BB-TX的一数字信号处理器17的输出，而该频率转换器15的输出则是会被耦接至一双工单元18，且该双工单元18则会再被连接至一天线19，更甚者，该双工单元18被连接至于该接收路径中的一递减频率转换器16的输入，而该递减频率转换器16则依次会经由基频信号处理路径而被连接至该数字信号处理器单元17的输入，以达成供给一已调制基频信号BB-RX的目的。另外，用于处理所述所需信号的所述频率转换器15、16的每一个具有一辅助输入，以达成供给一载体信号、或是一局部振荡器信号的目的，而该信号乃是通过一频率产生器12而加以产生，并且，在该频率转换电路进行调适，因此，为了这个目的，该频率调适电路14的该输入1被耦接至该频率产生器12的该输出，而该频率调适电路14的该输出2则是会被连接至所述频率混合器15、16的每一个的一辅助输入。
在第2图中所显示的该收发器，由于所述频率混合器3、4的低功率消耗与高频率正确性，以及仅占用小量的芯片表面积，以及负加于该频率混合器上的低线性需求的事实，而特别地适合于大量生产。
参考符号列表
1   Input                         输入
2   IQ output                     IQ输出
3   Frequency mixer               频率混合器
4   Frequency mixer               频率混合器
5   Amplifier                     放大器
6   Capacitor                     电容
7   Frequency divider             分频器
8   Clock input                   时钟输入
10  Amplifier                     放大器
11  Amplifier                     放大器
12  VCO                           VCO
14  Frequency conversion circuit  频率转换电路
15  Step-up mixer                 递增混合器
16  Step-down mixer               递减混合器
17  Digital signal processing     数字信号处理
18  Duplexing unit                双工单元
19  Antenna                       天线

Claims (8)

1.一种频率转换电路装置，其具有：
-一输入端(1)，其用于供给处于一输入频率的一输入信号；
-两个输出端(2)，其用于分接处于一取决于该输入频率的输出频率的一复合输出信号，以及包括一同相路径以及一正交路径；
-一第一频率混合器(3)，其具有与该电路装置的该输入端(1)连接的一第一输入，一第二输入，以及与该电路装置的所述两个输出端(2)其中一个输出端耦接的一输出；
-一第二频率混合器(4)，其具有与该电路装置的该输入端(1)连接的一第一输入，一第二输入，以及与该电路装置的所述两个输出端(2)中的另一个输出端耦接的一输出；以及
-一分频器(7)，其具有与该第一频率混合器(3)的该输出耦接的一输入，与该第二频率混合器(4)的该第二输入耦接的一同相输出，以及与该第一频率混合器(3)的该第二输入耦接的一正交输出，以供给处于一已除降的输出频率的一信号的一个别信号分量。
2.根据权利要求第1项所述的电路装置，其特征在于，
该分频器(7)为具有一除法因子2的分频器的形式。
3.根据权利要求第1或第2项所述的电路装置，其特征在于，
该分频器(7)包括具有形成该分频器(7)的所述同相以及正交输出的一零度输出以及一90度输出的一触发器。
4.根据权利要求第3项所述的电路装置，其特征在于，
该触发器具有形成该分频器(7)的该输入的一时钟输入。
5.根据权利要求第1项所述的电路装置，其特征在于，
一用于去耦合该电路装置的输出信号的所述DC分量的装置(6)被连接于该第一频率混合器(3)的该输出以及该分频器(7)的该输入之间。
6.根据权利要求第1项所述的电路装置，其特征在于，
一用于去耦合该电路装置的该输出信号的所述DC分量的装置(6)被连接至该第二频率混合器(4)的该输出。
7.根据权利要求第5或第6项所述的电路装置，其特征在于，
该用于去耦合所述DC分量的装置(6)为一电容器。
8.一种包括具有如权利要求第1至第7项中任一项的特征的电路装置的移动无线装置，其包括：
-至少一意欲于将一所需信号的频率在基带以及一无线电频率之间进行转换的装置(15，16)，且该装置(15，16)具有一辅助输入，以达成供给处于一载波频率的一复合信号的目的；
-一频率产生器(12)，其于一输出提供处于一参考频率的一参考信号；以及
-该频率转换电路装置(14)，其输入被耦接至该频率产生器(12)的该输出，以及其输出被耦接至该频率转换装置(15，16)的该辅助输入。
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