CN101981813B - 消除振荡器再调制 - Google Patents

Abstract

一种无线发射机(100)，包括：信号发生器(10)，用于产生信号；放大器(50)，用于放大信号；以及相移电路(20)，耦合在信号发生器(10)与放大器(50)之间，并被设置为对信号的相位进行偏移，以消除通过放大信号对信号发生器(10)的再调制。

Description

消除振荡器再调制

技术领域

本发明涉及一种无线发射机，并且涉及一种操作这种发射机的方法。特别地，本发明应用于极性发射机，但不排除应用于其它发射机。

背景技术

在包括振荡器和功率放大器的射频(RF)发射机中，由于功率放大器与振荡器之间的RF耦合会发生振荡器再调制。具体地，这种耦合很可能在发射机中出现，在这种发射机中，在同一集成电路(IC)中或同一器件封装中制造功率放大器和振荡器。由于耦合，输出功率的一部分作为不期望的寄生信号被注入回到振荡器电路中。该寄生信号干扰振荡器的操作，尤其是在寄生信号具有接近振荡频率的频谱范围的情况下，在振荡频率下，振荡器特别敏感。响应于这种近频扰动，对振荡器进行了相位或频率调制。这种现象被称作再调制。在振荡器以基本发送频率或该频率的整数倍运行的发射机中更可能发生再调制。如果振荡器以基本发送频率运行，引起再调制的就是放大器输出信号本身的基频，而如果振荡器以发送频率的n倍运行，则由放大器输出信号的n次谐波引起再调制。

使用极性结构的RF发射机在现代无线通信系统中变得更普遍。例如，在符合GSM和EDGE的标准的移动电话中使用这种极性发射机，但是期望在符合诸如蓝牙、DECT、UMTS、和其他3G蜂窝标准之类的其他标准、WLAN、以及Wimax的产品中逐渐使用极性结构。

极性发射机与卡笛尔发射机相比很少受到振荡器再调制的影响，其中，在极性发射机中，载波频率是在振荡器的频率之后构建的。然而，由于输出信号的幅度变化发生的非恒定包络调制，在极性发射机中还是会发生再调制。

极性发射机的一种形式是“直接”极性发射机，该发射机不具有校正发射机的幅度和频率路径缺陷的反馈回路。在“A Quad-Band8PSK/GMSK Polar Transceiver”，Hietala，A.W.，IEEE Journal ofSolid-State Circuits，vol.41，no.5，May 2006，pp.1133-1141中描述了“直接”极性发射机结构的典型示例。

本发明的目的是消除无线发射机中的再调制。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种无线发射机，包括：

信号发生器，用于产生信号；

放大器，用于放大信号；

相移电路，耦合在信号发生器与放大器之间，并被设置为对信号的相位进行偏移，以消除通过放大信号对信号发生器的再调制。

根据本发明的第二方面，提供了一种操作无线发射机的方法，包括：

通过信号发生器产生信号；

放大信号；

在放大信号之前，对信号进行相移，以消除放大信号对信号发生器的再调制。

通过将发射机的前向路径中的信号的相位偏移适当量，可以降低或消除对发射机输出信号的再调制。

可选地，相移电路适用于提供可调相移，无线发射机可以包括适用于调整相移以降低放大信号对信号发生器的再调制的控制器。这使得能够针对考虑了IC处理变化的单独发射机优化相移，并且在发射机电路性能例如由于温度或电压变化而变化的情况下，在发射机的寿命期间实现反复优化。

可选地，控制器可以包括用于产生放大信号的失真指示的测量设备，并且控制器适用于通过调整相移来减小失真，从而降低再调制。这提供了一种以与发送信号的质量直接相关的方式来优化相位延迟的方式。

可选地，控制器可以适用于调整相移，而同时放大器保持恒定均值输出功率。这简化了最优相移的确定。

可选地，信号发生器可以包括振荡器和分频器，并且信号发生器的再调制可以包括振荡器的再调制。因此，本发明适用于频率不接近振荡器频率的发射机输出信号引起振荡器再调制的情况。

附图说明

参照附图，仅作为示例描述本发明，在附图中：

图1是无线发射机的示意框图；以及

图2是另一无线发射机的示意框图。

具体实施方式

参照图1，示出了包括信号发生器10的发射机100，信号发生器10包括：振荡器14，用于产生振荡器信号；以及分频器16，耦合至振荡器14的输出，用于对振荡器信号的频率进行分频。振荡器14是压控振荡器，并且具有针对第一调制信号的输入12，第一调制信号用于对振荡器信号的频率进行调制。耦合至分频器16的输出的信号发生器10的输出耦合至相移电路20的输入，相移电路12用于对信号发生器10所传递的信号进行相移。

控制器30耦合至相移电路20的输入，相移电路20用于控制相移的程度。相移电路20的输出耦合至混频器40的第一输入，混频器40用于利用在混频器40的第二输入42处提供的第二调制信号对相移电路20所传递的信号进行幅度调制。混频器40的输出耦合至放大器50的输入，放大器50用于在输出52处传递发射机输出信号，用于耦合至未示出的天线。

控制器30包括监控电路32，监控电路32耦合至放大器50的输出52，用于监控发射机输出信号的质量。发射机输出信号的质量可以通过测量输出信号落在期望带宽之外的能量来评估，该能量指示由再调制引起的失真。控制器30可以调整相移以最小化期望带宽之外的能量，从而最小化再调制，或者减小低于目标值的能量，从而将再调制降低至可接受值。

振荡器14的再调制可以由引入至振荡器频率的频率偏移Δf(t)来表征。对于极性发射机，可以根据发射机输出信号的基频或相关谐频的幅度A(t)，将该频率偏移表达为：

Δf(t)＝K*A(t)*sin(Φ)            (1)

其中，Φ是发射机输出信号与振荡器信号之间的相位差。K是与放大器50与振荡器14之间的耦合因子成比例的增益因子，K同样与要再调制的振荡器的内在磁化率成比例。通过调整相位差Φ，sin(Φ)的值可以为零，在这种情况下，频率偏移Δf(t)为零，并消除了再调制。相位差Φ包括相移电路20引入的相移，以及振荡器14与发射机输出52之间的其他发射机电路中固有的相移。因此，选择由相移电路20引入的相移，来确保最小化或至少降低sin(Φ)的值，理想地为零。

控制器30控制相移电路20引入的相移。由于零与最大再调制之间的相移为90°，90°相移与振荡器信号的四分之一周期相对应，优选地，由相移电路20提供的相移至少在该范围上是可控的。可以使用控制器30提供的二进制控制字来数字控制相移电路20。例如，利用3比特二进制控制字，可以以90°/8＝11.25°的递增来提供90°范围的相移。利用这样的递增，所调整的相位根据最优值至多5.625°，从而与其针对90°的最大值相比可以将再调制衰减到至少20*log(sin5.625°)＝-20dB。如上所述，控制器30响应于对发射机输出信号的监控，来控制相移。

可以将具有数字控制的相移电路20实现为耦合至压控延迟元件的数模转换器。压控延迟元件可以以若干公知的方式来实现。典型地，这些方式的操作依赖于通过改变加载电流或与电容并联的电阻来该改变电容节点的充电时间。在“A 900-Mb/s CMOS Data Recovery DLLUsing Half-Frequency Clock”，Maillard，X.等人，IEEE Journal ofSolid-State Circuits，vol.37，no.6，June 2002，pp.711-715，以及在“AWide-Range Delay-Locked Loop With a Fixed Latency of One ClockCycle”，Chang等人，IEEE Journal of Solid-State Circuits，vol.37，no.8，August 2002，pp.1021-1027中描述了CMOS压控延迟元件。

另一种可能的实现方式，相移电路20基于全通滤波器。该方法需要正弦波输入信号，从而尤其适于振荡器14以发射机输出信号的载波的基频运行的结构，从而不需要分频器16。在这种情况下，全通滤波器置于紧邻振荡器之后的位置。

在图2中示出了这样的发射机。输入12、监控电路32、混频器40、第二输入42、放大器和输出52执行针对图1中那些相同编号的元件的相应功能，从而不再进行描述。相移电路20包括如下的全通滤波器。振荡器14具有一对输出，该输出对提供一对相位相差180°的差分振荡器信号。该差分振荡器信号由放大器22进行放大。值为3R/2的第一电阻器以及电容器C以串联方式耦合在放大器22的差分输出之间。值为3R/2ⁱ(i＝0...n-1)的其他电阻器通过开关与第一电阻器并联耦合，开关使得其他电阻器中的每一个能够切换至开路。控制30控制开关以控制其他电阻器中那些电阻器在电路中以及那些是开路。经由缓冲器放大器24，从第一电阻器与电容器C的接合处提供相移电路20的输出。

根据频率ω的函数的全通滤波器的相移是-2·arctan(ωRC)。在由ωRC＝1确定的中心频率的周围，相移随着RC几乎线性变化，变化高达+/-45°。该范围用于通过将组合的电阻从R/2(此时所有电阻器在电路中)切换至3*R/2(此时仅第一电阻器在电路中)来以递增方式切换相位。

尽管已经描述了相移电路20提供可变相移的实施例，但是备选地，该相移电路20可以提供固定相移。在这种情况下，在发射机的设计阶段首先可以使用可变相移来确定所需相移值，然后可以使用提供所需固定相移值的相移电路来制造发射机。

尽管在图1所示的实施例中，相移电路耦合在分频器16与混频器40之间，但是备选地，该相移电路耦合在振荡器14与分频器16之间。

尽管所描述的实施例包括频率调制的提供，但是这对于本发明不是本质的。然而，对于提供频率调制的实施例，应当对振荡器14应用频率调制。

尽管所描述的实施例通过混频器40提供幅度调制，但是备选地，放大器50可以具备应用幅度调制的装置，例如，通过调制放大器50的电源。

发射机的实施例可以包括附加电路，例如，滤波器和上变频级。

除了所描述的那些技术以外的其他技术可以用于评估频谱质量，用于评估发射机输出信号的质量，以及用于评估再调制的程度。

通过阅读本公开，其他变型和修改对于本领域技术人员是显而易见的。这样的变型和修改可以涉及发射机设计现有技术中公知的、以及代替或除了这里已经描述的特征以外使用的等同物和其他特征。

尽管所附权利要求涉及特征的特定组合，但是应理解，本发明的公开范围还包括任何新颖特征或这里显式或隐式或其任何概括方式所公开的特征的任何新颖组合，无论该公开范围是否涉及任何权利要求中当前所要求保护相同发明，以及无论该公开范围是否消除了与本发明相同的任何或全部技术问题。

在分离实施例的上下文中描述的特征同样可以以单个实施例的组合方式来提供。相反，为了简要起见在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地或者以任何适合的子组合来提供。

申请人从而给出了以下通知，在本申请或源自本申请的任何其他申请的审查期间，新的权利要求可以用于陈述这样的特征和/或这样的特征的组合。

为了完备起见，同样阐述了，术语“包括”不排除其他元件或步骤，单个处理器或其他单元可以实现权利要求中引述的若干装置，权利要求中的参考符号不应视为限制权利要求的范围。

Claims (7)

1.一种无线发射机（100），包括：

信号发生器（10），用于产生信号，信号发生器（10）包括振荡器（14）；

放大器（50），用于放大信号；

相移电路（20），耦合在信号发生器（10）与放大器（50）之间，并被设置为对信号的相位进行偏移，以消除通过放大信号对信号发生器（10）的再调制,其中，相移电路（20）适合于提供可调节的相移以调整发射机输出信号与振荡器信号之间的相位差；

控制器（30），适合于调整相移，以降低放大信号对信号发生器（10）的再调制,所述控制器（30）包括用于产生放大信号的失真的指示的测量器件（32），其中，控制器（30）适合于通过调整相移来减小失真，以降低再调制，所述控制器（30）适合于调整相移，而同时放大器（50）保持恒定均值输出功率。

2.根据权利要求1所述的无线发射机（100），其中，信号发生器（10）包括振荡器（14）和分频器（16），信号发生器（10）的再调制包括振荡器（14）的再调制。

3.根据权利要求1所述的无线发射机（100），包括：用于调制信号的调制器（40）。

4.根据权利要求3所述的无线发射机（100），其中，调制器（40）适用于振荡器（14）的频率调制。

5.根据权利要求3所述的无线发射机（100），其中，调制器（40）适用于幅度调制。

6.根据权利要求5所述的无线发射机（100），其中，放大器（50）包括调制器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的无线发射机（100），其中，无线发射机（100）是极性发射机。

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