CN102904529B - 下变频器 - Google Patents

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Abstract

一种下变频器，用于接收多频带射频信号(RF)和本地振荡器信号(fLO)。所述下变频器包括分频器(205a；205b)和外差接收链(200a；200b)。分频器(205a；205b)配置为对本地振荡器信号(fLO)进行分频，并提供多个不同的分频本地振荡器信号(f1a，f2a；f0b，f1b，f2b)。外差接收链(200a；200b)包括第一级混频器(202a；202b)和多个第二级混频器(203a，204a；203b，204b)。第一级混频器(202a；202b)，配置为将多频带射频信号(RF)与本地振荡器信号(f0a)或分频本地振荡器信号(f0b)混频，以产生第一中频信号。每个第二级混频器(203a，204a；203b，204b)配置为将第一中频信号(IF0)与分频本地振荡器信号(f1a，f2a；f1b，f2b)混频，以产生第二中频信号(IF1，IF2)，每个第二中频信号表示来自多频带射频信号(RF)的频带。分频器(205a；205b)配置为向每个第二级混频器(203a，204a；203b，204b)提供不同的分频本地振荡器信号(f1a，f2a；f1b，f2b)。

Description

下变频器
技术领域
本公开涉及下变频器领域，具体地而非排他地，涉及一种使用本地振荡器信号对多频带射频信号进行下变频的下变频器。
背景技术
在现有的多通道接收机设备(如，卫星电视接收机)中，每个下变频过程需要单一电子谐振振荡器(DRO)担当本地振荡器。这意味着对于具有3个频带组的Ka频带来说，需要3个DRO。类似地，对于Ku频带的下变频，需要2个DRO。因此，组合的Ka和Ku频带转换器需要5个单独的DRO。这些DRO产生中心频率不同的拍频。这些拍频或这些拍频的谐波可能落在中频(IF)频带内，并且可能引起严重的缺陷。此外，在现有技术方案中，由于下变频方案，镜像频带(image frequency band)可以接近于期望的频带。这意味着可能需要高阶滤波。为了避免干扰问题，现有技术方案趋向于由分立的组件构造而成。
发明内容
本发明的一方面涉及一种下变频器，用于接收多频带射频信号和本地振荡器信号，所述下变频器包括：
分频器，配置为对本地振荡器信号进行分频，并提供多个不同的分频本地振荡器信号；以及
外差接收链，包括：
第一级混频器，配置为将多频带射频信号与本地振荡器信号或分频本地振荡器信号混频，以产生第一中频信号，
多个第二级混频器，每个第二级混频器配置为将第一中频信号与分频本地振荡器信号混频，以产生第二中频信号，每个第二中频信号表示来自多频带射频信号的频带，
其中，分频器配置为向每个第二级混频器提供不同的分频本地振荡器信号。
对本地振荡器信号进行分频以提供多个振荡器信号并且每个振荡器信号针对一个混频器是一种有效的方法，该方法产生可以用于将接收到的射频信号下变频成表示不同频带的信号。这可以减少对现有技术实现中所需的附加的体积庞大并且昂贵的本地振荡器组件的需要。
通过在不同的频率下提供每个本地振荡器信号，使得可以减小或最小化频带之间的干扰。这种设计所实现的干扰的减小使得可以将多频带下变频器实现在单一集成电路上，而不是实现为多个分立的组件。
每个第二中频信号可以包括L频带内的频率。L频带可以是在大约0.95和大约2.15GHz之间的频带。
下变频器还可以包括多个外差接收链。每个外差接收链可以配置为接收同一组多个不同的分频本地振荡器信号。单独的外差接收链可以例如单独处理水平极化的信号、垂直极化的信号、左极化的信号或右极化的信号。该实施例中的每个接收链共享分频器，并且接收相同的本地振荡器信号，可以消除本地振荡器组件的重复(duplication)。
分频器可以向每个混频器提供不同的分频本地振荡器信号。备选地，分频器可以向多个不同的外差接收链提供同一组分频本地振荡器信号。多个外差接收链的提供在以下应用中可以是有利的：在这些应用中，频带包含正交极化的信号，例如水平极化的信号和垂直极化的信号。在这种情况下，向多个外差接收链提供相同的分频本地振荡器信号可以允许简化分频器的设计。
本地振荡器信号的频率可以是分频本地振荡器信号的频率的整数倍。如果本地振荡器信号的频率可以是分频本地振荡器信号的频率的整数倍，即，分频本地振荡器信号是通过将本地振荡器信号除以整数而产生的，则可以减小或消除不同混频器之间的拍频。
本地振荡器信号的频率可以等于分频本地振荡器信号的频率乘以2的整数次幂(2n)。这可以允许使用二进制计算(binary counting)电路来产生各种分频信号。这可以体现出电路设计的明显简化。
下变频器还可以包括：一个或多个滤波器，耦合在第一级混频器与第二级混频器中的一个或多个之间。所述滤波器可以是带通滤波器。所述滤波器可以配置为阻止频率不与相关联的第二中频信号的频带相对应的信号。
下变频器还可以包括：滤波器，耦合在用于接收射频信号的射频电路的输入和配置为接收射频信号的第一级混频器的输入之间。所述滤波器可以配置为阻止频率不与相关联的第二中频信号的频带相对应的信号。
下变频器还可以包括：一个或多个滤波器，配置为对第二中频输出信号中的一个或多个进行滤波，以阻止频率不与相关联的第二中频信号的频带相对应的信号。所述滤波器可以是带通滤波器。
下变频器内的任何滤波器都可以是多相滤波器。
下变频器还可以包括：放大器，配置为将射频信号放大并提供至第一级混频器。
本地振荡器信号频率可以是固定频率信号。本发明的实施例可以配置为使得本地振荡器信号频率是固定的，而不像在现有的超外差接收机中那样本地振荡器频率根据期望的频带而变化。在一些应用中，多信道接收机可能需要恒定地调谐到多个固定的频率。这些情况的示例在移动通信基站中很常见。在这些情况下，本发明可以提供一种解决方案，在该方案中可以使用单一的固定频率本地振荡器同时接收多个频带。
每个分频本地振荡器信号可以是固定频率的。尽管在一些应用中分频器可以配置为提供可变的分频本地振荡器频率，然而对于具有固定信道需求的应用来说，通过向不同混频器提供固定频率的分频本地振荡器信号可以简化分频器的实现。
本发明的另一方面涉及一种无线电电路，包括：本文公开的任意下变频器；以及本地振荡器信号发生器。
本发明的另一方面涉及一种将射频信号下变频成多个中频信号的方法，所述方法包括：
接收多频带射频信号和本地振荡器信号；
将从射频信号中得到的信号与从本地振荡器信号得到的信号混频，以获得第一中频信号；
将从本地振荡器信号得到的信号的频率除以第一因子，以获得第一分频本地振荡器信号；
将第一中频信号与第一分频本地振荡器信号混频，以获得第一输出中频信号；
将从本地振荡器信号得到的信号的频率除以第二因子，以获得第二分频本地振荡器信号，其中所述第二因子与第一因子不同；以及
将第一中频信号与第二分频本地振荡器信号混频，以获得第二输出中频信号，
其中，第一输出中频信号和第二输出中频信号表示来自多频带射频信号的频带。
附图说明
下面参考附图，通过说明性示例实施例来更详细地描述本发明，附图中：
图1a和1b示出了在Ku和Ka频带中工作的现有技术下变频器的功能图；
图2a和2b示出了本发明的下变频期间产生的镜像信号的频率分布；
图3a和3b示出了本发明的两个实施例；
图4示出了根据本发明的实施例，其中示出了针对Ka频带系统的示例工作频率的细节；
图5a、5b和5c进一步示出了图4的实施例，其中示出了针对Ka频带(图5a和5b)系统以及针对Ku频带(图5c)系统的示例工作频率的细节；
图6示出了用于本发明的分频器的功能图；以及
图7示出了使用多相位滤波来实现的本发明的实施例。
具体实施方式
本文公开的本发明的一个或多个实施例使得可以集成一种在多个频带下同时执行下变频的系统。本发明的实施例可以使用两级外差(heterodyne)频率转换。第一级频率转换将输入信号下变频到中频(IF)频带。然后将中频频带下变频到多个并行的其他频带。可以使用分频器从单一本地振荡器信号得到提供给各个混频器的全部本地振荡器信号。本发明的各种实施例使用扩展性(多)相位滤波来去除相邻频带的镜像和/或衰减。外差混频实现了IF下宽松的频率间隔，这可以使能以更低阶的滤波器来进行滤波。更低阶的滤波可以是有利的，因为这些滤波器可以具有更低的复杂度，可以在更低的频率下滤波，并且可以对于组件分散更不敏感等等。
一些实施例可以应用于卫星低噪声模块转换器(LNB)市场。这些架构计划可以用作当前在Ka频带应用中使用的TFF1014LNB下变频器的替代。
已知的下变频器，无论是工作在Ka频带还是Ku频带，均使用离散电介质谐振器振荡器(DRO)，从而允许这些下变频器执行从Ka和/或Ku频带向中频(IF)频带的直接下变频，所述中频(IF)频带在950MHz和2.15GHz之间。
卫星Ka频带包含3个子频带：额外频带(EB：18.2-19.2GHz)、低频带(LB：19.2-20.2GHz)和高频带(HB：21.4-22GHz)。按照两个极化(左和右)传输这三个子频带。
卫星Ku频带包含两个子频带：低频带(LB：10.7-11.7GHz)和高频带(HB：11.7-12.75GHz)。按照两个极化(水平和垂直)上传输这两个子频带。
图1a示出了通用四低噪模块下变频器(LNB，universal QuadLow-Noise-Block-down-converter)。该LNB针对每个极化(对于Ku频带的水平和垂直，对于Ka频带的左和右)，对Ka频带中的三个子频带和Ku频带中的两个子频带向第二中频频带进行下变频，第二中频频带也称作L频带(带宽为0.95-2.15GHz)。
图1a所示的四LNB可以管理多达4个用户，并且可以使每个用户能够独立地并且同时地从所有接收到的子频带当中选出一个子频带。例如，可以使用电视机顶盒(STB)来进行频道选择。
图1b示出了现有技术的下变频器的框图。该下变频器实现了图1a所示的四LNB的功能。
典型地，在现有技术方案中的噪声等级处于亚-dB范围内。通常，由低噪声放大器(LNA)来执行第一放大，所示低噪放大器是以化合物半导体技术来实现的，即pHEMT GaAs。
传统的以及现有技术的架构使用5个本地振荡器(LO)来执行直接下变频。对于Ku频带，LO发生器工作在9.75GHz(LB)和10.60GHz(HB)。对于Ka频带，这些工作频率是17.1GHz(EB)、18.1GHz(LB)和20.35GHz(HB)。
图1b的框图示出了在10.70GHz和12.75GHz之间的频率下垂直极化的Ku频带信号(v)和水平极化的Ku频带信号(h)以及在19.20GHz和22.00GHz之间的频率下右极化的Ka频带信号(r)和左极化的Ka频带信号(1)向四个不同输出通道171、172、173、174的转换。每个输出通道171、172、173、174具有相同的额定输出带宽(在950MHz和2150MHz之间)。
图1b所示的下变频过程是多步过程。首先，将v-Ku、h-Ku、r-Ka和1-Ka信号单独馈送至相应的低噪声放大器101、102、103、104，低噪放大器101、102、103、104工作在射频频率下。将每个低噪声放大器101、102、103、104的输出馈送至四个信号分配器(signal splitter)111、112、113、114中的一个。每个信号分配器111、112、113、114具有两个输出信号。
对于过程中的下一级需要8个混频器121-128。针对Ku频带提供四个混频器121-124，针对Ka频带提供四个混频器125-128。混频器121-128是成对布置的。每一对混频器121-128从四个本地振荡器131-134中的一个接收信号。图1b所示的本地振荡器131-134针对Ku频带混频器121-124产生处于9.75GHz的信号131和10.60GHz的信号132，针对Ka频带混频器125-128产生处于18.1GHz的信号133和20.35GHz的信号134。
在Ku频带路径中的两对混频器121-122、123-124每一个均具有：混频器121、123，接收来自v-Ku信号分配器111的信号；以及混频器122、124，接收来自h-Ku信号分配器112的信号。类似地，在Ka频带路径中的两对混频器125-126、127-128每一个均具有：混频器125、127，接收来自r-Ka信号分配器113的信号；混频器126、128，接收来自l-Ka信号分配器114的信号。
8个混频器121-128将它们相应的输出提供至8个相应的中频(IF)放大器141-148。8个IF放大器141-148将放大后的信号馈送至开关矩阵(8×4)150。开关矩阵150确保四个输出通道171-174中的任何一个都可以独立于其他输出通道171-174来接收输入RF信号(v-Ku，h-Ku，r-Ka or1-Ka)中的任何一个。在开关矩阵150和每一个输出通道171-174之间设置另一个IF放大器级161-164。
图1b中现有技术方案使用的频率计划的显著问题是拍频的产生。例如，9.75GHz和10.60GHz的本地振荡器信号引起850MHz的拍频，对于该拍频的二次谐波是1.7GHz。这种假音(spurious tone)直接落入IF频带。对于1GHz的拍频也同样如此。此外，20.35GHz LO接近10.60GHzLO 132的二次谐波，这可能引起牵引效应(pulling effect)。当相同管芯上的振荡器位于彼此靠近的位置时，发生牵引效应。在这种情况下，LO源之一可能干扰其他振荡器，从而使其他振荡器的谐振频率偏移。
本发明的实施例可以提供一种系统和频率计划，其中可以从单一振荡器频率得到系统所需的所有LO频率。当选择外差下变频架构时，可以使用单一锁相回路(PLL)。在一个示例中，本地振荡器可以被选择为针对Ka频带是16.2GHz，针对Ku频带是8.1GHz(16.2GHz除以2)。
图2a示出了根据本发明实施例的Ka频带下变频频谱。图3a、3b和图4示出了用于实现图2a的下变频频谱的本发明实施例。
图2a示出了使用16.2GHz的LO信号频率152a(图2a的第二条线152所示)在18.2-22GHz范围内的频率下对Ka频带的EB 151a、LB 151b和HB 151c进行下变频。这种下变频产生了2-5.8GHz的IF1频带154a-154c(底部的线154所示)。因此，镜像频率153a-153c在10.4-14.2GHz之间(第三条线153所示)。
从图2a中的说明可以清楚地看出外差转换的优点：与直接转换可实现的频率间隔相比，镜像频率153a-153c和期望频率154a-154c之间的频率间隔要大得多。镜像频率153a-153c和期望频率154a-154c之间的频率间隔的改善使得更容易执行对镜像内容的滤波。例如，可以在低噪放大器(LNA)之后实现的简单带同滤波器能够执行该功能，并提供足够的衰减以使单边带(single-side band)噪声几乎等于双边带(double side-band)噪声，从而导致对于下变频器的低噪声等级。
该下变频过程中的第二步骤是将获得的IF频带(IF1)转换到第二IF频带(IF2)。第二IF频带(IF2)对应于图2所示的L频带。图2a未示出与该下变频相关的频率。可以使用4.05GHz(HB)、2.025GHz(LB)和1.0125GHz(EB)的本地振荡器频率来实现该下变频转换过程中的第二步骤。这些频率是与16.2GHz整数相关，16.2GHz在电路实现方面是有利的。在该示例中，利用偶数分母对本地振荡器频率152a进行整除，以获得针对Ka频带的所有所需的本地振荡器频率。表1中提供了针对该下变频方案的相应频率。
表1：频率计划Ka-频带
  Ka频带   RF(GHz)   IF1(GHz)   IF2(GHz)   镜像(GHz)
  EB   18.2-19.2   2-3   0.9875-1.9875   -0.975-0.025
  LB   19.2-20.2   3-4   0.975-1.975   0.05-1.05
  HB   21.4-22   5.2-5.8   1.15-1.75   2.3-2.9
可以使用IF下的精细滤波来防止与镜像和假音有关的问题。应注意，通过这种转换方案，利用16.2GHz的LO信号频率152a将美国使用的频带17.2-18.2GHz直接转换到1-2GHz。这是有利的，因为其也落入L频带之内。
图2b示出了根据本发明实施例的Ku频带下变频，其使用与图2a相似的技术。图2b的下变频与图2a的不同之处在于使用了LO频率8.1GHz的第一转换。再次，图3a、3b和图4示出了用于实现图2b的下变频的示例电路。
图2b示出了如何使用频率为8.1GHz的LO信号156a(图2中的第二条线156所示)在10.7-12.85GHz的频率下对Ku频带的LB 155a和HB 155b进行下变频。这种下变频产生2.6-4.65GHz的IF1频带158a-158b(底部的线158所示)。因此，镜像频率157a-157b在3.4-5.5GHz之间(第三条线157所示)。
下变频中的第二步骤包括：将本地振荡器频率2.7GHz(对于HB)和1.62GHz(对于LB)与IF1混频，以获得IF2。在表2中提供了所有相应的频率。注意，2.7GHz等于8.1GHz/3，1.62GHz是8.1GHz/5。即，可以采用本地振荡器频率152a的奇数整除来获得针对Ku频带的所有所需的本地振荡器频率。
表2：频率计划Ku频带
 Ku-band   RF(GHz)   IF1(GHz)   IF2(GHz)   镜像(GHz)
 LB   10.7-11.7   2.6-3.6   0.98-1.98   -0.36-0.64
 HB   11.7-12.75   3.6-4.65   0.9-1.95   0.75-1.8
从表2可以看出，频带HB是有问题的，因为其不能完全被下变频到L频带(0.95-2.15GHz)。在该示例中HB的IF2的下限是0.9GHz，而L频带的下限是0.95GHz。因此，HB的50MHz的频率范围落入L频带之外。
当前使用的标准并不允许系统在RF下对LB和HB之间的分配(split)进行偏移。防止错误频率映射的选择之一是使用不同的频率或执行大于50MHz的另一偏移。如果要针对Ku频带下变频使用完全不同的频率计划，则一种选择是使用处于9.1GHz的第一LO以及0.65GHz(LB，除以14)和1.51667GHz(HB，除以6)的IF音(tone)。这实现了如表3给出的备选频率计划。
表3：备选频率计划Ku频带
 Ku-band   RF(GHz)   IF1(GHz)   IF2(GHz)   镜像(GHz)
 LB   10.7-11.7   1.6-2.6   0.95-1.95   -1.3--0.3
 HB   11.7-12.75   2.6-3.65   1.0833-2.1333   -0.6167-0.4333
然而使用该频率计划需要两个锁相回路(PLL)。尽管如此，仍然可以认为这是优选的，以实现复杂的分数分频器(complex fractionaldivider)，从而使用单一PLL实现表1和表3的频率计划。PLL可以基于运行在16.2GHz和9.1GHz下的VCO。该示例中的频率间隔使得：由于18.2GHz和16.2GHz之间的频率距离以及非整数关系，甚至9.1GHz的二次谐波(18.2GHz)都不会拉动VCO在16.2GHz下运行。
图3a和3b示出了根据本发明的两个实施例。
图3a的实施例包括本地振荡器201a、三个混频器202a-204a和分频器205a。
混频器的布置定义了“外差接收链”200a。在图3a的外差接收链200a内，第一级混频器202a将接收到的RF信号与从本地振荡器201a直接馈送的信号f0a混频。在该示例中，f0a等于本地振荡器频率fLO。第一级混频器202a提供第一中频信号IF0作为输出。
分频器205a还接收本地振荡器信号fLO。分频器205a产生信号f1a、f2a，信号f1a、f2a是从来自本地振荡器201的信号fLO得到的。可以由分频器使用公式fij＝fLO/nij来产生信号f1a、f2a，其中，j和i是虚拟变量，在该示例中j＝a。“n”的值可以属于正整数集合。信号f0a、f1a、f2a分别处于不同的频率。
将来自第一级混频器202a的输出的第一中频信号IF0作为输入信号提供至两个第二级混频器203a、204a。第二级混频器203a将第一中频信号IF0与来自分频器205的信号f1a混频，以产生输出中频信号IF1。第二级混频器204a将第一中频信号IF0与来自分频器205的信号f2a混频，以产生输出中频信号IF2。
图3b示出了外差接收链200b内的三个混频器202b-204b，这三个混频器202b-204b的布置方式与图3a中的混频器202a-204c相同。
然而，本地振荡器201b和分频器205b的布置与图3a的布置不同。
在图3b中，分频器205b从本地振荡器信号fLO获得针对混频器202b-204b的所有信号f0b、f1b、f2b。这种布置可以允许在保持与其他信号频率f1b、f2b的固定关系的同时由分频器设置频率f0b。
图4说明了可以如何使用本发明的实施例来同时对Ka频带中的多个通道进行下变频。该示例包括两个对称的外差接收链300a、300b。一个外差接收链300a可以用于对水平极化的Ka频带(h-Ka)信号进行下变频，而另一个接收链300b可以用于对垂直极化的Ka频带(v-Ka)信号进行下变频。每个外差接收链300a、300b包括第一级混频器302a、302b以及(在该示例中)三个第二级混频器303a、304a、306a、303b、304b、306b。尽管图4中未示出，然而应该理解的是向分频器305提供16.2GHz的本地振荡器信号。
图5a示出了图4的用于对水平极化的Ka频带进行下变频的外差接收链300a的其他细节。
图5a的实施例使用外差混频的概念来利用16.2GHz的LO信号频率产生在2GHz和5.8GHz之间的第一IF信号(IF1)。下变频过程的第一级由第一级混频器402来实现，第一级混频器402经由放大器407a和带通滤波器407b接收Ka频带射频(RF)信号(18.20-22.00GHz)。放大器407a和带通滤波器407b可以在Ka频带内提供选定的频率灵敏度。对于从接收到的RF信号的较大频率范围中选出期望的RF频带来说，滤波器407b可以是必要的。
第一级混频器402将RF信号与分频器405提供的16.2GHz本地振荡器信号混频。应该理解的是在一些示例中，16.2GHz信号可以是没有分频的本地振荡器信号。第一级混频器402的输出包含带宽为2-5.8GHz的第一中频信号。将第一中频信号馈送至多个第二级混频器403、404、406，每个第二级混频器属于第二级下变频过程的不同分支，并且提供第二中频频率。图5a所示的示例具有三个分支，每个分支针对高频带(HB)、低频带(LB)和额外频带(EB)之一。
配置用于输出高频带(HB)信号的HB第二级混频器403经由滤波器408从第一级混频器402接收第一中频信号。滤波器408是通带为5.2-5.8GHz的带通滤波器。HB第二级混频器403将滤波后的第一中频信号与分频器405提供的4.05GHz(LO/4)信号混频。HB第二级混频器403的输出是带宽为1.15-1.75GHz的第二中频信号，也称作输出中频信号。在该示例中由带通滤波器410对输出中频信号进行进一步滤波。在一些实施例中，带通滤波器410具有与输出中频信号相同的额定带宽，并且可以提供进一步的频率选择性。
配置用于输出低频带(LB)信号的LB第二级混频器404经由滤波器409从第一级混频器402接收第一中频信号。滤波器409是通带为3-4GHz的带通滤波器。LB第二级混频器404将滤波后的第一中频信号与分频器405提供的2.025GHz(LO/8)信号混频。LB第二级混频器404的输出包含带宽为0.975-1.975GHz的输出中频信号。在该示例中由带通滤波器411对输出中频信号进行进一步滤波。在一些实施例中，带通滤波器411具有与输出中频信号相同的额定带宽，并且可以提供进一步的频率选择性。
在该示例中，配置用于输出额外频带(EB)信号的EB第二级混频器406直接从第一级混频器402的输出接收第一中频信号。备选地，可以在第一级混频器402的输出与EB第二级混频器406的输入之间实现滤波器。在这种情况下，滤波器可以具有2-3GHz的通带。EB第二级混频器406将滤波后的第一中频信号与分频器405提供的1.0125GHz(LO/16)信号混频。EB第二级混频器406的输出包含带宽为0.9875-1.975GHz的输出中频信号。在该示例中由带通滤波器412对输出中频信号进行进一步滤波。带通滤波器412具有0.9875-1.975GHz的通带。
图5b示意性地示出了与图5a的电路执行相似下变频过程的电路。在该示例中，滤波器453位于第一级混频器422的输出与第二级混频器446的输入之间。第二级混频器446与图5a中的EB第二级混频器406有关。滤波器453具有2-3GHz的通带。
图5c示出了本发明的备选实施例，适于用作Ku频带下变频器。该实施例中的外差接收链420包括第一级混频器422和两个第二级混频器423、424。
第一级混频器422经由放大器427a和滤波器427b接收频率为10.7-12.75GHz的RF输入。放大器427a和滤波器427b组件具有与它们的等价物(以上关于图5描述的放大器407a和滤波器407b)相似的功能。滤波器407b可以用于通过滤除在以8.1GHz LO处理10.75GHz-12.75Ghz RF频带时出现的3-5.5GHz镜像，来实现低噪声数(例如，单边带可以变成双边带)。图2b示出了这些镜像频率。
第一级混频器422也从分频器425接收8.1GHz的本地振荡器信号。第一级混频器422提供在频带2.6-4.65GHz内的第一中频信号。
外差接收链420的第一分支包括HB第二级混频器423和滤波器428。滤波器428耦合在第一级混频器422的输出与第二级混频器423的输入之间。滤波器428是通带为3.6-4.65GHz的带通滤波器。HB第二级混频器423还接收从分频器425输入的2.65GHz(适于高频带Ku频带信号)本地振荡器信号。HB第二级混频器423产生频率为0.95-2GHz的输出中频信号。
外差接收链420的第二分支包括LB第二级混频器424和滤波器429。滤波器429耦合在第一级混频器422的输出与LB第二级混频器424的输入之间。滤波器429是通带为2.6-3.6GHz的带通滤波器。第二级混频器424还接收从分频器425输入的1.62GHz(适于低Ku频带信号)本地振荡器信号。LB第二级混频器424产生频率为0.98-1.98GHz的输出中频信号。
因此，从图5a至5c中每个附图可以看出，本发明的实施例可以用于使用通过整除(integer division)而从单一本地振荡器信号获得的多个本地振荡器信号，将接收到的RF信号中的Ka和Ku频带转换到L频带内的中频。这与现有技术相比可以是有利的，因为与现有技术相比只需要单一振荡器并且减少了震荡信号之间的干扰。
图6示出了使用多相滤波的实施例。在该示例中所示的各种混频器和下变频器的布置与之前参考图5描述的布置相类似，除了这两个示例之间的区别以外不再对其进行进一步描述。
当可以在工作频率RF和IF下产生正交的(quadrature)本地振荡器信号时，可以使用本领域已知的多相滤波技术。多相滤波允许更具选择性的滤波(包括正频率和负频率之间的辨别)。
采用多相滤波的实施例允许将在图5a中的第一级滤波器前面的RF滤波器去除。取而代之地，在第一级混频器502后面使用多相滤波器(PPF)501。通过提供IF的滤波器而不是RF的滤波器，可以简化滤波器的设计需求。例如，图6中PPF 501的Q因子是1，相比之下，图5a中在RF信号工作的滤波器407b的Q因子是5.3。PPF 501在第一中频信号操作。PPF 501可以用于克服由于本地振荡器(LO)的频率下的IQ不平衡以及较高LO谐波周围的假响应(spurious response)而引起的缺陷(imperfection)。在一些实施例中可以省略PPF 501。
在一些实施例中，也可以将单相系统和多相系统相组合。例如，单相第一级混频器(如图4所示)可以与中频多相处理(如图6所示)相结合使用。备选地，图6的第一级混频器501可以与图5a的第二级混频器403、404、406一起使用。这使得可以将使用IF的IQ LO信号来进行的多相滤波与RF的单相LO信号相结合。
图7示出了表示适于用在本发明中的分频器600的结构的电路图。分频器600包括锁相回路(PLL)架构，所述PLL架构维持固定的输出频率以提供至下变频器的第一级混频器和第二级混频器。
电压控制振荡器(VCO)601可以工作在16.2GHz的固定频率下。如上所述，在一个示例中，该输出频率适于由第一级混频器针对Ka频带来使用。
在分频器600的该实施例中，将具有分频比为2的四个分频器模块602-605串联设置。第一分频器模块602直接从VCO 601接收本地振荡器信号频率，并提供8.1GHz频率输出信号，该8.1GHz频率输出信号适合于在Ku频带下工作的第一级混频器。第二分频器模块603接收由第一分频器模块602输出的信号，并针对在Ku频带(HB)下工作的第二级混频器提供4.05GHz输出信号。第三分频器模块604接收由第二分频器模块603输出的信号，并针对在Ka频带(LB)下工作的第二级混频器提供2.025GHz输出信号。第四分频器模块605接收由第三分频器模块604输出的信号，并针对在Ka频带(EB)下工作的第二级混频器提供1.0125GHz输出信号。
在该示例中，提供了分频比为81的附加分频器模块606。附加分频器模块606接收由第二分频器模块603输出的信号，并输出50MHz信号。可以利用具有固定的二次分频或三次分频操作的6个级联2/3分频器单元来实现所述附加分频器模块606。
可以将附加分频器模块606的输出提供至相位频率检测器(PFD)607。PFD 607还从倍频器608接收50MHz的固定频率输入信号，所述倍频器608从晶体振荡器(未示出)接收25MHz的基准频率。将PFD 607的输出提供至电荷泵和分立组件609，所述电荷泵和分立组件609在锁相回路(PLL)布置内以传统方式运行。应该理解的是图7所示的组件值仅仅是示例性的，也可以使用其他组件值。PLL的作用是：维持VCO 601的正确输出频率，从而维持分频器模块602-605的输出频率。
应该理解的是本文公开的频带和计划仅仅是出于说明的目的，而不旨在限制本发明的应用。
本发明实施例的优点在于，可以不需要在多频带下变频器内的多个本地振荡器。另一优点在于，可以降低由于多个本地振荡器信号的存在而引起的混频器内干扰。本发明实施例的另一优点在于，可以在单一集成电路上实现多频带下变频器，而不是将多频带下变频器实现为多个分立的组件。
应了解，本文描述为相耦合或相连的任何组件可以直接或间接地相耦合或相连。也就是说，在描述为相耦合或相连的两个组件之间可以有一个或多个组件，而同时仍然使能实现所需的功能。

Claims (15)

1.一种下变频器，用于接收多频带射频信号和本地振荡器信号(fLO)，所述下变频器包括：
分频器(205a；205b)，配置为对本地振荡器信号(fLO)进行分频，并提供多个不同的分频本地振荡器信号(f1a,f2a；f0b,f1b,f2b)；以及
外差接收链(200a；200b)，包括：
第一级混频器(202a；202b)，配置为将多频带射频信号与本地振荡器信号(f0a)或分频本地振荡器信号(f0b)混频，以产生第一中频信号，
多个第二级混频器(203a,204a；203b,204b)，每个第二级混频器(203a,204a；203b,204b)配置为将第一中频信号与分频本地振荡器信号(f1a,f2a；f1b,f2b)混频，以产生第二中频信号，每个第二中频信号表示来自多频带射频信号的不同频带，
其中，分频器(205a；205b)配置为向每个第二级混频器(203a,204a；203b,204b)提供不同的分频本地振荡器信号(f1a,f2a；f1b,f2b)；其中提供到第二级混频器的每个分频本地振荡器信号具有不同的频率。
2.根据权利要求1所述的下变频器，其中，每个第二中频信号包括L频带内的频率。
3.根据权利要求1所述的下变频器，还包括多个外差接收链(300a,300b)。
4.根据权利要求3所述的下变频器，其中，每个外差接收链(300a,300b)配置为接收同一组多个不同的分频本地振荡器信号。
5.根据任一前述权利要求所述的下变频器，其中，本地振荡器信号(fLO)的频率是每个分频本地振荡器信号(f1a,f2a；f0b,f1b,f2b)的频率的整数倍。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的下变频器，其中，本地振荡器信号(fLO)的频率等于每个分频本地振荡器信号(f1a,f2a；f0b,f1b,f2b)的频率乘以2的整数次幂。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的下变频器，还包括：一个或多个滤波器(408,409；428,429)，耦合在第一级混频器(402；422)与第二级混频器(403,404；423,424)中的一个或多个之间，所述一个或多个滤波器(408，409；428，429)配置为阻止频率不与相关联的第二中频信号的频带相对应的信号。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的下变频器，还包括：滤波器(407b；427b)，耦合在用于接收多频带射频信号的射频电路的输入和配置为接收多频带射频信号的第一级混频器(402；422)的输入之间，所述滤波器(407b；427b)配置为阻止频率不与相关联的第二中频信号的频带相对应的信号。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的下变频器，还包括：一个或多个滤波器(410,411,412)，配置为对第二中频信号中的一个或多个进行滤波，以阻止频率不与相关联的第二中频信号的频带相对应的信号。
10.根据权利要求7所述的下变频器，其中，所述滤波器(502)是多相滤波器。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的下变频器，还包括：放大器(407a,427b)，配置为将多频带射频信号放大并提供至第一级混频器。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的下变频器，其中，本地振荡器信号(fLO)是固定频率信号。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的下变频器，其中，每个分频本地振荡器信号(f1a,f2a；f0b,f1b,f2b)是固定频率的。
14.一种无线电电路，包括：根据任一前述权利要求所述的下变频器；以及本地振荡器信号发生器(201)。
15.一种将射频信号下变频成多个中频信号的方法，所述方法包括：
接收多频带射频信号和本地振荡器信号(fLO)；
将从多频带射频信号中得到的信号与从本地振荡器信号(f0a；f0b)得到的信号混频，以获得第一中频信号；
将从本地振荡器信号(fLO)得到的信号(f0a；f0b)的频率除以第一因子，以获得第一分频本地振荡器信号(f1a；f1b)；
将第一中频信号与第一分频本地振荡器信号(f1a；f1b)混频，以获得第一输出中频信号；
将从本地振荡器信号(fLO)得到的信号的频率除以第二因子，以获得第二分频本地振荡器信号，其中所述第二因子与第一因子不同，第二分频本地振荡器信号与第一分频本地振荡器信号的频率不同；以及
将第一中频信号与第二分频本地振荡器信号(f2a；f2b)混频，以获得第二输出中频信号，
其中，第一输出中频信号和第二输出中频信号表示来自多频带射频信号的不同频带。
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