CN103329435A - 基带平衡-不平衡变换器的失衡检测和减小 - Google Patents

Abstract

电路将单端信号转换成被平衡为具有相同幅度和相反相位的差分信号。该电路包含平衡可调谐平衡-不平衡变换器、检测器和控制器。平衡可调谐平衡-不平衡变换器具有初级绕组、次级绕组、控制输入端和开关电阻器-电容器(RC)网络。初级绕组接收单端信号，并且次级绕组输出差分信号。控制输入端接收控制信号，并且开关RC网络响应于这个控制信号调谐平衡-不平衡变换器的输出失衡。检测器检测输出失衡，并且控制器生成控制信号来控制开关RC网络以减小那个输出失衡。甚至当平衡-不平衡变换器中的不对称性、过程变化或寄生电容否则将导致失衡时，电路也在宽范围的信号频率上产生良好平衡的差分信号。

Description

基带平衡-不平衡变换器的失衡检测和减小

技术领域

本发明一般涉及平衡-不平衡变换器（balun），并且具体地说，涉及用于检测并减小由平衡-不平衡变换器生成的差分信号之间的失衡的电路和方法。

背景技术

单端信令方法通过在单信号导体上发送单端电信号来传送信息。相比之下，差分信令方法通过在两个单独信号导体上发送两个互补(即差分)信号来传送信息。单端信令通常成本较少，但缺乏差分信令的噪声抑制优点。因此，在常见的电路中，两种信令方法均出现。

平衡-不平衡变换器将单端信号转换成差分信号，并且反之亦然，并由此实现使用不同信令方法彼此连接的电路(例如天线和差分放大器)。在单端到差分信号转换的一个典型实现中，平衡-不平衡变换器由在其次级绕组中具有中心抽头的对称变压器组成。当转换成差分信号时，变压器的初级绕组接收单端信号，并且变压器的次级绕组相对于出现在中心抽头的公共参考信号生成差分信号。理想上，由平衡-不平衡变换器生成的差分信号在如下意义上得到平衡：它们具有相同幅度但具有相反的相位。然而，实际上，实现差分信号之间的完美平衡证明是相当有挑战性的，特别是对于宽范围的信号频率。例如，芯片上平衡-不平衡变换器的物理布局中不可避免的不对称性引入了差分信号的幅度、相位或二者的失衡。半导体芯片的芯片上平衡-不平衡变换器组件的制造中的过程变化也引入了失衡。另外，当转换具有高频的信号时，初级绕组与次级绕组之间的寄生互耦电容引入了失衡。

失衡的差分信号大大限制了无线通信系统的性能。作为一个示例，采用频分双工(FDD)的无线电前端的传送器有时产生到接收器中的大幅度泄露。这种传送信号泄露又引起接收器中的互调失真，例如包含称为IMD2的第二互调失真。如果接收器直接将接收的无线电信号下变频到基带，而没有首先将接收的信号转化成中间频率，则第二阶互调失真干扰基带信号。接收器在理论上可采用平衡-不平衡变换器产生差分射频信号，并使用差分电路在它们干扰基带信号之前取消这种偶数阶失真。然而，没有良好平衡的差分信号，差分电路不能完全消除失真。

发明内容

本文的教导有利地检测并减小了由平衡-不平衡变换器生成的差分信号之间的失衡。由此，这些教导甚至当平衡-不平衡变换器中的不对称性或过程变化否则将导致失衡时也产生良好平衡的差分信号。值得注意的是，这些教导还在宽范围的信号频率上产生了良好平衡的差分信号，并且由此良好地适合于改进无线通信系统的性能。

根据一些实施例，电路将单端信号转换成被平衡为具有相同幅度和相反相位的差分信号。该电路包含平衡可调谐平衡-不平衡变换器、检测器和控制器。平衡可调谐平衡-不平衡变换器是在其输出平衡(由平衡-不平衡变换器输出的差分信号之间的平衡)是可调谐的意义上是“平衡可调谐的”。具体地说，平衡可调谐平衡-不平衡变换器包括具有初级绕组和次级绕组的平衡-不平衡变换器，并且还包括控制输入端和开关电阻器-电容器(RC)网络。初级绕组接收单端信号，并且次级绕组输出差分信号。控制输入端接收控制信号，并且开关RC网络响应于那个控制信号来调谐平衡可调谐平衡-不平衡变换器的输出平衡。检测器检测输出失衡，并且控制器输出控制信号来控制开关RC网络以减小输出失衡。

因为平衡可调谐平衡-不平衡变换器是电感装置，因此它当然能通过某一种类频率调谐电路调谐成在任何所需的频率谐振。不过，注意，这种谐振频率调谐明显不同于本文讨论的平衡调谐。在平衡调谐的上下文中，根据控制信号在宽范围信号(即工作)频率上调谐或校准平衡可调谐平衡-不平衡变换器。在每个期望工作频率，控制信号可具有不同的值，以便在那个特定频率创建平衡的差分输出。

本文所用的开关RC网络(SCRN)一般是指具有开关输入端、开关RC组件或二者的任何RC网络。更具体地说，具有开关RC组件但代替开关输入端具有固定输入端的开关RC网络在本文可称为“可调谐”RC网络(TRCN)。

在一个或多个实施例中，例如，次级绕组具有中心抽头，该中心抽头经由包括TRCN的SRCN连接到信号地。控制器通过经由控制信号调谐这个TRCN减小了输出失衡。更具体地说，控制器生成控制信号以指导TRCN在中心抽头与信号地之间有选择地连接一个或多个电阻器和一个或多个电容器。

在其它实施例中，初级绕组具有围绕连接到信号地的初级端口的多个初级抽头(m)。次级绕组也具有中心抽头。平衡可调谐平衡-不平衡变换器包含SRCN，该SRCN响应于控制信号经由RC网络有选择地将初级绕组的抽头(作为到SRCN的输入端)之一连接到次级绕组的中心抽头。在一些实施例中，这个RC网络保持固定，使得SRCN仅包含开关输入端。在其它实施例中，RC网络可包括TRCN，使得SRCN包含开关输入端和开关RC组件二者。

包含TRCN或SRCN的实施例减小了检测的失衡，对于可归因于平衡-不平衡变换器不对称性或过程变化的失衡特别良好。然而，对于归因于在高频的寄生电容的失衡，包含TRCN(作为第一SRCN)和SRCN(作为第二SRCN)的实施例提供了增强的失衡减小。通过包含TRCN和SRCN二者，这些实施例提供了对输出失衡的粗略调谐和精细调谐。控制器例如可控制SRCN以粗略地调谐输出失衡，并控制TRCN以精细地调谐输出失衡。

备选实施例甚至对于归因于寄生电容的失衡也提供了基本上等效的失衡减小。具体地说，次级绕组具有多个候选中心抽头。这些候选中心抽头各是作为次级绕组的电气中心的“候选者”。控制器生成控制信号以经由SRCN有选择地将这些候选中心抽头之一连接到信号地。这个SRCN可仅包括开关输入端，或包括开关输入端和开关RC组件二者。

又一些实施例减小失衡，无需从初级绕组中取任何抽头，并且无需从次级绕组中取不同于一个中心抽头的任何抽头。在这些实施例中，控制器不仅通过控制连接到次级绕组的中心抽头的SRCN而且通过控制引入到平衡-不平衡变换器的一个或多个可控电容来减小失衡。例如，可在次级绕组的次级端口之一与中心抽头之间引入可控电容。通过控制这个可控电容，与控制该SRCN协同操作，控制器减小了输出失衡。

在一个或多个实施例中，上面描述的电路可包括部分无线电接收器，用于改进无线通信系统的性能。在这些实施例中，电路可仅仅在射频信号上操作，以简单地减小由平衡-不平衡变换器引入的失衡。不过，在其它实施例中，电路也可在基带信号上操作，以减小由平衡-不平衡变换器引入的失衡以及由其它接收器组件(例如混合器)引入的失衡。

当然，本发明不限于以上特征和优点。实际上，本领域技术人员在阅读了如下详细描述并看了附图后将认识到附加特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明一些实施例配置成将单端信号转换成差分信号的电路的框图。

图2A-2B是例证用于减小在差分信号之间检测到的失衡的平衡可调谐平衡-不平衡变换器的示范控制的图表。

图3是根据一个实施例包含开关电阻器-电容器网络的平衡可调谐平衡-不平衡变换器的框图。

图4是根据一个或多个实施例包括可调谐电阻器-电容器网络(TRCN)的开关电阻器-电容器网络的框图。

图5是根据另一个实施例包含开关电阻器-电容器网络(SRCN)的平衡可调谐平衡-不平衡变换器的框图。

图6是根据一个或多个实施例包含TRCN和SRCN二者的平衡可调谐平衡-不平衡变换器的框图。

图7是根据一个或多个实施例包含SRCN的平衡可调谐平衡-不平衡变换器的框图。

图8是根据一个或多个实施例包含从一个输出端口连接到中心抽头的可控电容的平衡可调谐平衡-不平衡变换器的框图。

图9是根据各种实施例包含从相应初级端口连接到初级绕组的中心抽头的两个可控电容的平衡可调谐平衡-不平衡变换器的框图。

图10A-10C是检测器的备选实施例的框图。

图11A-11C是包括部分无线电接收器的电路的备选实施例的框图。

图12是根据本发明一些实施例用于将单端信号转换成差分信号的方法的逻辑流程图。

具体实施方式

图1例证了电路10，电路10配置成将单端信号12转换成被平衡为具有相同幅度和相反相位的差分信号14和15。电路10包含平衡可调谐平衡-不平衡变换器16、检测器18和控制器20。

平衡可调谐平衡-不平衡变换器16具有初级绕组22、次级绕组24、控制输入端25和开关电阻器-电容器(RC)网络26。初级和次级绕组22、24磁耦合在一起。初级绕组22接收单端信号12，并且次级绕组24输出差分信号14和15。控制输入端25接收控制信号32，并且开关RC网络26响应于这个控制信号32调谐平衡可调谐平衡-不平衡变换器16的输出失衡。输出失衡是平衡可调谐平衡-不平衡变换器的输出之间的失衡，也就是，差分信号14与15之间的失衡。检测器18检测这个输出失衡，并且控制器20生成控制信号32来控制开关RC网络26以减小那个输出失衡。

例如，在一些实施例中，检测器18生成误差信号30，误差信号30指示差分信号14与15之间输出失衡的残留误差。响应于这个误差信号30，控制器20生成控制信号32，该信号根据需要控制开关RC网络26以将由误差信号30指示的输出失衡的残留误差例如减小到某一预定可接受失衡阈限以下。在一些实施例中，控制器20生成作为多位控制信号的控制信号32。在此情况下，控制输入端25包括接收多位控制信号32的二进制矢量输入端。

不管控制信号32的具体类型如何，控制器生成那个控制信号32以及对开关RC网络26的对应控制都影响差分信号14与15之间的失衡。这是因为控制信号32有效调整了差分信号14和15的参考点。图2A-2B中的图形示例很好地例证了这个概念。在图2A中，复坐标系(x,jy)中的原点O定义差分信号的参考点。通常，这个参考点是信号地。由相应矢量A和B表示的每个差分信号14和15都具有相对于这个原点O定义的幅度和相位。当如所示在原点O定义参考点时，差分信号14和15失衡了，因为矢量A和B相对于原点O不具有正好相同的幅度或正好相反的相位。

上面描述的检测器18检测这个失衡，并且控制器20通过控制开关RC网络26来减小失衡。具体地说，在控制开关RC网络26时，控制器20有效地创建了偏移。作为结果，输出差分信号14和15变得平衡了。这等效地将具有原点O的复坐标系(x, jy)转化成具有新原点O'的新复坐标系(x', jy')。控制器20由此调整差分信号14和15的参考点，使得在这个新复坐标系(x', jy')中差分信号14和15更好地平衡(即，使得矢量A和B当转化成新复坐标系(x', jy')中的A'和B'时更紧密地接近相对于新原点O'具有相同幅度和相反相位的矢量)。

图2A-2B例证了控制器20完美地平衡了差分信号的简单的理想情况。控制器20将差分信号14和15的参考点调整了矢量C。这将复坐标系(x, jy)中的点c转化成新复坐标系(x', jy')中的原点O'，并对应地将复坐标系(x, jy)中的矢量A和B转化成矢量A'和B'，如图2B所示。这些矢量A'和B'相对于新原点O'具有正好相同的幅度和正好相反的相位。

如下面更详细说明的，本文所用的开关RC网络(SCRN)26一般是指具有开关输入端、开关RC组件或二者的任何RC网络。更具体地说，具有开关RC组件但具有固定输入端代替开关输入端的开关RC网络26在本文中可被称为“可调谐”RC网络(TRCN)。

图3例证了开关RC网络26包括TRCN 34(这里显示为两端口TRCN)的实施例。在这些实施例中，次级绕组24具有经由可调谐RC网络34连接到信号地29的中心抽头28。控制器20通过经由控制信号32调谐这个可调谐RC网络34减小了失衡。更具体地说，控制器20将可调谐RC网络34调谐成具有任何阻抗R±jσ，其中R表示网络34预先配置有的多个分立电阻中的任一个，σ表示网络34预先配置有的多个分立电抗中的任一个。在一个或多个实施例中，例如，可调谐RC网络34包含分别预先配置有具体电阻器和电容器的开关电阻器和电容器阵列。图4示出了这些实施例的示例。

在图4中，作为示例，两端口可调谐RC网络34包括开关电容器阵列(SCA)36和开关电阻器阵列(SRA)38。开关电容器阵列36包括多个电容器40并配置成响应于控制信号32有选择地将这些电容器40中的一个或多个连接到中心抽头28。开关电容器阵列36例如包含多个开关42，各开关42根据控制信号32有选择地将电容器40中的对应电容器连接到中心抽头28。可选地，变容二极管电容器也可与有选择地连接的电容器并行使用。

类似地，开关电阻器阵列38包含多个电阻器，并配置成响应于控制信号32有选择地将那些电阻器中的一个或多个连接到中心抽头28。为了便于例证，已经从图4中省略了开关电阻器阵列38的细节，但阵列38可以用与开关电容器阵列36大致相同的方式来实现，其中用电阻器代替电容器40。

图5例证了在更一般意义上包含开关RC网络的平衡可调谐平衡-不平衡变换器16的其它实施例。在这些实施例中，初级绕组22具有围绕连接到信号地11的初级端口48的多个初级抽头46。平衡可调谐平衡-不平衡变换器16包括开关RC网络(SRCN)44，开关RC网络(SRCN)44响应于控制信号32经由RC网络(未示出)有选择地将这些初级抽头46(作为到SRCN 44的输入)之一连接到次级绕组24的中心抽头28。在初级绕组22具有围绕初级端口48的m个抽头46的实施例中，例如，SRCN 44可包括在那m个抽头46中的不同抽头之间开关SRCN 44的输入端的m到1开关。由m到1开关选择的抽头被应用到RC网络。在一些实施例中，RC网络保持固定，使得SRCN 44经由相同RC组件将初级抽头连接到中心抽头28，不管控制信号32如何并且不管选择哪个初级抽头46，也就是说，SRCN 44仅包含开关输入端。在其它实施例中，SRCN 44内部的RC网络可包括类似于在图4中例证的TRCN，使得控制信号32不仅在不同初级抽头46之间选择，而且调谐TRCN；也就是说，SRCN 44包含开关输入端和开关RC组件二者。

图3-5中例证的平衡-不平衡实施例减小了失衡，其对于归因于平衡-不平衡变换器不对称性或过程变化的失衡特别良好。然而，对于归因于在高频的寄生电容的失衡，在图6中例证的实施例提供了增强的失衡减小。图6实施例中的平衡可调谐平衡-不平衡变换器16包含TRCN 34(作为第一SRCN)和SRCN 44(作为第二SRCN)二者以便提供对输出失衡的粗略调谐和精细调谐。在一个实施例中，例如，控制器20控制SRCN 44以便粗略调谐输出失衡。控制器20例如可控制SRCN对不同初级抽头46的选择以便进行粗略中心抽头阻抗调整。在此情况下，控制器20控制TRCN 34以便精细调谐输出失衡。在其它实施例中，TRCN 34和SRCN 44的角色可被切换，从而经由TRCN 34提供粗略调谐，并经由SRCN 44提供精细调谐。

图7例证了图6的备选平衡可调谐平衡-不平衡变换器16实施例，其甚至对于归因于寄生电容的失衡也提供了基本上等效的失衡减小。不是抽取初级绕组22，这些实施例而是将具有SRCN 50的次级绕组24抽取到信号地29。具体地说，次级绕组24在这些实施例中包括围绕次级绕组24的几何中心的多个所谓候选中心抽头52之一。这些候选中心抽头52各是作为次级绕组24的电气中心的“候选者”。控制器20生成控制信号32以经由SRCN 50有选择地将这些候选中心抽头52之一连接到信号地29。类似于图6中的SRCN 44，SRCN 50可仅包括开关输入端，或包括开关输入端和开关RC组件二者。

图7示出了5个候选中心抽头52，但其它实施例可包含大于1的任何数量个候选中心抽头52。更大数量的候选中心抽头52提供了在更大范围操作情形下（例如在更大范围频率上）对次级绕组的电气中心的更佳接近。在不同于匝的开头或结尾的位置(即在匝的片段处)取至少一些候选中心抽头52也可提供更佳接近。

其它备选实施例减小失衡，而无需从初级绕组22中取任何抽头，并且无需从次级绕组24中取不同于一个中心抽头28的任何抽头，这与图1-7中例证的一致。在这些实施例中，控制器20不仅通过控制差分信号14和15的参考点而且通过控制差分信号14和15之一的幅度来减小失衡。再次考虑在图2A-2B中例证的简单示例。在那个示例中，由矢量A表示的差分信号14和15具有比由矢量B表示的差分信号14和15更大的幅度。因而，控制器20通过减小矢量A差分信号14和15的幅度，与调整差分信号14和15的参考点(即原点O)协同操作，来减小失衡。

图8例证了平衡可调谐平衡-不平衡变换器16的一个此类实施例。在图8中，类似于图3，平衡可调谐平衡-不平衡变换器16包含其中包括TRCN 58的SRCN。然而，平衡可调谐平衡-不平衡变换器16还包含从次级绕组24的次级端口54连接到中心抽头28的可控电容。例如，如所示，平衡可调谐平衡-不平衡变换器16包含从次级端口54连接到中心抽头28的SCA 56。无论如何，次级绕组24都在次级端口54输出差分信号14和15之一；这个差分信号14或15具有取决于SCA 56的电容的幅度。控制器20由此通过控制SCA 56(以调整一个差分信号14或15的幅度)和TRCN 58(以调整差分信号14和15的参考点)来减小输出失衡。

尽管控制器20在一些实施例中通过控制TRCN 34来调谐输出失衡，像图4中所示出的，但控制器20在其它实施例中控制TRCN 58，如图8中所示。TRCN 58在图8中包含与图4中的TRCN 34相同的SCA 36，但不包含SRA 38。代替SRA 38（其响应于控制信号32有选择地将多个电阻器中的任一个连接到中心抽头28），TRCN 58包含单个偏置电阻器R_b，其保持静态连接到中心抽头28，而不管控制信号32如何。单个偏置电阻器R_b减小了图8中TRCN 58的复杂性，与图4中的TRCN 34形成对比，对电路的失衡减小性能具有很小的降级或没有降级。

图9例证了图8的备选平衡可调谐平衡-不平衡变换器16实施例，其提供基本上等效的失衡减小。像图8中的实施例，图9中的实施例通过控制差分信号14和15的参考点以及控制差分信号14或15之一的幅度来减小失衡。然而，不是通过控制次级端口的可控电容来控制差分信号14和15之一的幅度，图9中的实施例而是控制初级端口的可控电容。

更具体地说，图9中的初级绕组22具有中心抽头60和两个初级端口62。同样，类似于图3，平衡可调谐平衡-不平衡变换器16包含其中包括TRCN 58的SRCN。平衡可调谐平衡-不平衡变换器16还包括从每个相应端口62连接到初级绕组的中心抽头60的两个可控电容。例如，如所示，平衡可调谐平衡-不平衡变换器16包含从每个初级端口62连接到中心抽头60的SCA 64。无论如何，差分信号14和15之一具有取决于SCA 64的电容的幅度。控制器20由此通过控制SCA 64(以调整一个差分信号14或15的幅度)和TRCN 34(以调整差分信号14和15的参考点)来减小输出失衡。

图10A-10C例证了用于检测差分信号14和15之间失衡的检测器18的各种实施例。在图10A中，检测器18包含两个阻抗70、放大器72、检测器74、低通滤波器(LPF)76和模数转换器(ADC)78。两个阻抗70(例如电阻器)在一端连接到相应差分信号14和15，并且在另一端接合以生成电压vc。如果差分信号14和15被平衡有相同幅度但相反相位，则阻抗70生成接近0V的电压vc。然而，如果差分信号14和15失衡，则阻抗70生成大于0V的电压vc；电压vc越大，失衡的残留误差越大。放大器72、检测器74、LPF 76和ADC 78对这个电压vc进行放大、检测、滤波并将这个电压vc转换成数字误差信号30，其指示这些差分信号之间的失衡的残留误差。检测器74可包括用于检测已放大电压vc的幅度检测器、功率检测器、包络检测器等。还如图10B中所示，阻抗70可由加法器80替换以等效地生成电压vc。

在图10C中，检测器18仍包含检测器74、LPF 76和ADC 78。代替阻抗70或加法器80，并且代替放大器72，检测器18包含开关82、两个反相器84和三个差分放大器86-1、86-2和86-3。开关82包含两个输入端口和两个输出端口。这些输入端口接收差分信号14和15中的相应信号。这些输出端口各输出未改变的那些差分信号14和15之一。尽管具体输出端口输出具体差分信号14和15，但具体差分信号14和15根据时钟信号Ck周期性地改变。因而，开关82相对于其输出端口周期性地交换差分信号14和15。在这么做时，开关82消除了在检测如下失衡中的任何可能误差：该失衡可能可归因于检测器74中其它组件（诸如该对反相器84）之间的失配。

每个反相器84反相由开关82的相应输出端口输出的差分信号14。在这么做时，每个反相器84有效地生成那个差分信号14和15的具有相同幅度但相反相位的反相版本90。

在任何给定时钟周期期间，差分放大器86-1放大第一差分信号14和15与第二差分信号14和15的反相版本90之间的差，并由此生成第一已放大差信号92-1。相反，差分放大器86-2放大第二差分信号14和15与第一差分信号14和15的反相版本90之间的差，并由此生成第二已放大差信号92-2。差分放大器86-3放大这个第二已放大差信号92-2与第一已放大差信号92-2之间的差，由此生成第三已放大差信号92-3。检测器74、LPF 76和ADC 78对这个第三已放大差信号92-3进行检测、滤波并将这个第三已放大差信号92-3转换成数字误差信号30，其指示差分信号14和15之间的失衡的残留误差。

在下一时钟周期期间，该开关相对于开关的输出端口交换差分信号14和15，其对应地交换了差分放大器86-1和86-2的角色。这种交换再次消除了在检测如下失衡中的任何可能误差：该失衡可能可归因于反相器84之间或差分放大器86-1和86-2之间的失配。

不管检测器18生成误差信号30的具体方式如何，控制器20都评估那个误差信号30，并根据需要动态控制SRCN 26以减小由误差信号30指示的失衡的残留误差。在一些实施例中，控制器20在多个控制周期上控制SRCN 26，在任何给定控制周期中基于在前一控制周期中SRCN 26的控制是增大了还是缩小了失衡的残留误差来控制SRCN 26。例如，如果控制器20控制SRCN 26在前一控制周期中通过增大电阻来增大中心抽头阻抗，并且在电阻上的增大实际上增大了失衡，则控制器20可在随后控制周期中缩小电阻以便缩小失衡。

因为失衡大大限制无线通信系统的性能，因此，在一个或多个实施例中，上面描述的电路10有利地包括部分无线电接收器。首先考虑图11A中示出的实施例。在图11A中，低噪声放大器(LNA)94放大由与无线电接收器相关联的一个或多个天线接收的射频(RF)信号，以便生成单端信号12。因而，单端信号12包括射频(RF)信号。平衡可调谐平衡-不平衡变换器16将这个单端信号12转换成差分射频信号14和15。检测器18检测差分射频信号14和15之间的失衡，并且控制器通过动态控制SRCN 26来减小所检测的失衡。

尽管图11A中的实施例确定减小了由平衡-不平衡变换器16引入的失衡，但无线电接收器可包含也引入失衡的其它组件。电路10在其它实施例中也有利地减小了由这些其它接收器组件引入的失衡。考虑图11B中示出的实施例。

在图11B中，电路10减小了由平衡-不平衡变换器16引入的失衡以及由包含在无线电接收器链中的混合器96引入的失衡。更具体地说，平衡可调谐平衡-不平衡变换器16将单端信号12转换成差分射频信号95A和95B。这些差分射频信号95A和95B可能失衡，但不像图11A中的实施例那样，检测器18未检测到那个失衡。相反，混合器96(与复用器98协同操作)首先将这些差分射频信号95A和95B转换成差分基带信号14和15，并且检测器18检测那些差分基带信号14和15之间的失衡。响应于差分基带信号14和15而不是差分射频信号95A和95B之间的失衡，电路10减小由平衡-不平衡变换器16和混合器96二者引入的失衡。

本领域技术人员当然将认识到，以上实施例表示本发明的非限制性示例。作为一个示例，图11B将LNA 94例证为将接收的RF信号转换成单端信号12，之后那个信号12被输入到平衡可调谐平衡-不平衡变换器16。在其它实施例中，像图11C中所示的，所接收的RF信号可被直接输入到平衡可调谐平衡-不平衡变换器16中，使得平衡可调谐平衡-不平衡变换器16将所接收的RF信号转换成差分RF信号95A和95B。在这些实施例中，差分LNA 94放大差分RF信号95A和95B，之后它们被输入到混合器96。通过设置到MUX 98的控制位输入，从混合器96的正交差输出端中选择复用器MUX 98的输出端处的差分基带信号14和15。因而，在此情况下，反馈环包含平衡可调谐平衡-不平衡变换器16、差分LNA 94、混合器96、检测器18和控制器20。由于过程变化或设计不对称性引起的从RF输入端到混合器输出端的信号路径中的任何失衡都可通过调整平衡可调谐平衡-不平衡变换器16、混合器96的平衡控制或者实际上最可能是二者来补偿。通过控制信号32可便于任何或所有这些调整。混合器96的平衡控制可以许多方式进行，诸如通过调整LO时钟输出电平、混合器转换增益等，使得最小化偶数阶失真，像IM2。

作为另一示例，为了解释性目的，以上描述可能已经在若干方面简化了。事实上，以上描述可能已经方便地省略了一个或多个平衡-不平衡变换器组件，虽然其在许多已知平衡-不平衡变换器实现中给出了，但不影响差分信号14和15之间的失衡。例如，将DC偏置施加到平衡可调谐平衡-不平衡变换器16的电压源不影响失衡，并且已经省略了。

鉴于以上修改和变形，本领域技术人员将认识到，电路10一般执行在图12中例证的用于将单端信号12转换成被平衡为具有相同幅度和相反相位的差分信号14和15的处理。在图12中，处理包含在平衡可调谐平衡-不平衡变换器16的初级绕组22处接收单端信号12(块100)。处理还包含在次级绕组24处输出差分信号14和15(块110)。处理还包含检测差分信号14和15之间的输出失衡(块120)，以及在控制输入端25处接收基于所检测的输出失衡生成的控制信号32(块130)。处理最后包含用控制信号32控制开关RC网络26以调谐并由此减小输出失衡(块140)。

本领域技术人员还将认识到，所描述的各种“电路”可指的是模拟和数字电路的组合，和/或配置有当由一个或多个处理器运行时如上所述执行的、存储在存储器中的软件和/或存储在存储器中的固件的一个或多个处理器。这些处理器中的一个或多个以及其它数字硬件可包含在单个专用集成电路(ASIC)中，或者多个处理器和各种数字硬件可分布在多个单独组件中，不管是单独封装还是组装在芯片上系统(SoC)中。

由此，本领域的技术人员将认识到，本发明可以与本文具体阐述的那些不同的其它方式执行，并不脱离本发明的实质特性。目前的实施例因而在所有方面都被视为例证性的，而非限制性的，并且来自所附权利要求书的意义和等效范围内的所有改变都试图被包含其中。

Claims (24)

1. 一种电路，配置成将单端信号转换成被平衡为具有相同幅度和相反相位的差分信号，所述电路包括：

平衡可调谐平衡-不平衡变换器，包括：

　　初级绕组，配置成接收所述单端信号；

　　次级绕组，配置成输出所述差分信号；

　　控制输入端，配置成接收控制信号；

　　开关电阻器-电容器(RC)网络，配置成响应于所述控制信号调谐所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器的输出失衡；

检测器，配置成检测所述输出失衡；以及

控制器，配置成生成所述控制信号来控制所述开关RC网络以减小所述输出失衡。

2. 如权利要求1所述的电路，其中所述开关RC网络包括可调谐RC网络，并且其中所述次级绕组具有经由所述可调谐RC网络连接到信号地的中心抽头。

3. 如权利要求2所述的电路，其中所述可调谐RC网络包括：

开关电容器阵列，包括多个电容器并配置成响应于所述控制信号有选择地将一个或多个所述电容器连接到所述中心抽头；以及

开关电阻器阵列，包括多个电阻器并配置成响应于所述控制信号有选择地将一个或多个所述电阻器连接到所述中心抽头。

4. 如权利要求2所述的电路，其中所述初级绕组具有连接到信号地的初级端口和围绕那个初级端口的多个初级抽头，其中所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器还包括第二开关RC网络，所述第二开关RC网络也配置成响应于所述控制信号调谐所述输出失衡，其中所述控制器配置成生成所述控制信号来经由第二开关RC网络有选择地将所述初级抽头之一连接到所述次级绕组的所述中心抽头，并且其中所述控制器配置成控制所述可调谐RC网络和第二开关RC网络之一以便粗略地调谐所述输出失衡，并控制所述可调谐RC网络和第二开关RC网络中的另一个以便精细地调谐所述输出失衡。

5. 如权利要求2所述的电路，其中所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器还包括从所述次级绕组的一个端口连接到所述中心抽头的可控电容，并配置成在那个端口输出所述差分信号之一，并且其中所述控制器配置成也通过控制所述可控电容来减小所述输出失衡。

6. 如权利要求5所述的电路，其中所述可控电容包括：开关电容器阵列，所述开关电容器阵列包括多个电容器并配置成响应于所述控制信号有选择地将一个或多个所述电容器从所述一个端口连接到所述中心抽头，并且所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器还包含不管所述控制信号如何都静态连接到所述中心抽头的偏置电阻器。

7. 如权利要求2所述的电路，其中所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器还包括从所述初级绕组的每个端口连接到所述初级绕组的中心抽头的两个可控电容，并且其中所述控制器配置成也通过控制所述可控电容来减小所述输出失衡。

8. 如权利要求1所述的电路，其中所述初级绕组具有连接到地的初级端口和围绕那个初级端口的多个初级抽头，其中所述次级绕组具有中心抽头，并且其中所述控制器配置成生成所述控制信号来经由所述开关RC网络有选择地将所述初级抽头之一连接到所述次级绕组的所述中心抽头。

9. 如权利要求1所述的电路，其中所述次级绕组具有围绕所述次级绕组的几何中心的多个候选中心抽头，并且其中所述控制器配置成生成所述控制信号来经由所述开关RC网络有选择地将所述候选中心抽头之一连接到信号地。

10. 如权利要求1所述的电路，其中所述控制输入端包括二进制矢量输入端，并且所述控制信号包括多位控制信号。

11. 如权利要求1所述的电路，其中所述电路被包含在无线电接收器中，其中所述单端信号包括射频信号，并且其中所述差分信号包括射频信号。

12. 如权利要求1所述的电路，其中所述电路包括部分无线电接收器，其中所述单端信号包括射频信号，其中所述次级绕组配置成生成差分射频信号，其中所述电路还包含配置成将差分射频信号转换成差分基带信号的混合器，其中所述检测器配置成检测所述差分基带信号之间的输出失衡，并且其中所述控制器配置成生成所述控制信号来控制所述开关RC网络以减小所述差分基带信号之间的所述输出失衡。

13. 一种在电路中用于将单端信号转换成平衡为具有相同幅度和相反相位的差分信号的方法，所述电路包含平衡可调谐平衡-不平衡变换器，所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器包括初级绕组、次级绕组、控制输入端和开关电阻器-电容器(RC)网络，所述方法包括：

在所述初级绕组接收所述单端信号；

在所述次级绕组输出所述差分信号；

检测所述差分信号之间的输出失衡；

在所述控制输入端接收基于所检测的输出失衡生成的控制信号；

用所述控制信号控制所述开关RC网络以调谐并由此减小所述输出失衡。

14. 如权利要求13所述的方法，其中控制所述开关RC网络包括调谐可调谐电阻器-电容器(RC)网络，并且其中所述次级绕组具有经由所述可调谐RC网络连接到信号地的中心抽头。

15. 如权利要求14所述的方法，其中所述可调谐RC网络包括多个电容器和多个电阻器，并且其中调谐所述可调谐RC网络包括指导所述可调谐RC网络有选择地将一个或多个所述电容器连接到所述中心抽头、有选择地将一个或多个所述电阻器连接到所述中心抽头或二者。

16. 如权利要求14所述的方法，其中所述初级绕组具有连接到地的初级端口和围绕那个初级端口的多个初级抽头，其中所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器包含第二开关RC网络，其中所述方法还包括控制第二开关RC网络也通过经由第二开关RC网络有选择地将所述初级抽头之一连接到所述中心抽头来响应于所述控制信号调谐所述输出失衡，并且其中控制所述可调谐RC网络和第二开关RC网络之一粗略地调谐所述输出失衡，并且控制所述可调谐RC网络和第二开关RC网络中的另一个精细地调谐所述输出失衡。

17. 如权利要求14所述的方法，其中所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器还包括从所述次级绕组的一个端口连接到所述中心抽头的可控电容，其中输出所述差分信号包括在所述端口输出所述差分信号之一，并且其中所述方法还包括控制所述可控电容也调谐所述输出失衡。

18. 如权利要求17所述的方法，其中偏置电阻器静态连接到所述中心抽头，并且其中调谐所述可调谐RC网络包括控制开关电容器阵列，所述开关电容器阵列配置成有选择地将一个或多个电容器连接到所述中心抽头。

19. 如权利要求14所述的方法，其中所述平衡可调谐平衡-不平衡变换器还包括从所述初级绕组的每个端口连接到所述初级绕组的中心抽头的两个可控电容，并且其中所述方法还包括控制所述可控电容来也调谐所述输出失衡。

20. 如权利要求13所述的方法，其中所述初级绕组具有连接到地的初级端口和围绕那个初级端口的多个初级抽头，其中所述次级绕组具有中心抽头，并且其中控制所述开关RC网络包括经由所述开关RC网络有选择地将所述初级抽头之一连接到所述中心抽头。

21. 如权利要求13所述的方法，其中所述次级绕组具有围绕所述次级绕组的所述几何中心的多个候选中心抽头，并且其中控制所述开关RC网络包括经由所述开关RC网络有选择地将所述候选中心抽头之一连接到信号地。

22. 如权利要求13所述的方法，其中所述控制输入端包括二进制矢量输入端，并且其中在所述控制输入端接收控制信号包括：在所述二进制矢量输入端接收多位控制信号。

23. 如权利要求13所述的方法，其中所述电路被包含在无线电接收器中，其中所述单端信号包括射频信号，并且其中所述差分信号包括射频信号。

24. 如权利要求13所述的方法，其中所述电路包括部分无线电接收器，其中接收所述单端信号包括：接收单端射频信号，其中生成所述差分信号包括：生成差分射频信号，其中所述方法还包含将所述差分射频信号转换成差分基带信号，其中检测所述差分信号之间的输出失衡包括：检测所述差分基带信号之间的输出失衡，并且其中控制所述开关RC网络包括：控制所述开关AC网络响应于所述控制信号调谐所述差分基带信号之间的所述输出失衡。

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