CN105162450A - 一种与正交调制器相配合的接口电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子和通信领域，公开了一种与正交调制器相配合的接口电路，正交调制器包括同相和正交两路输入，每路输入包括正、负两个输入端口，接口电路与正交调制器的四个输入端口藕接，其中，正交调制器的四个输入端口共用接口电路的直流偏置电路、滤波电路和交流匹配电路。本发明中，通过共用电路，四路差分信号采用同一元器件进行处理，解决了原有的正交调制器的调制信号输入接口电路中难以实现四路差分输入信号的高度的一致性、导致信号容易发生频谱畸变以及电路工艺复杂、成本较高的问题。

Description

一种与正交调制器相配合的接口电路

技术领域

本发明涉及电子和通信领域中的一种调制器设备，尤其是涉及一种用于正交调制器的调制信号输入端接口电路。

背景技术

调制器可以把信号源(数字电视机顶盒、卫星数字电视接收机、DVD机、电脑、摄像机、电视解调器等AV信号源)所提供的视频信号(VIDEO)和音频信号(AUDIO)调制成稳定的高频射频振荡信号，通常视频为调幅调制方式，音频为调频调制方式。随着射频通信技术的发展，正交调制器在蜂窝通信系统、无线局域网、无线本地环路、数字TV/CATV调制器等领域的应用也越来越广泛。

目前常用的正交调制器，诸如AD8345、AD8345、ADL5386等，其内部电路一般包括本振信号接口电路、混频器、差动电压—电流转换器、差分—单端转换器以及直流偏置电路。其中，本振信号接口电路由内部分离的多级相位分离器和缓冲器组成，其主要功能是产生两个正交的本振信号，分别提供给I(同相)和Q(正交)两个通道的混频器。混频器实际上为两个乘法器，用来完成混频功能，接着通过电压—电流转换器转换为电流输入到相应的混频器中，再将两个混频器的输出相结合后送入差分—单端转换器以输出单端信号。

参照图2所示，在现行的正交调制器中，I和Q两路混频器，共有四个差分信号输入端口IBBP(同相通道正输入端口，以下简称同相正输入端口)、IBBN(同相通道负输入端口，以下简称同相负输入端口)、QBBP(正交通道正输入端口，以下简称正交正输入端口)、QBBN(正交通道负输入端口，以下简称正交负输入端口)，每一个端口均需通过一个含直流偏置单元电路、滤波单元电路及交流匹配单元电路在内的接口电路，以提供直流偏置电压和实现杂波滤除和功率最大输入。这四条电路基本完全相同，且相互独立，每一条电路都包括由一串联在在交流输入导线上的电感和连接在该电感两端的两个接地电容组成的滤波单元电路、一接地电阻及交流输入导线组成的交流匹配单元接口电路、一接地电阻和一接直流电源电阻及其导线组成的直流偏置单元电路。这些端口电路则由大量的电阻、电容或电感等元器件以一定的方式连接构成，线路结构比较复杂，生产成本较高。

更重要的是，正交调制器要求与其I、Q两路混频器所有四个差分信号的输入端口连接的各电路的性能必须具有高度的一致性，既要求各滤波单元电路的频响特性一致，又要求各直流偏置电压和匹配阻抗一致，但由于实际生产实践中，器件本身的差异性，即电阻、电容本身实际的参数值与测量值有偏差，采用该种方式调试难度极大，本振的抑制度也较低，很难保证正交调制器理想的性能。尤其是，直流偏置电路既要协调每个差分信号输入端口的自身的直流偏置电压，又要同时确保四个差分信号输入端口之间的直流偏置电压高度地一致，调试难度极大。加之I、Q两路混频器对四条差分信号输入的偏置电压间的电压极为敏感，很难保证保持四条信号高度的一致性，很容易导致信号的频谱畸变。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种与正交调制器相配合的接口电路，以解决原有的正交调制器的调制信号输入接口电路中难以实现四条差分输入信号的高度的一致性、导致信号容易发生频谱畸变以及电路工艺复杂、成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种与正交调制器相配合的接口电路，所述正交调制器包括同相和正交两路输入，每路输入包括正、负两个输入端口，所述接口电路与所述正交调制器的四个输入端口藕接，其中，

所述接口电路包括：隔直电路、滤波电路、直流偏置电路以及交流匹配电路，其中，

所述正交调制器的四个输入端口共用所述接口电路的所述直流偏置电路、所述滤波电路和所述交流匹配电路。

进一步地，所述隔直电路是在所述正交调制器的同相路输入和正交路输入的正、负输入的四个输入端口分别串接一个电容。

进一步地，所述滤波电路被所述正交调制器的同相路输入和正交路输入的正、负输入的四个输入端口共用。

进一步地，所述滤波电路为低通滤波电路。

进一步地，所述滤波电路和交流匹配电路为实现交流匹配和滤波双重功能的相同的电路。

进一步地，所述实现交流匹配和滤波双重功能的电路包括串联在所述第三电感和地电压之间的第五电容；包括在所述的第一电容和所述第一电阻的中间点和所述的第二电容和所述第二电阻的中间点介入的第一电感；包括在所述的第三电容和所述第三电阻的中间点和所述的第四电容和所述第四电阻的中间点介入的第二电感；包括正交调制器的四个输入端口各通过一个电阻接入到第三电感左端的四个电阻；包括第三电感；所述第三电感的右端介入第五电阻和所述第六电阻的中间点；

进一步地，所述直流偏置电路包括串联在工作电压Vcc和地电压之间的第五电阻和第六电阻；包括在所述的第五电阻和所述第六电阻的中间点和地电压之间接入的第六电容；包括在所述的第一电容和所述第一电阻的中间点和所述的第二电容和所述第二电阻的中间点介入的第一电感；包括在所述的第三电容和所述第三电阻的中间点和所述的第四电容和所述第四电阻的中间点介入的第二电感；包括正交调制器的四个输入端口各通过一个电阻接入到第三电感左端的四个电阻；包括第三电感；所述第三电感的右端介入第五电阻和所述第六电阻的中间点；

进一步地，所述正交调制器的四个输入端口使用的接入电阻的阻值相同。

进一步地，所述正交调制器的四个输入端口为高阻抗。

与现有技术相比，本发明所述的一种与正交调制器相配合的接口电路，达到了如下效果：

1)本发明在正交调制器的混频器I、Q两路的信号输入端采用了一种与之相配合的接口电路，且所述接口电路中的滤波电路、直流偏置电路和交流匹配电路在同一电路中实现，不但克服了传统的独立滤波电路、直流偏置电路以及交流匹配电路难以实现四路差分信号输入的高度的一致性缺陷，也有效提高了接口电路之间性能的一致性以及与正交调制器之间的匹配性。

2)本发明也通过公用各种元器件，大大优化了电路结构，减小了电路的复杂性，工艺简单，成本较小，降低了对电阻、电容、电感等元器件在性能上一致性的要求，也能减小因为元器件本身的差异性而造成的信号输入的不平衡并进一步抑制信号的频谱畸变，从本质上优化了正交调制器的性能。

3)本发明在靠近差分信号输入的四个端口设置了隔直电容，避免了输入信号对I路和Q路混频器的差分输入端直流偏置工作点的影响，同时也不会因隔直电容的影响导致差分对两路输入信号的不一致。

附图说明

图1为本发明实施例所述的接口电路与正交调制器连接的电路图。

图2为传统的接口电路与正交调制器连接的电路图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明实施例所述的一种与正交调制器相配合的接口电路，具有四个电压信号输入端Vin1、Vin2、Vin3、Vin4，从Vin1、Vin2端输入的信号经过所述接口电路进行信号处理后耦接于所述正交调制器的第一混频器4对应的I路信号输入端，即与IBBP和IBBN端相耦接；从所述Vin3、Vin4端输入的信号经过所述接口电路进行信号处理后耦接于所述正交调制器的第二混频器5对应的Q路信号输入端，即与QBBP和QBBN端相耦接，所述IBBP、IBBN分别为I路信号的正、负极输入端，所述QBBP、QBBN分别为Q路信号的正、负极输入端。其中，所述接口电路包括：隔直电路6、实现交流匹配和滤波双重功能的电路7以及直流偏置电路8。

具体地，所述隔直电路由设于靠近四路差分信号输入端Vin1、Vin2、Vin3、Vin4端口处的隔直电容C1、C2、C3、C4组成，起到隔去直流成分，优选地，所述电容C1、C2、C3、C4的电容值相等。通过在靠近差分信号输入的四个端口设置所述隔直电容，避免了输入信号对I路和Q路混频器的差分输入端直流偏置工作点的影响，同时也不会因隔直电容的影响导致差分对两路输入信号的不一。

所述实现交流匹配和滤波双重功能的电路7，包括串联在L3左端和地电压之间的C5；包括在的C1和R1的中间点和的C2和R2的中间点介入的L1；包括在C3和R3的中间点和所述的C4和R4的中间点介入的L2；包括正交调制器的四个输入端口各通过一个电阻接入到L3左端的四个电阻(R1、R2、R3、R4)；包括L3。

所述实现交流匹配和滤波双重功能的电路7中电阻R1、R2、R3、R4分别作为Vin1、Vin2、Vin3和Vin4四路信号的匹配电阻，保证功率达到最大限度的输出。优选地，各个所述电阻R1、R2、R3、R4的阻值相等。

所述实现交流匹配和滤波双重功能的电路7中，电感L1、L2、L3分别阻隔交流通直流的作用，L1用于阻隔Vin1和Vin2两路信号的在保证差分输入端直流偏置相当的情况下，交流信号不互相馈入对方端口，L2用于阻隔Vin3和Vin4两路信号的在保证差分输入端直流偏置相当的情况下，交流信号不互相馈入对方端口，L3用于阻隔Vin1和Vin2、Vin3、Vin4四路信号的互相馈入直流偏置电路8。优选地，各个所述电阻L1、L2、L3的阻抗相等。

所述实现交流匹配和滤波双重功能的电路7中，所述电感C2起滤波的作用，由四路差分信号共用，用于滤除四路差分信号中的高频干扰信号。有效避免了四路单独滤波引起的各路信号的不一致。

所述直流偏置电路8，包括串联在工作电压Vcc和地电压之间的R5和R6；包括在的R5和R6的中间点和地电压之间接入的C6；包括在C1和R1的中间点和C2和R2的中间点介入的L1；包括在C3和R3的中间点和C4和所述R4的中间点介入的L2；包括正交调制器的四个输入端口各通过一个电阻接入到L3左端的四个电阻(R1、R2、R3、R4)；包括L3。

所述直流偏置电路8，所述电感L1、L2、L3分别阻隔交流通直流的作用，其中L1和L2用于的通直流功能，保证差分输入端直流偏置相当。L3用于阻隔电源信号中的交流信号，减弱其对正交调制器的影响。优选地，各个所述电阻L1、L2、L3的阻抗相等。

所述直流偏置电路8，所述电感C6起交流接地作用。用于滤除电源信号中的交流信号，减弱其对正交调制器的影响。

其中，本发明的电阻R6不再作为传统的接口电路中的偏置电阻，而由对应交流匹配电路中的电阻(R1、R2、R3、R4)承担电路的连接作用，且因R1、R2、R3、R4的阻值大小对直流偏置电压的值影响较小，再加上有L1和L2用于的通直流功能，可以充分保证差分输入端直流偏置相当。同时因此本发明只需一次性设定该分压电路即可确保各线路的直流偏置电压相等。而且，本发明取消了传统的专用直流偏置电路转而采用在直流电源与接地端(地线)之间增设一供各条电路共用的分压电路，该分压电路与传统交流匹配电路中的4个接地电阻的接地端中通过串联一个电感L3共接、在L3与分压电路的共结点再经一电容C6接地，从而利用所述交流匹配电路中的4个匹配电阻分别兼作各直流偏置电路8中的直流偏置电阻、以向对应的I、Q两路混频器的差分信号输入端口输入直流偏置电压。

在仅考虑直流耦合时，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9均起到阻隔直流的作用，电感L1、L2、L3、L4均起到通直流的作用，由于IBBP、IBBN、QBBP、QBBN四个输入端均为高阻抗，所以这四个输入端偏置电压均为Vcc*R6/(R5+R6)。

在仅考虑交流耦合时，且IBBP、IBBN、QBBP、QBBN四个输入端均为高阻抗，所以对于端口Vin1、Vin2、Vin3、Vin4共用由C5构成的滤波网络，且输入阻抗分别为R1、R2、R3、R4。

经过所述接口电路输出的两路交流差分信号将分别进入第一混频器4和第二混频器5中，由振荡信号6和由IBBP、IBBN馈入的I通道信号相乘，振荡信号6经过一相位翻转器7进行相位翻转90°后和由QBBP、QBBN馈入的Q通道信号相乘。混频后的信号最终经加法器8合并后，经差动—单端输出转换器转换为单端形式从V_OUT端输出。

本发明在正交调制器的混频器I、Q两路的信号输入端采用了一种与之相配合的接口电路，且所述接口电路中的隔直电路、滤波电路、直流偏置电路和交流匹配电路在同一电路中实现，不但克服了传统的独立滤波电路、直流偏置电路以及交流匹配电路难以实现四路差分信号输入的高度的一致性缺陷，也有效提高了接口电路之间性能的一致性以及与正交调制器之间的匹配性。该技术极大保证了四路信号输入的平衡，能有效抑制信号的频谱畸变。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种与正交调制器相配合的接口电路，所述正交调制器包括同相和正交两路输入，每路输入包括正、负两个输入端口，所述接口电路与所述正交调制器的四个输入端口藕接，其特征在于，

所述接口电路包括：隔直电路、滤波电路、直流偏置电路以及交流匹配电路，其中，

所述正交调制器的四个输入端口共用所述接口电路的所述直流偏置电路、所述滤波电路和所述交流匹配电路。

2.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述隔直电路是在所述正交调制器的同相路输入和正交路输入的正、负输入的四个输入端口分别串接一个电容。

3.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述滤波电路被所述正交调制器的同相路输入和正交路输入的正、负输入的四个输入端口共用。

4.根据权利要求3所述的接口电路，其特征在于，所述滤波电路为低通滤波电路。

5.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述滤波电路和交流匹配电路为实现交流匹配和滤波双重功能的相同的电路。

6.根据权利要求5所述的接口电路，其特征在于，所述实现交流匹配和滤波双重功能的电路包括串联在所述第三电感和地电压之间的第五电容；包括在所述的第一电容和所述第一电阻的中间点和所述的第二电容和所述第二电阻的中间点介入的第一电感；包括在所述的第三电容和所述第三电阻的中间点和所述的第四电容和所述第四电阻的中间点介入的第二电感；包括正交调制器的四个输入端口各通过一个电阻接入到第三电感左端的四个电阻；包括第三电感；所述第三电感的右端介入第五电阻和所述第六电阻的中间点；

7.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述直流偏置电路包括串联在工作电压Vcc和地电压之间的第五电阻和第六电阻；包括在所述的第五电阻和所述第六电阻的中间点和地电压之间接入的第六电容；包括在所述的第一电容和所述第一电阻的中间点和所述的第二电容和所述第二电阻的中间点介入的第一电感；包括在所述的第三电容和所述第三电阻的中间点和所述的第四电容和所述第四电阻的中间点介入的第二电感；包括正交调制器的四个输入端口各通过一个电阻接入到第三电感左端的四个电阻；包括第三电感；所述第三电感的右端介入第五电阻和所述第六电阻的中间点。

8.根据权利要求7所述的接口电路，其特征在于，所述正交调制器的四个输入端口使用的接入电阻的阻值相同。

9.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述正交调制器的四个输入端口为高阻抗。