CN108605024A - 宽带极坐标接收器架构及信号处理方法 - Google Patents

Abstract

公开了宽带极坐标接收器及操作方法。以极坐标接收器接收相位调制输入信号，所述极坐标接收器包括注入锁定振荡器。所述注入锁定振荡器包括多个注入点，根据所述输入信号的频率选择特定的N次谐波，并将所述输入信号通过与所选的N次谐波对应的一组注入点注入，所述注入锁定振荡器生成振荡器输出信号，所述输入信号的相位是由所述振荡器输出信号的相位确定的。在一些实施例中，振荡器输出信号的频率乘以N，与所述输入信号混频并进行滤波以用于幅度检测。所述输入信号根据相位及幅度信息进行解码。

Description

宽带极坐标接收器架构及信号处理方法

交叉引用

本申请要求申请号为14/957131，申请日为2015年12月2日，名称为《宽带极坐标接收器架构及信号处理方法》的美国专利申请以及申请号为14/957134，申请日为2015年12月2日，名称为《宽带极坐标接收器架构及信号处理方法》的美国专利申请的优先权，并通过引用将此两者的内容整体并入本文。

背景技术

通信收发器可采用多种架构从载波信号中恢复数据。这些架构包括使用中频转换接收器或直接转换接收器进行相干解调。此类接收器通常利用锁相环(PLL)及相干解调恢复或重新生成通信载波信号。最近，人们提出了极坐标接收器架构，该架构无需使用载波恢复电路便可从接收调制信号中提取调制相位分量。然而，所提出的该极坐标接收器架构及相应信号处理存在一些可导致性能较差及比特误码率(BER)较高的缺陷。因此，需要对极坐标接收器的信号处理和架构进行改良。

发明内容

在一种例示方法中，以极坐标接收器接收相位调制输入信号，该极坐标接收器包括注入锁定振荡器。该注入锁定振荡器至少包括第一组注入点以及第二组注入点，每组注入点分别对应于所述注入锁定振荡器的一种不同的谐波。在一些实施方式中，所述注入锁定振荡器为环式振荡器，该环式振荡器包括多个按顺序排列的缓冲器，其中，每个所述注入点均分别位于相应缓冲器上。根据所述输入信号的频率，所述各组注入点中的一组注入点被选择。所述注入锁定振荡器用于生成振荡器输出信号，同时所述输入信号注入至所选的一组注入点。此外，还通过测量所述振荡器输出信号的相位，确定所述调制输入信号的相位。

在一些实施方式中，通过根据所述输入信号的频率将所述注入锁定振荡器的谐波选择为将该输入信号的频率除以N时的商处于所述注入锁定振荡器锁定范围内的N次谐波的方式，实现从所述各组注入点中选择一组注入点。然后，将与所述注入锁定振荡器的所述N次谐波相对应的一组注入点用于所述输入信号的注入。该注入锁定振荡器可调节为使得其本征频率基本上为将所述输入信号的频率除以N的商。

在一些实施方式中，提供多个频段针对性放大器，而且在所述输入信号注入之前，通过从这些频段针对性放大器中选择的一个频段针对性放大器对所述输入信号进行放大。其中，可根据所述输入信号的频率，对所述放大器进行选择。

一种例示极坐标接收器包括注入锁定振荡器，该注入锁定振荡器至少具有第一组注入点及第二组注入点，其中，各组注入点分别与所述注入锁定振荡器的不同谐波相对应。所述注入锁定振荡器具有至少一个振荡器输出端。此外，还提供注入选择电路，该注入选择电路用于选择性地将所述输入信号提供于所述各组注入点中被选中的一组注入点。所述振荡器输出端还连有相位检测电路。该相位检测电路可包括分频器，该分频器具有与所述振荡器输出端连接的输入端，以及与所述分频器输出连接的时间数字转换器。

在另一例示方法中，以极坐标接收器接收相位调制输入信号，该极坐标接收器包括注入锁定振荡器。该注入锁定振荡器用于生成振荡器输出信号，而所述输入信号通过与该注入锁定振荡器的N次谐波相对应的一组注入点注入该注入锁定振荡器中，其中，N为整数。通过将所述振荡器输出信号的频率乘以系数N，生成倍频振荡器信号。通过将该倍频振荡器信号与所述输入信号混频，生成混频信号。在将该混频信号滤波后，进一步对滤波后的该混频信号进行采样。在一些实施方式中，所述整数N大于1。所述方法可包括将所述N值选择为使得所述相位调制信号的频率基本为所述注入锁定振荡器锁定范围内频率的N次谐波。在一些实施方式中，所述注入锁定振荡器的本征频率调节为使得所述相位调制信号的频率基本为该本征频率的N次谐波。

在一些实施方式中，所述振荡器包括至少两个相位相互偏移的输出分支，而且通过至少异或门将来自所述相位相互偏移的输出分支的信号相结合的方式，对所述振荡器输出的频率进行倍频。

在一种生成射频输入信号的限幅复制信号的例示方法中，该射频输入信号被注入至注入锁定振荡器的N次谐波输入端，其中，该射频输入信号的频率基本上为所述注入锁定振荡器基本频率的N倍。在注入所述射频输入信号的同时，所述注入锁定振荡器生成振荡器输出信号。通过以系数N对该振荡器输出信号进行倍频，生成所述限幅复制信号。该N值基于所述输入信号的频率。在一些实施方式中，N为大于1的整数。

在一些实施方式中，通过提供包络消除电路，生成射频输入信号的限幅复制信号。所述注入锁定振荡器具有N次谐波输入端和振荡器输出端。该N次谐波输入端用于接收所述射频输入信号。所述电路包括倍频器，该倍频器具有输入端及倍频输出端。该倍频器的输入端连接于所述振荡器输出端。该倍频器用于以系数N对输入进行倍频，而且所述倍频输出端用于提供所述射频输入信号的限幅复制信号。

在一些实施方式中，所述包络消除电路连接于控制器，其中，该控制器用于根据所述输入信号的频率选择N值，而且所述倍频器为用于以所选N值进行倍频的可变倍频器。所述电路还可包括连接于所述控制器的注入选择电路，其中，该注入选择电路用于将所述输入信号连接至与所述N次谐波相对应的一组注入点。

附图说明

所附各图与以下具体实施方式部分一道并入本说明书并构成本说明书的一部分，用于对包括所要求保护的发明在内的概念的实施方式进行进一步说明，并对这些实施方式的各种原理和优点进行阐述，其中，在各附图中，类似附图标记指代相同或功能相近的要素。

图1为根据一些实施方式的极坐标接收器电路框图。

图2为根据一些实施方式具有多个注入点的注入锁定环式振荡器电路示意图。

图3为根据一些实施方式的注入选择电路示意图。

图4为根据一些实施方式的幅度选择电路示意图。

图5为根据一些实施方式的包络消除电路示意图。

图6为根据一些实施方式在极坐标接收器内使用包络消除电路的示意图。

图7为根据一些实施方式在极坐标接收器内使用Gilbert单元倍频电路的示意图。

图8为根据一些实施方式的极坐标接收器架构的功能框图。

图9为根据一些实施方式具有替代架构的极坐标接收器的一部分的功能框图。

图10为根据一些实施方式的极坐标接收器操作方法流程图。

图11A和图11B为根据一些实施方式的N次谐波选择原理及注入锁定振荡器调节原理示意图。

本领域技术人员可理解的是，附图中要素的图示方式在于简单性和清晰性，并且不一定按比例绘制。例如，为了有助于更好地理解本发明的实施方式，附图中的某些要素可相对于其他要素进行尺寸放大。

附图中，已通过常规符号在合适之处对装置和方法的部件进行了标示，这些标识仅示出了与本发明实施方式的理解有关的具体细节，从而避免本发明因对于受益于本申请描述内容的本领域技术人员而言极其容易理解的细节而变的晦涩难懂。

具体实施方式

图1所示为根据一些实施方式的例示极坐标接收器100。其中，相位调制射频输入信号在天线102等输入节点处被接收。该输入射频信号由宽带低噪声放大器(LNA)104放大，该放大器还为天线102提供阻抗匹配功能。极坐标接收器100用于接收并解调频率调制或相位调制射频信号，该射频信号例如为通过相移键控法(PSK)或正交幅度调制法(QAM)调制的信号。在本发明中，相位调制信号一词表示含有相位调制分量的不同类型信号，因此其不仅包括以相位调制的信号(如二进制相移键控、正交相移键控、8-PSK或16-PSK)，还包括同时以相位和幅度调制的信号(如16-QAM、64-QAM或256-QAM)。频率调制信号包括频移键控(FSK)信号等信号，该频移键控信号例如为二进制频移键控(BFSK)信号、多频频移键控(MFSK)信号及最小频移键控(MSK)信号。

本文所述实施方式当中的某一些涉及相位调制信号的解调，但是应该注意的是，所公开实施方式还可用于根据频率变化和相位变化之间的数学关系，对频率调制(FM)信号进行解调。无论相位调制信号，还是频率调制信号，其均为具有可变相位分量的调制信号。

在被宽带低噪声放大器104放大后，所述输入信号被进一步沿多个频段针对性低噪声放大器路径106，108，110中的一条或多条放大。虽然图1中示出了三条频段针对性放大器路径，但也可使用更多条或更少条放大器路径。放大器路径106，108，110中的每一条均可包括相应的频段针对性可调低噪声放大器112，114，116，该低噪声放大器在选定的中心频率附近具有相对较高的增益，而在其他频率下的增益相对较低，从而使得每个放大器路径不但具有放大功能，还能提供带通滤波功能。

每一放大器路径的实际频率调整范围可具有一定限定范围。因此，所述不同放大器路径可具有不同频率调整范围。对于任何处于极坐标接收器100工作频率范围内的输入信号频率f_in，均希望存在至少一条可调节至频率f_in的放大器路径。应该注意的是，所述各调整范围沿低噪声放大器路径106，108，110存在一定的重叠。此外，还应该注意的是，极坐标接收器100的工作频率范围并不一定必须为连续范围。例如，人们可能希望该接收器能够接收和解调2.4GHz和5GHz波段的信号，但并不一定希望其还可以接收和解调上述频段之间的频率内的信号。

可调低噪声放大器112沿频段针对性放大器路径106为第一频段BAND 1内的频率提供放大功能。可调低噪声放大器114沿频段针对性放大器路径108为第二频段BAND 2内的频率提供放大功能。可调低噪声放大器116沿频段针对性放大器路径110为第三频段BAND 3内的频率提供放大功能。

在一种例示实施方式中，每个所述频段针对性可调低噪声放大器均采用专利号为US8941441，名称为《在更宽动态范围内具有线性化增益的低噪声放大器》，授权日为2015年1月27日的美国专利中公开的电路和技术实现，该文献的全部内容通过引用并入本文。

在一种例示实施方式中，BAND 1覆盖800MHz～1.6GHz的频率，BAND 2覆盖1.6～3.2GHz的频率，BAND 3覆盖3.2～6.4GHz的频率。在该实施方式中，极坐标接收器100可通过频段针对性放大器路径108(对应于BAND 2)对2.4GHz WiFi频段内的信号进行放大和滤波，并通过频段针对性放大器路径110(对应于BAND 2)对5GHz WiFi频段内的信号进行放大和滤波。在一些实施例中，不包含路径106(对应于BAND 1)。

在图1实施方式中，极坐标接收器100具有幅度选择电路118，用于选出待进一步接受幅度检测处理的放大器路径输出(并从而选出待进一步接受该处理的频段)。应该注意的是，虽然幅度选择电路118图示为处于所述各放大器路径的“下游”，但是该幅度选择电路也可部分或全部与所述各放大器路径集成，或者设于其“上游”。例如，所述幅度选择电路可将宽带低噪声放大器104的输出引导至所述各放大器路径中的某一条，或者该幅度选择电路也可使除所选放大器路径之外的所有放大器路径停止工作(例如中断或切断其电流源)。

相位检测

在图1实施方式中，极坐标接收器100具有用于相位检测的注入锁定振荡器(ILO)122。注入锁定振荡器122包括多个注入点，而且极坐标接收器100具有可将所述放大后的输入信号连接至一组被选注入点的注入选择电路120。如以下将进一步详细描述的一样，该组注入点用于根据所述输入信号的频率确定的特定输入信号。取决于所述输入信号的频率，被使用的一组注入点可由单个注入点、多个注入点或所有注入点组成。在一些实施方式中，注入选择电路120还可确定所述信号在不同注入点上的注入相位。举例而言，当所述放大后的输入信号为包括相位相差180°的两个信号的差分信号时，注入选择电路120可将每个所述信号连接至一个注入点或多个不同注入点。在一些实施方式(如图1实施方式)中，注入选择电路120还可确定将来自所述不同频段针对性放大器路径的放大信号输出中的哪一个连接至注入锁定振荡器122。在其他实施方式(如图8实施方式)中，所述注入选择电路自身并不对待使用频段针对性放大器路径进行选择，而是用于确定所选路径的输出连接至注入锁定振荡器122的连接方式。

当没有信号被注入时，注入锁定振荡器122在其本征频率下振荡。在一些实施方式中，注入锁定振荡器122为本征频率可调的可调注入锁定振荡器。当输入信号的频率除以整数N(N≥1)的商在至少某一N值下处于该振荡器的锁定范围内时，注入锁定振荡器122可锁定该输入信号。换句话说，当输入信号的频率在至少某一N值下为所述振荡器锁定范围内频率的N次谐波时，该振荡器可将其锁定。应该注意的是，该锁定范围可在所述振荡器被调节时发生变化，该锁定范围可随谐波种类的不同而不同，而且该锁定范围可受被注入输入信号幅度的影响。因此，可根据其他相关参数，确定该振荡器的锁定范围。举例而言，当输入信号为一次谐波(N＝1，该输入信号的频率大致等于振荡器输出信号频率)时该锁定范围的值可大于当输入信号为二次谐波(N＝2，该输入信号的频率大致等于振荡器输出信号频率的两倍)时该锁定范围的值。

作为更具体一例，振荡器122的本征频率可在约800MHz～1.6GHz之间调节。如果所述输入信号的频率大约为5GHz，则可采用四次谐波注入，并将振荡器122调节为使得5GHz÷4＝1.25GHz处于该振荡器的锁定范围内。这一结果可通过将所述振荡器的本征频率调节至约1.25GHz的方式实现。如果输入信号的频率约为2.4GHz，则可采用二次谐波注入，并将振荡器122调节为使得2.4GHz÷2＝1.2GHz处于该振荡器的锁定范围内。这一结果可通过将所述振荡器的本征频率调节至约1.2GHz的方式实现。如此可见，可通过选择合适的N值(即选择合适的谐波)并将所述注入锁定振荡器调节为使得输入信号的频率大致等于该振荡器输出频率的N次谐波频率的方式，使该振荡器锁定所述输入信号。

如上所述，注入锁定振荡器122包括多个注入点。在合适的条件下，即使当所述输入信号仅通过单个注入点注入时，振荡器122也可锁定N次谐波输入信号。在此基础上，还可通过对注入点进行适当选择的方式，提高振荡器122的性能。举例而言，可通过选择一组可增大N次谐波锁定范围的注入点(或者也可选择一组可减小除N次谐波之外的其他谐波的锁定范围的注入点)，提高振荡器122锁定并稳定跟踪N次谐波输入信号的能力。一旦选定用于注入的谐波后，注入选择电路120可将所述输入信号提供于一组已调节至所选谐波的注入点上。在一些实施例中，所述注入选择电路由数字控制器128控制。数字控制器128的详细操作方式如图9所示。数字控制器128可例如包括列出输入频率与对应各组注入点的查找表。

当锁定至谐波输入信号后，振荡器122便用做注入锁定分频器。当振荡器122锁定至频率为f_in的N次谐波输入信号时，该振荡器的输出信号频率f_out基本等于f_in÷N。所述输入信号中的相位偏移使得所述振荡器的输出信号中产生相应的相位偏移。其中，输入信号的相位偏移在输出信号中产生的相位偏移为该分频有助于实现输入信号的相位检测：通过将振荡器122用作注入锁定分频器，而且在一些实施方式中，还通过额外使用一个或多个分频器124，可将所述信号的频率降低至足以允许以时间数字转换器(TDC)126或其他部件对相位偏移进行检测。所述额外分频器124可由谐波注入锁定振荡器、数字分频器或其组合等实现。利用时间数字转换器进行的相位检测可由申请号为14/634525，名称为《带数字解调功能的极坐标接收器方法和装置》，申请日为2015年2月27日的美国专利申请中描述的技术或其他技术实现，该文献的全部内容通过引用并入本文。

幅度检测

如上所述，对于选定的N值，注入锁定振荡器122可在当输入信号为该振荡器输出信号的N次谐波时，将该输入信号的频率除以N。在图1实施方式中，倍频器130为具有至少两个不同乘数的可变倍频器。在接收器100内，可变倍频器130将所述振荡器输出信号乘以所选乘数N，以生成与所述输入信号具有相同频率的信号。注入锁定振荡器122和倍频器130共同用作从所述输入信号中去除幅度变化的包络消除电路。由此可见，倍频器130的输出信号即为所述输入信号的限幅复制信号。该限幅复制信号提供于吉尔伯特(Gilbert)单元等混频器132，并由该混频器将所述限幅复制信号与幅度选择电路118所选的输入信号(可以为幅度调制信号)相乘。所述限幅复制信号的乘积为混频信号，该混频信号具有与所述输入信号幅度成正比的低频(或直流)分量。该混频信号的高频分量由低通滤波器134滤除，从而只剩下与所述输入信号幅度成正比的模拟信号。该模拟信号由模数转换器(ADC)136转换成表示所述输入信号幅度的数字信号。在一些实施方式中，模数转换器136以160Msps对所调制的射频信号幅度进行采样。

在图1实施方式中，A/P对齐电路138将来自时间数字转换器126的数字相位信息与来自模数转换器136的数字幅度信息对齐，而且该数字相位与幅度对齐的信号提供于坐标旋转数字计算机(CORDIC)逻辑电路140。坐标旋转数字计算机逻辑电路140用于识别与所述相位调制射频输入信号相对应的同相(I)及正交(Q)分量。识别出的同相和正交分量可进一步用于通过本领域技术人员已知的常规技术识别所述相位调制射频输入信号传送的正交幅度调制(QAM)符号等特定符号。

在图1实施方式中，控制器128用于对幅度选择电路118、注入选择电路120及倍频器130进行协调。举例而言，控制器128可接收表示待以特定输入频率f_in接收输入信号的信息。根据该频率f_in，控制器128：确定出应该使用的频段针对性放大器路径，并对合适的可调低噪声放大器进行相应调节；通过操作幅度选择电路118，将所述合适的频段针对性放大器路径连接至所述幅度检测电路；为频率f_in选择合适的谐波值N；通过操作注入选择电路120，为所述谐波值N选择一组合适的注入点；将注入锁定振荡器122的本征频率调节至f_in÷N左右；以及控制倍频器130进行乘数同样为N的乘法运算。

注入锁定环式振荡器

在一些实施方式中，注入锁定振荡器122为注入锁定环式振荡器。此方面的一种实施方式如图2注入锁定环式振荡器222所示。振荡器222包括按顺序排列的四个缓冲器202，204，206，208，这些缓冲器可以为差分反相器。如本领域技术人员所知，每个所述缓冲器对应于45°的缓冲相位偏移，从而使得所述四个缓冲器共同产生180°的总缓冲相位偏移，该四个缓冲器的输出经点210反馈回这些缓冲器。

注入锁定环式振荡器222包括分别向各个缓冲器202，204，206，208供应电流的电流源212，214，216，218。所述电流源由偏置电路220偏置。在图2实施方式中，所述各注入点位于对分别提供至缓冲器202，204，206，208的电流进行调制的场效应晶体管(FET)224，226，228，230的栅极。各注入点分别标为INJ_1，INJ，INJ_1_180及INJ_180。如以下将参考图3所进一步详细描述的一样，注入选择电路将输入信号连接至这些注入点中的一组注入点(如这些注入点中的一个注入点、所选多个注入点或所有注入点)。

在一些实施方式中，注入锁定环式振荡器222为可调振荡器。在此方面的一些实施方式中，缓冲器202，204，206，208中的一个或多个(或所有)缓冲器具有一个或多个可对该缓冲器所产生的延迟进行调节的可调电容性元件和/或可调电阻性元件。在一些实施方式中，可根据图1控制器128等控制器的输入，以数字方式对所述延迟进行调节。通过延长每个缓冲器的延迟时，可延长振荡周期并降低所述振荡器的本征频率。在图2的四缓冲器结构中，每个缓冲器均提供45°(180°÷4)的缓冲相位偏移，从而使得振荡周期为每个缓冲器所产生延迟的8倍(其中，本征频率为该周期的倒数)。在其他实施方式中，可使用不同数目的缓冲器。举例而言，注入锁定环式振荡器可采用按顺序排列的八个缓冲器(这些缓冲器可以为反相器)。在此方面的一种实施方式中，每个缓冲器产生22.5°(180°÷8)的缓冲相位偏移，而且振荡周期为每个缓冲器所产生延迟的16倍。

在一种例示实施方式中，当希望以二次谐波(即N＝2)在振荡器222内注入差分输入信号时，该差分信号注入于缓冲相位偏移为90°的一组注入点上，例如注入于注入点INJ和INJ_180上。在一种例示实施方式中，当希望以四次谐波(即N＝4)在振荡器222内注入差分输入信号时，该差分信号注入于缓冲相位偏移为45°的一组注入点上，例如注入于注入点INJ_1和INJ上，或注入于注入点INJ_1_180和INJ_180上(或者同时注入于所有该四个注入点上)。在支持以一次谐波注入的实施方式中，相应的一组注入点可以为单个注入点，如注入点INJ。

注入选择电路

图3所示为例示注入选择电路320。注入选择电路320用于选择性地将针对第一频段的放大器302或针对第二频段的放大器304连接至一组被选注入点。图3所示注入点标为INJ_1，INJ，INJ_1_180和INJ_180，并可以为图2中相应标记的所述各注入点。

当希望以二次谐波在BAND 1注入输入信号时，启动缓冲器306，并将所述注入选择电路内的其他缓冲器断连。缓冲器306的启动使得来自放大器302的输入信号被连接至与所述二次谐波对应的一组被选注入点，具体而言，为注入点INJ和INJ_180。

当希望以所述二次谐波在BAND 2注入输入信号时，启动缓冲器308，并将所述注入选择电路内的其他缓冲器断连。缓冲器308的启动使得来自放大器304的输入信号被连接至与所述二次谐波对应的一组被选注入点，具体而言，为注入点INJ和INJ_180。

当希望以四次谐波在BAND 1注入输入信号时，启动缓冲器310和312，并将所述注入选择电路内的其他缓冲器断连。缓冲器310和312的启动使得来自放大器302的输入信号被连接至与所述四次谐波对应的一组被选注入点，具体而言，为注入点INJ_1，INJ，INJ_1_180和INJ_180。

当希望以四次谐波在BAND 2注入输入信号时，启动缓冲器314和316，并将所述注入选择电路内的其他缓冲器断连。缓冲器314和316的启动使得来自放大器304的输入信号被连接至与所述四次谐波对应的一组被选注入点，具体而言，为注入点INJ_1，INJ，INJ_1_180和INJ_180。

在一些实施方式中，用于启动或断连缓冲器306，308，310，312，314和316的信号由图1控制器128等控制器提供。虽然图3提供了用于实现注入选择电路的例示电路，但对于受益于本发明的本领域技术人员而言容易理解的是，还可以构建其他电路，以将输入信号选择性地连接至与不同谐波对应的各组注入点。

幅度选择电路

与注入选择电路的情形相同，可通过各种不同电路实现幅度选择电路。此方面的一种例示电路示于图4。在图4中，Gilbert单元432用作所述幅度检测路径中的混频器。Gilbert单元432用于将包络消除电路402所提供的输入信号的限幅复制信号与幅度选择电路418所选择的输入信号相乘。当需要BAND 1中的信号时，启动缓冲器402，以将频段针对性放大器404与Gilbert单元432相连接。当需要BAND 2中的信号时，启动缓冲器406，以将频段针对性放大器408与Gilbert单元432相连接。之后，Gilbert单元423所生成的混频信号可由滤波器434进行低通滤波，并由模数转换器436采样，以生成表示所述幅度选择电路所选输入信号幅度的信号。

包络消除电路

图5所示为例示包络消除电路(如图4电路402)。如图5所示，注入锁定振荡器522的一个或多个振荡器输出提供至倍频器502，504和506。在图5实施例中，倍频器502，504和506中的每一个均提供频率为其各自输入信号的两倍的倍频输出信号。倍频器504和506串联连接，以实现其值为4的倍频乘数。当输入信号以二次谐波注入于注入锁定振荡器522时，将倍频乘数为2的输出用作所述输入信号的限幅复制信号。当输入信号以四次谐波注入于注入锁定振荡器522时，将倍频乘数为4的输出用作所述输入信号的限幅复制信号。

所述包络消除电路进一步详细示于图6。在图6实施方式中，各倍频器实施为异或(XOR)门602，604，606。注入锁定振荡器622具有与缓冲器608，610，612，614对应的输出分支，该输出分支输出差分振荡器输出信号。这些差分振荡器输出信号由缓冲器616，618，620，624转换为单端信号。与振荡器缓冲器608和612对应的输出分支相隔90°的总相位差，而且通过异或门602对输出实施异或运算，可生成频率为各振荡器输出信号频率两倍的倍频输出信号。类似地，振荡器缓冲器610和614的输出分支也相隔90°的总相位差，而且通过异或门604对输出实施异或运算，可生成频率为各振荡器输出信号频率两倍的倍频输出信号。在此之后，由异或门606对异或门602和604的输出进一步实施异或运算，以生成频率为各振荡器输出信号频率4倍的倍频输出信号。控制器626通过启动缓冲器628而采用来自异或门602的2倍输出，或通过启动缓冲器630而采用来自异或门606的4倍输出。

控制器626对缓冲器628和630以及注入选择逻辑电路632进行操作。当输入信号待以二次谐波注入所述调制器时，控制器626操作注入选择逻辑电路632，以将所述输入信号注入至与所述二次谐波相对应的由一个或多个注入点组成的一组注入点，而且该控制器还启动缓冲器628，以将所述2倍输出提供给Gilbert单元634。由此可见，在二次谐波注入的情形下，振荡器622用于将所述输入信号的频率除以二，而所述倍频器电路(在该例中为异或门602，604，606)通过将该频率乘以二而恢复所述输入信号的原始频率。类似地，当输入信号待以四次谐波注入所述调制器时，控制器626操作注入选择逻辑电路632，以将所述输入信号注入至与所述四次谐波相对应的由一个或多个注入点组成的一组注入点，而且该控制器还启动缓冲器630，以将所述4倍输出提供给Gilbert单元634。由此可见，在四次谐波注入的情形下，振荡器622用于将所述输入信号的频率除以四，而所述倍频器电路通过将该频率乘以四而恢复所述输入信号的原始频率。

例示混合器

图7所示为用作幅度检测混频器的例示Gilbert单元。在图7实施方式中，Gilbert单元734从包络消除电路中接收第一输入，该包络消除电路包括注入锁定振荡器702以及位于其下游的倍频器704。所述Gilbert单元根据缓冲器710和712中启动的那一个，从放大器706或放大器708接收第二输入。在将未使用放大器禁用的一些实施方式中，可以不设缓冲器710和712。

在图7例中，在将所述Gilbert单元的差分输出714低通滤波后，以模数转换器对其进行采样。应该注意的是，为了便于说明，本文中的某些实施方式示为采用单端信号，而其他实施方式示为采用差分信号。应该理解的是，在各种实施方式中，单端信令可被差分信令取代，反之亦然。

替代架构

图8所示为根据一些实施方式的例示极坐标接收器800。极坐标接收器800与图1极坐标接收器100具有不同架构。在图8接收器800中，以天线802等输入节点接收相位调制射频输入信号。该输入射频信号由宽带低噪声放大器(LNA)804放大，除此之外，该放大器还为天线802提供阻抗匹配功能。极坐标接收器800用于接收和解调频率调制或相位调制射频信号。

在被宽带低噪声放大器804放大后，所述输入信号被进一步沿多个频段针对性低噪声放大器路径806，808，810中的一条或多条放大。虽然图8中示出了三条频段针对性放大器路径，但也可使用更多条或更少条放大器路径。放大器路径806，808，810中的每一条均可包括相应的频段针对性可调低噪声放大器。

在图8实施方式中，极坐标接收器800具有频段选择电路818，用于待进一步接受幅度和相位检测处理的放大器路径输出进行选择(从而进而选择待接受该处理的频段)。极坐标接收器800具有用于相位检测的注入锁定振荡器(ILO)822。注入锁定振荡器822包括多个注入点，而且极坐标接收器800具有注入选择电路820，该电路用于将放大后的输入信号连接至一组被选注入点。需要注意的是，注入检测电路120(图1)同时用于选择频段针对性放大器及一组注入点，而注入检测电路820仅用于选择一组注入点，频段针对性放大器的选择由频段选择电路818完成。如此，注入选择电路可用于，但不一定用于，选择特定的频段针对性放大器。所述注入选择电路用于将放大后的输入信号注入至与待用于注入的谐波相对应的一组注入点。

控制器828对频段选择电路818、注入选择电路820及注入锁定振荡器822的动作进行协调。根据所选择的输入频率，控制器828指示频段选择电路818为输入信号选择合适的频段针对性放大器，并指示注入选择电路820将所述输入信号注入至与所述合适谐波相对应的一组注入点，而且还将注入锁定振荡器822的本征频率调节至适合于所选输入频率的值。控制器828还可将所选频段针对性放大器路径内的一个或多个低噪声放大器调节至所选输入信号的频率。在替代实施方式中，可采用带通滤波器，而且可通过控制器828将该带通滤波器调节至所选输入频率。

所述输入信号的幅度由包络检测器836测量。包络检测器836可采用本申请中公开的技术(例如使用包络消除电路及混合器)或现有技术(如矫正后低通滤波)测量所述输入信号的幅度。相位检测电路826用于通过确定所述振荡器输出信号的相位来测量所述输入信号的相位。解调逻辑电路840用于例如通过识别与所述输入信号的相位和幅度相对应的星座点，对相位调制输入信号进行解调。解调逻辑电路840可包括用于确定与所传入输入信号对应的同相(I)值和正交(Q)值的CORDIC逻辑电路或其他逻辑电路。

在一些实施方式中，注入点组的选择可与频段针对性放大器的选择相对应。举例而言，如图9所示，每个频段针对性放大器可硬接线于相应的一组注入点。图9所示为极坐标接收器的部分视图，该极坐标接收器包括位于频段针对性放大器路径906和908上游的注入选择电路920。注入选择电路920用于对待用于输入信号的特定频段针对性放大器路径(906或908)进行选择。在该特定示例中，经频段针对性放大器908处理后的所有输入信号均待以四次谐波注入，因此放大器908的硬接线方式使得其将放大后的信号注入至注入锁定振荡器922内的第一、第二、第三及第四缓冲器(具有交替极性)内。类似地，在该特定示例中，经频段针对性放大器906处理后的所有输入信号均待以二次谐波注入，因此放大器906的硬接线方式使得其将放大后的信号注入至注入锁定振荡器922内的第二和第四缓冲器(具有交替极性)内。

极坐标接收方法

图10所示为在一些实施方式中由极坐标接收器实施的例示方法。在步骤1002中，选择输入信号频率f_in。例如，当对经IEEE 802.11b/g/n信道1发送的信号进行接收时，选择2412MHz的输入信号频率。在步骤1004中，为所选输入信号频率选择合适的频段针对性放大器路径。例如，极坐标接收器可具有一条用于2.4GHz Wi-Fi频段的放大器路径，以及另外一条用于5GHz频段的放大器路径。对于2412MHz的输入信号频率，将选择用于2.4GHz频段的放大器路径。在步骤1006中，将所选放大器路径调节至所述输入信号频率(在本例为2412MHz)

在步骤1008中，选择待用于注入所述输入信号的合适谐波N。举例而言，假设所述极坐标接收器的注入锁定振荡器能够锁定介于800MHz和1600GHz的频率(该锁定范围的一部分可通过调节所述注入锁定振荡器的本征频率的方式实现)。由于2412MHz的所选输入频率处于该锁定范围之外，因此不选择一次谐波。然而，由于2412MHz为位于所述振荡器锁定范围内的1206MHz的二次谐波，因此选择该二次谐波(即N选为等于2)。在步骤1010中，将所述振荡器的本征频率调节至等于或接近频率f_in÷N。在步骤1012中，选择与所述N次谐波相对应的一组注入点(在一些实施方式中，与图9示例一样，步骤1004中的低噪声放大器路径的选择还可影响所述注入点的选择)。

在步骤1014中，由所述极坐标接收器接收相位调制射频输入信号。在步骤1016中，由所选放大器对所述输入信号进行放大。然后，通过处理该放大后的输入信号，确定其相位和幅度。

在相位处理方法中，将所述输入信号在步骤1018中通过与所述N次谐波注入相对应的所述一组被选注入点注入至注入锁定振荡器内。在步骤1020中，通过操作该注入锁定振荡器，生成振荡器输出信号。在步骤1022中，通过处理所述振荡器输出信号，确定该振荡器输出信号的相位(并因而以合适的缩放确定所述输入信号的相位)。所述处理可例如通过一个或多个额外分频器及时间数字转换器完成。

所述振荡器输出信号还用于幅度检测。在步骤1024中，通过将所述振荡器输出信号乘以所选乘数N，以生成所述输入信号的限幅复制信号。该限幅复制信号的幅度基本不受所述输入信号幅度变化的影响。在步骤1026中，将步骤1024生成的倍频信号与所述输入信号混频。在步骤1028中，通过将所述混频信号低通滤波而产生与所述输入信号幅度成正比的信号。在步骤1030中，通过以模数转换器对该信号进行采样而完成其测量。

在步骤1032中，根据分别在步骤1022和1030中测得的所述输入信号的相位和幅度，确定该输入信号的同相(I)和正交(Q)分量。在步骤1034中，根据上述确定结果，确定所述输入信号所传输的星座符号。

调谐和谐波选择

图11A和图11B为本说明书所公开极坐标接收器通过允许经多个不同谐波进行信号注入而适应于较宽输入信号频范围的能力的示意图。图11A和图11B所示为不同谐波N的可能注入锁定振荡器输出频率f_out与不同输入信号频率f_in的关系。如图11A和图11B所示，当以一次谐波注入时，仅800MHz～1.6GHz的信号可处于例示振荡器的锁定范围内。然而，通过选择性地允许以二次或四次谐波注入，则该振荡器还可处理约800MHz～6.4GHz的输入信号。

如图11A和图11B所示，当锁定范围足够宽时，可能会发生两个不同谐波同时落入锁定范围的情形。这种情形理论上可造成所述振荡器性能不稳定或稳定性不足。这一风险可通过适当调节所述振荡器本征频率及选择合适注入点的方式规避。在图11A中，对于频率为1.6GHz(举例而言)的输入信号，所述振荡器通过调节至相对较低的频率而锁定二次谐波，并输出800MHz的振荡器输出信号。在图11B中，对于频率为1.6GHz的输入信号，所述振荡器通过调节至相对较高的频率而锁定一次谐波，并输出1.6GHz的振荡器输出信号。由此可见，可通过对所述振荡器进行调节而保证其锁定合适的谐波。此外，为特定谐波选择合适的一组注入点这一步骤也有助于谐波的正确锁定。

虽然上文已参考图2和图3描述了针对不同谐波的例示各组注入点，但是应该理解的是，也可选择其他组的注入点。举例而言，针对待实施于特定接收器内的每个谐波，可确定出哪一组注入点可为该谐波实现最大的锁定范围。该组注入点可通过简单实验，或者通过在不同谐波下对可能的不同组注入点进行测试或模拟的模拟方式容易地确定。这些确定结果可通过编程或硬接线设置于接收器中，从而使得该接收器针对给定输入频率可例如通过查询查找表或应用预定规则的方式，自动选择适合于该频率的谐波及一组注入点(无需重复上述实验或模拟)。

虽然本说明书上文已对具体实施方式进行了描述，但是本领域技术人员可理解的是，在不脱离下附各项权利要求中阐述的本发明范围的前提下，还可做出各种修饰和变化。因此，本说明书和附图应理解为说明而非限制目的，而且所有此类修饰均旨在包含于本发明范围之内。

此外，可产生任何益处、优点或解决方案或使任何益处、优点或解决方案变得更加显著的上述益处、优点、问题解决方案及任何要素不应理解为任何或所有权利要求的关键、必需或基本特征或要素。本发明仅由下附各项权利要求限定，而且这些权利要求包括本申请未决期间对其所作的任何修改以及各项权利要求在发布时的所有等同物。

此外，在本文中，“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等关系词语可仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区分开来，并不一定要求或暗示这些实体或动作之间实际上存在此类关系或顺序。“包括”、“具有”、“包含”、“含有”这些词或其任何变体旨在涵盖非排他性的包含关系，如此，包括、具有、包含、含有一系列要素的工艺、方法、物件或装置并不仅包括这些要素，而是还可包括未明确列出的其他要素或该工艺、方法、物件或装置的其他固有要素。在没有更多限制的情况下，紧随“包括……”、“具有……”、“包含……”、“含有……”这些表达方式之后的要素不排除包括、具有、包含、含有该要素的工艺、方法、物件或装置中还存在其他相同的要素。除非本文另有明确说明，否则数量不定指的物件表示该物件的数量为一个或多个。“大致”、“基本”、“大约”、“约”这些词或其任何其他形式表示本领域技术人员所理解的“接近”，而且该词在一种非限制性的实施方式中表示10％以内，在另一种实施方式表示5％以内，在另一种实施方式表示1％以内，在另一种实施方式表示0.5％以内。本文中，“联结”一词表示“连接”，但不一定为直接连接，又不一定为机械连接。表述为以某种方式“构造”的装置或结构表示其至少以该方式构造，而且还可以未列出的其他方式构造。

可以理解的是，一些实施方式可由微处理器、数字信号处理器、定制处理器及现场可编程门阵列(FPGA)等一个或多个通用或专用处理器(或“处理装置”)以及用于控制所述一个或多个处理器结合特定非处理器电路实施本文所述方法和/或装置的部分、大部分或全部功能的专用存储程序指令(既包括软件，也包括固件)构成。或者，上述部分或全部功能也可由无存储程序指令的状态机执行，或者在一个或多个专用集成电路(ASIC)内执行，其中，在ASIC中，每个功能或者特定功能的一些组合可实施为定制逻辑。当然，也可采用上述两种方式的组合。

因此，本发明的一些实施方式或其部分可将一个或多个处理装置与存储于有形计算机可读存储装置内的一个或多个软件组件(如程序代码、固件、驻留软件、微码等)相结合，以共同形成对本文所述功能进行实施的具有特定构造的装置。本文中，形成具有特定编程方式的装置的上述组合一般称为“模块”。各模块的软件组件部分可以计算机语言编写而且可以为单片代码库的一部分，或者可采用面向对象的计算机语言常用的方式开发为更加分散的代码部分。此外，各模块可分布于多个计算机平台、服务器、终端等之上。给定模块甚至可实施为使得相互独立的不同处理装置和/或计算硬件平台执行上述功能。

此外，实施方式可实施为计算机可读存储介质，该介质上存有计算机可读代码，该代码用于对计算机(例如包括处理器)进行编程，以使其执行本申请所述及所要求保护的方法。此类计算机可读存储介质例如包括，但不限于，硬盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存装置、磁储存装置、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)及闪存。此外，可以预想到的是，例如在时间允许、现有技术及经济考量等因素的驱动下，本领域技术人员可根据本文所述的概念及原理，以少量的试验容易地生成上述软件指令和程序以及集成电路，尽管该过程可能需要花费大量的精力并涉及众多的设计选项。

本发明的摘要部分用于允许阅读者快速厘清本发明技术方案的本质。该摘要部分的提交应理解为，其并不用于解释或限制所附各项权利要求的范围或含义。此外，在上述具体实施方式部分中可看到，各种特征相互组合于各种实施方式中，以促进本发明的说明。这种公开方式不应被理解为反映了所要求保护的实施方式所需要的特征多于每项权利要求所明确阐述的特征这一意图。相反地，如下附各项权利要求所反映的，发明技术方案所依赖的特征数少于单个公开实施方式的特征总数。所以，下附权利要求籍此并入所述具体实施方式部分，其中，每项权利要求本身分别作为一项要求保护的技术方案。

Claims (15)

1.一种方法，其特征在于，包括：

以极坐标接收器接收相位调制输入信号，所述极坐标接收器包括注入锁定振荡器；

通过操作所述注入锁定振荡器，生成振荡器输出信号，并且将所述输入信号通过与所述注入锁定振荡器的N次谐波对应的一组注入点注入所述注入锁定振荡器内，其中，N为整数；

通过将所述振荡器输出信号的频率乘以系数N，生成倍频振荡器信号；

通过将所述倍频振荡器信号与所述输入信号混频，生成混频信号；

对所述混频信号进行滤波；以及

对滤波后的所述混频信号进行采样。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述N值选择为使得所述相位调制信号的频率基本为所述注入锁定振荡器锁定范围内的频率的N次谐波。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述注入锁定振荡器的本征频率调节为使得所述相位调制信号的频率基本为所述本征频率的N次谐波。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：测量所述振荡器输出信号的相位。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述输入信号的频率，选择多个频段针对性放大器中的一个；以及

在所述输入信号被注入之前，先以所选的一个频段针对性放大器对所述输入信号进行放大。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振荡器包括至少两个相位相互偏移的输出分支；对所述振荡器输出信号的所述频率进行倍频包括：通过异或门将来自所述相位相互偏移的所述输出分支的信号相结合。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入锁定振荡器为环式振荡器，所述环式振荡器包括多个按顺序排列的缓冲器；对所述振荡器输出信号的所述频率进行倍频包括：通过异或运算将所述缓冲器中的第一缓冲器的第一缓冲器输出与所述缓冲器中的第二缓冲器的第二缓冲器输出相结合。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述输入信号的频率，选择所述N的值。

9.一种装置，其特征在于，包括：

注入锁定振荡器，具有N次谐波输入端和振荡器输出端，所述N次谐波输入端用于接收射频输入信号；

倍频器，具有输入端和倍频输出端，所述输入端连接于所述振荡器输出端，其中，所述倍频器用于对所述输入以系数N进行倍频；所述倍频输出端用于提供所述射频输入信号的限幅复制信号；

混频器，设置为连接于所述倍频输出端，所述混频器用于通过将所述倍频振荡器信号与所述射频输入信号混频而生成混频信号；

滤波器，用于对所述混频信号进行滤波；以及

采样器，用于对滤波后的所述混频信号进行采样。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述注入锁定振荡器为环式振荡器，所述环式振荡器包括多个按顺序排列的缓冲器。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述倍频器包括异或电路，所述异或电路具有连接至所述缓冲器中的第一缓冲器的第一缓冲器输出端的第一异或输入端，以及连接至所述缓冲器中的第二缓冲器的第二缓冲器输出端的第二异或输入端。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述注入锁定振荡器包括多组注入点，每组注入点对应于所述注入锁定振荡器的一种不同的谐波。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于根据所述射频输入信号的频率，选择所述N值，

其中，所述倍频器连接于所述控制器且用于以所选N值进行倍频。

14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括注入选择电路，所述注入选择电路连接于所述控制器，所述注入选择电路用于将所述射频输入信号连接于与所述N次谐波相对应的一组注入点。

15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述倍频器为可变倍频器。