CN109314536A - 偏置无源混频器 - Google Patents
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Abstract
本公开的某些方面提供了用于频率混合信号的技术和电路。一个示例性电路总体包括变压器和第一混频器。变压器包括初级绕组和次级绕组，变压器被配置为基于在耦合至初级绕组的输入节点处的信号生成跨次级绕组的信号。第一混频器耦合至变压器的次级绕组并被配置为转换跨次级绕组的信号的频率。在某些方面中，电路也包括偏置电路，偏置电路具有输出端，该输出端耦合至次级绕组的抽头并被配置为通过施加偏移电压至第一混频器的共模电压而生成偏置电压，并施加偏置电压至次级绕组的抽头以偏置第一混频器。
Description
相关申请的交叉引用以及优先权
本申请要求享有2016年6月22日提交的美国申请No.15/189,773的优先权，该申请被转让至本申请的受让人并且由此通过全文引用的方式并入本文。
技术领域
本公开的某些方面总体涉及电子电路，并且更具体地涉及用于频率混合信号的电路。
背景技术
广泛地部署无线通信网络以提供各种通信服务诸如电话、视频、数据、消息发射、广播等等。通常是多访问网络的该网络通过共享可应用网络资源而支持多个用户通信。例如，一个网络可以是3G(第三代移动电话标准和技术)系统，其可以经由各种3G无线电访问技术中(RAT)的任意一种提供网络服务，包括EVDO(演进数据优化)、1xRTT(1倍速无线电传输技术，或简单的1x)、W-CDMA(宽带码分多址)、UMTS-TDD(通用移动远程通信系统-时分多路复用)、HSPA(高速数据包访问)、GPRS(通用数据包无线电服务)、或EDGE(用于全局演进的增强数据速率)。3G网络是演进以除了语音呼叫之外包括高速互联网访问和视频电话的广域蜂窝电话网络。进一步，3G网络可以比其他网络系统更多建立并提供更大的覆盖面积。该多访问网络也可以包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波FDMA(SC-FDMA)网络、第三代合作项目(3GPP)长期演进(LTE)网络、以及长期演进先进(LTE-A)网络。
无线通信网络可以包括可以支持许多移动站点通信的许多基站。移动站点(MS)可以经由下行链路和上行链路与基站(BS)通信。下行链路(或正向链路)涉及从基站至移动站点的通信链路，以及上行链路(或反向链路)涉及从移动站点至基站的通信链路。基站可以在下行链路上发射数据和控制信息至移动站点，和/或可以在上行链路上从移动站点接收数据和控制信息。
MS和BS可以包括用于转换所接收信号的频率的电路。例如，可以减小所接收信号的频率以使其可以更高效地处理。例如，可以使用混频器以有效地将两个输入信号乘在一起，由此生成具有在两个输入信号的频率之和与之差处频率分量的输出信号。如果两个输入信号具有相同的频率，则输出信号可以具有在DC处以及在输入信号的两倍频率处的频率分量。混频器可以使用晶体管实施，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
发明内容
本公开的某些方面总体涉及频率混合信号。
本公开的某些方面提供一种电路。电路通常包括变压器、第一混频器以及偏置电路。变压器包括初级绕组和次级绕组，变压器被配置为基于在耦合至初级绕组的输入节点处的信号生成跨次级绕组的信号。第一混频器耦合至变压器的次级绕组，并被配置为转换跨次级绕组的信号的频率。偏置电路具有耦合至次级绕组的抽头并被配置为通过施加偏移电压至第一混频器的共模电压生成偏置电压以及施加偏置电压至次级绕组的抽头以偏置第一混频器。
本公开的某些方面提供了一种用于混合信号的方法。方法通常包括提供输入信号至变压器的初级绕组以使得跨变压器的次级绕组生成第一信号，通过施加偏移电压至第一混频器的共模电压而生成偏置电压，施加偏置电压至变压器的次级绕组的抽头，以及操作第一混频器以将第一信号与第二信号混合。
本公开的某些方面提供了一种用于混合信号的设备。设备通常包括用于将跨第一电感性元件的输入信号变换为跨第二电感性元件的第一信号的装置，用于将第一信号与第二信号混合的装置，用于通过施加偏移电压至用于混合的装置的共模电压而生成偏置电压的装置，以及用于使用用于变换的装置的第二电感性元件来采用偏置电压偏置用于混合的装置的装置。
附图说明
因此可以通过参考其中一些在附图中说明的方面而得出其中可以在以上简要概述的详细、更特别的说明书中理解本公开上述特征的方式。然而应该注意，附图仅说明了本公开的某些典型方面并且因此不应视作限制了其范围，说明书可以承认其他等同有效的方面。
图1是根据本公开某些方面的示例性无线通信网络的图。
图2是根据本公开某些方面的示例性接入点(AP)和示例性用户终端的框图。
图3是根据本公开某些方面的示例性收发器前端的框图。
图4是说明了混频器的根据混频器输入信号偏置电压的输入阻抗的示例图。
图5A说明了根据本公开某些方面的具有用于偏置混频器的输入信号的电路的示例性接收(Rx)路径。
图5B说明了根据本公开某些方面的具有用于经由偏置电路偏置混频器的输入电压的电路的示例性Rx路径。
图6A说明了根据本公开的某些方面的具有包括两个具有组合输出的混频器的电路的示例性Rx路径。
图6B说明了根据本公开的某些方面的具有用于经由偏置电路偏置两个混频器的输入电压的电路的示例性Rx路径。
图7是根据本公开的某些方面的用于混合信号的示例操作的流程图。
具体实施方式
下文中参考附图更全面描述本公开的各个方面。然而，本公开可以以许多不同形式具体化并且不应解释为限定于遍及本公开所展示的任何具体结构或功能。相反，提供这些方面以便本公开将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。基于在此的教导本领域技术人员应该知晓本公开的范围有意设计为覆盖在此所公开的本公开的任何方面，不论是否独立地或者与本公开任何其他方面组合而实施。例如，可以使用任意数目的在此所阐述方面而实施设备或者实践方法。此外，本公开的范围有意设计为覆盖使用除了在此所阐述本公开各个方面之外的其他结构、功能或者结构与功能而实践的设备或方法。应该理解，在此所公开的本公开的任何方面可以由权利要求的一个或多个要素而具体化。
词语“示例性”在此用于意味着“用作示例、实例或说明”。在此描述为“示例性”的任何方面不必解释为在其他方面之上优选或有利的。
如在此所使用，在动词“连接”的各种时态中的术语“与……连接”可以意味着元件A直接地连接至元件B，或者其他元件可以连接在元件A和B之间(也即元件A间接地与元件B连接)。在电气部件的情形中，术语“与……连接”也可以在此用于意味着引线、迹线或其他导电材料用于电连接元件A和B(以及电连接在它们之间的任何部件)。
在此所述的技术可以与各种无线技术组合使用，诸如码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDM)、时分多址(TDMA)、空间分割多址(SDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)等等。多用户终端可以经由不同的(1)用于CDMA的正交码信道、(2)用于TDMA的时间槽、或(3)用于OFDM的子波段而同时地发射/接收数据。CDMA系统可以实施IS-2000、IS-95、IS856、宽带-CDMA(W-CDMA)或一些其他标准。OFDM系统可以实施电气和电子工程师协会(IEEE)802.11、IEEE 802.16、长期演进(LTE)(例如在TDD和/或FDD模式中)、或一些其他标准。TDMA系统可以实施用于移动通信的全球系统(GSM)或一些其他标准。这些各种标准是本领域已知的。
示例性的无线系统
图1说明了其中可以实践本公开方面的、具有接入点110和用户终端120的无线通信系统100。为了简明，在图1中仅示出了一个接入点110。接入点(AP)通常是与用户终端通信的固定站点并且也可以称作基站(BS)、演进节点B(eNB)或一些其他术语。用户终端(UT)可以是固定或移动的，并且也可以称作移动站点(MS)、访问终端、用户设备(UE)、站点(STA)、客户端、无线装置、或一些其他术语。用户终端可以是无线装置，诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持式装置、无线调制解调器、膝上型计算机、平板计算机、个人计算机等。
接入点110可以在下行链路和上行链路上在任意给定时刻与一个或多个用户终端120通信。下行链路(也即正向链路)是从接入点至用户终端的通信链路，以及上行链路(也即反向链路)是从用户终端至接入点的通信链路。用户终端也可以与另一用户终端对等通信。系统控制器130耦合至接入点并为其提供协调和控制。
系统100利用多个发射天线和多个接收天线用于在下行链路和上行链路上数据传输。接入点110可以装备具有Nap个天线以实现用于下行链路传输的发射多样性和/或用于上行链路传输的接收多样性。所选择用户终端120的集合Nu可以接收下行链路传输并发射上行链路传输。每个所选择用户终端发射用户专用数据至接入点和/或从接入点接收用户专用数据。通常，每个所选择的用户终端可以装备具有一个或多个天线(也即Nut≥1)。Nu个所选择的用户终端可以具有相同或不同数目的天线。
无线系统100可以是时分双工(TDD)系统或频分双工(FDD)系统。对于TDD系统而言，下行链路和上行链路共用相同的频带。对于FDD系统而言，下行链路和上行链路使用不同的频带。系统100也可以利用单个载波或多个载波用于传输。每个用户终端120可以装备具有单个天线(例如以便于保持成本低)或多个天线(例如其中可以支持额外的成本)。
接入点110和/或用户终端120可以包括用于转换信号频率的一个或多个混频器。在本公开的某些方面中，可以经由变压器提供输入信号至混频器，并且可以经由变压器的中心抽头偏置混频器，如下文所述。
图2示出了在无线系统100中接入点110以及两个用户终端120m和120x的框图。接入点110装备具有Nap个天线224a至224ap。用户终端120m装备具有Nut,m个天线252ma至252mu，以及用户终端120x装备具有Nut,x个天线252xa至252xu。接入点110对于下行链路是发射实体以及对于上行链路是接收实体。每个用户终端120对于上行链路是发射实体且对于下行链路是接收实体。如在此所使用，“发射实体”是能够经由频率信道发射数据的单独操作的设备或装置，以及“接收实体”是能够经由频率信道接收数据的单独操作的设备或装置。在以下说明书中，下标“dn”表示下行链路，下标“up”表示上行链路，选择Nup个用户终端用于在上行链路上同时传输，选择Ndn个用户终端用于在下行链路上同时传输，Nup可以等于或不等于Ndn，且Nup和Ndn可以是静态数值，或者可以对于每个调度间隔而变化。可以在接入点和用户终端处使用波束调向或一些其他空间处理技术。
在上行链路上，在为上行链路传输所选择的每个用户终端120处，TX数据处理器288接收来自数据源286的通信量数据以及来自控制器280的控制数据。TX数据处理器288基于与为用户终端所选择速率相关联的编码和调制方案而处理(例如编码、交错以及调制)用于用户终端的通信量数据{dup}，并为Nut,m个天线的一个提供数据符号流{sup}。收发器前端(TX/RX)254(也已知为射频前端(RFFE))接收并处理(例如转换为模拟、放大、滤波以及升频转换)各自的符号流以生成上行链路信号。收发器前端254也可以经由例如RF开关将上行链路路由发射至Nut,m个天线的一个以用于发射多样性。控制器280可以控制在收发器前端254内的路由布线。存储器282可以存储用于用户终端120的数据和程序代码，并且可以与控制器280接口。
可以调度Nup个用户终端120用于在上行链路上同时传输。这些用户终端的每一个在至接入点的上行链路上发射其已处理符号流的集合。
在接入点110处，Nap个天线224a至224ap从在上行链路上发射的所有Nup个用户终端接收上行链路信号。为了接收多样性，收发器前端222可以选择来自天线224中的一个天线的信号用于处理。从多个天线224接收的信号可以组合以用于增强接收多样性。接入点的收发器前端222也执行与由用户终端的收发器前端254所执行互补的处理，并提供回收的上行链路数据符号流。回收的上行链路数据符号流是由用户终端所发射的数据符号流{sup}的估算。RX数据处理器242根据用于该流的速率而处理(例如解调、解交错、和解码)回收的上行链路数据符号流以获得已编码数据。可以将用于每个用户终端的已解码数据提供至数据流入244，以用于存储和/或控制器230以用于进一步处理。
接入点110的收发器前端(TX/RX)222和/或用户终端120的收发器前端254可以包括用于转换信号频率的一个或多个混频器。在本公开的某些方面中，可以经由变压器提供输入信号至混频器，并且可以经由变压器的中心抽头而偏置混频器，如下文所述。
在下行链路上，在接入点110处，TX数据处理器210接收来自数据源208的用于为下行链路传输所调度的Ndn个用户终端的通信量数据，来自控制器230的控制数据，以及可能来自调度器234的其他数据。各种类型数据可以在不同输送信道上发射。TX数据处理器210基于为该用户终端所选择的速率而处理(例如编码、交错和调制)用于每个用户终端的通信量数据。TX数据处理器210可以为Ndn个用户终端中的一个或多个用户终端提供下行链路数据符号流以从Nap个天线发射。收发器前端222接收并处理(例如转换为模拟，放大，滤波，以及升频转换)符号流以生成下行链路数据。收发器前端222也可以经由例如RF开关将下行链路信号路由发射至Nap个天线224的一个或多个用于发射多样性。控制器230可以控制在收发器前端222内的路由布线。存储器232可以存储用于接入点110的数据和程序代码，并且可以与控制器230接口。
在每个用户终端120处，Nut,m个天线252从接入点110接收下行链路信号。为了在用户终端120处的接收多样性，收发器前端254可以选择从天线252的一个接收的信号用于处理。可以组合从多个天线252接收的信号以用于增强接收多样性。用户终端的收发器前端254也执行与由接入点的收发器前端222所执行的互补的处理，并且提供回收的下行链路数据符号流。RX数据处理器270处理(例如解调、解交错、和解码)回收的下行链路数据符号流以获得用于用户终端的已解码数据。
本领域技术人员将认识到在此所述的技术可以通常应用于利用了任何类型多址方案的系统中，诸如TDMA、SDMA、正交频分多址(OFDMA)、CDMA、SC-FDMA、TD-SCDMA、以及其组合。
图3是其中可以实践本公开的一些方面的、示例性收发器前端300(诸如图2中收发器前端222、254)的框图。收发器前端300包括用于经由一个或多个天线发射信号的发射(TX)路径302(也已知为发射链)和用于经由天线接收信号的接收(RX)路径304(也已知为接收链)。当TX路径302和RX路径304共用天线303时，路径可以经由接口306与天线连接，其可以包括任意各种合适的RF装置，诸如双工器、开关、天线共用器等等。
从数字至模拟转换器(DAC)308接收同相(I)或正交(Q)基带模拟信号，TX路径302可以包括基带滤波器(BBF)310、混频器312、驱动放大器(DA)314以及功率放大器(PA)316。BBF310、混频器312和DA 314可以包括在射频集成电路(RFIC)中，而PA 316可以在RFIC外部。BBF 310过滤从DAC 308接收的基带信号，并且混频器312将已过滤基带信号与发射本地振荡器(LO)信号混合，以将感兴趣的基带信号转换为不同频率(例如从基带升频转换为RF)。该频率转换过程生成LO频率与感兴趣信号频率的频率之和以及之差。频率之和以及频率之差称作拍频。拍频通常在RF范围内，以使得由混频器312输出的信号通常是RF信号，在由天线303发射之前可以由DA 314和/或由PA 316放大。
RX路径304包括低噪声放大器(LNA)322、混频器324以及基带滤波器(BBF)326。LNA322、混频器324以及BBF 326可以被包括在射频集成电路(RFIC)中，其可以是与包括TX路径部件的相同的RFIC，或不是与包括TX路径部件的相同的RFIC。经由天线303接收的RF信号可以由LNA 322放大，且混频器324将经放大的RF信号与接收本地振荡器(LO)信号混合，以将感兴趣的RF信号转换为不同的基带信号(也即降频转换)。在由模拟至数字转换器(ADC)328转换为数字I或Q信号以用于数字信号处理之前，由混频器324输出的基带信号可以由BBF326滤波。
当希望LO的输出保持频率稳定时，调谐至不同频率指示使用可变频率振荡器，其涉及在稳定性和可调谐性之间的妥协。当代系统可以利用具有电压受控振荡器(VCO)的频率合成器以生成具有特定调谐范围的稳定、可调谐的LO。因此，可以由TX频率合成器318生成发射LO频率，在混频器312中与基带信号混合之前，其可以由放大器320缓冲或放大。类似地，可以由RX频率合成器330生成接收LO频率，其可以在混频器324中与RF信号混合之前由放大器332缓冲或放大。
在本公开的一些方面中，可以经由变压器提供输入RF信号至混频器324，且可以经由变压器的中心抽头而偏置混频器，如下文所述。
示例性的偏置无源混频器
本公开的方面总体涉及偏置一个或多个混频器以提高线性度，并接着提高与混频器相关联的互调失真乘积(IDP)。混频器有效地将两个输入信号(例如LO信号和RF信号)乘在一起，由此生成了在两个输入信号的频率之和与频率之差处具有频率分量的输出信号。如果两个输入信号具有相同的频率，则输出信号在DC以及在输入信号的两倍频率处具有频率分量。例如，如果输入信号是具有2GHz频率的振荡信号，则输出信号在DC和4GHz处具有频率分量。混频器可以使用诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)之类的晶体管实施。
图4是示出混频器(例如混频器324)的、根据混频器输入信号偏置电压的输入阻抗(Rmin)的图400。如图所示，当混频器输入阻抗Rmix在混频器的共模电压(Vcm)之上和之下的电压范围内(例如零伏)是线性时，Rmix相对于输入偏置电压的斜率在Vcm处改变，如在图400的曲线中“拐点”所示。因此，线性区域402可以存在于小于或等于Vcm的混频器输入电压处，并且另一线性区域404可以存在于大于或等于Vcm的混频器输入电压处。例如，对于小于Vcm的输入电压而言，混频器的晶体管的栅极至源极电压(Vgs)可以因混频器输入端连接至混频器晶体管的源极而根据混频器输入电压改变。因此，当混频器输入电压降低时，Vgs增大，由此更强地导通了混频器的晶体管。然而，混频器的晶体管的Vgs可以使用大于Vcm的输入电压而被固定，并且因此在Vcm之上和之下对于Rmix而具有不同的斜率，如图400中所示。
因此，如果混频器的输入信号电压范围越过(cross)Vcm，则在Vcm处混频器的输入阻抗的斜率变化可以对于混频器的线性度具有负面效应。本公开的一些方面提供一种用于偏置混频器的输入信号的技术，从而输入信号的电压范围并未越过Vcm，由此提高了混频器以及包含了混频器的电路路径(例如Rx路径304)的线性度。
图5A说明了根据本公开的某些方面的、具有用于偏置混频器324的输入信号的电路的示例性接收(Rx)路径500的一部分。LNA 322可以被配置为接收并放大RF信号。可以将在LNA 322的输出端处经放大的RF信号提供至变压器502的初级绕组504。在一些方面中，变压器502的匝数比可以被配置为使得跨变压器502的次级绕组506的电压与在初级绕组504处经放大RF信号的电压不同(例如较高)。如图所示，可以将至混频器324的输入耦合至变压器502的次级绕组506，在此将次级绕组磁性耦合至初级绕组504。
可以通过施加偏置电压至次级绕组506的抽头(例如中心抽头508)来偏置混频器324的输入。例如，被施加至中心抽头508的偏置电压可以等于混频器324的Vcm，其由偏移电压(Voffset)所调节。为了提高混频器324的线性度，可以将Voffset选择为使得混频器324的输入信号电压范围并未越过Vcm。也即，可以将Voffset选择为使得混频器324的输入信号电压范围大于或等于、或者小于或等于Vcm。例如，如果至混频器的输入信号的电压范围是100mV，则可以选择偏移电压为至少50mV，从而混频器324的输入电压范围在负偏移情形中为-100mV至0V(或更小)，或者在正偏移情形中为0V至+100mV(或更大)。换言之，偏移电压被选择为使得输入电压范围被偏置至并未越过Vcm的范围，并且因此，混频器324可以在具有提高线性度的操作区域中操作。
在一些情形中，放大器512(例如跨阻抗放大器(TIA))可以耦合至混频器324的输出端。放大器512可以是用于对由混频器324所生成的频率混合信号进行滤波(例如低通或带通滤波)的基带滤波器(例如BBF 326)或中间频率(IF)滤波器的一部分。
图5B说明了根据本公开某些方面的、具有用于经由偏置电路512偏置混频器324的输入电压的电路的示例性Rx路径的一部分。在某些方面中，可以配置偏置电路以通过施加偏移电压(Voffset)至混频器324的Vcm而生成施加至抽头508的偏置电压。
在某些方面中，偏置电路510可以包括峰值检测器电路，被配置为检测在LNA 322的输出端处经放大RF信号的幅度，并且基于检测到的幅度动态地控制在变压器绕组抽头(例如中心抽头508)处的偏置电压。例如，当RF信号的幅度增大(例如由于干扰信号)时，偏置电路510可以增大偏置电压(例如增大Voffset)以便于偏移混频器输入信号的电压范围，从而电压范围不越过Vcm。通过基于RF信号的幅度而增大偏置电压，可以减小混频器324的噪声系数(NF)。在某些方面，作为通过检测RF信号的幅度而经由偏置电路510调节在中心抽头508处偏置电压的替代，可以使用偏置电路以通过检测跨次级绕组506的混频器输入信号的幅度而调节在中心抽头508处的偏置电压。
通过采用Vcm±Voffset来偏置混频器324的输入信号，可以在混频器324的输出端处生成DC电流(例如共模电流)。因此，放大器512可以被配置为使得可以由放大器512流出(source)或流入(sink)来自混频器324的DC电流。例如，在其中采用Vcm+Voffset偏置至混频器324的输入信号的情形中，由箭头516和522所示的DC电流可以从混频器324的输出节点518和520流动至放大器512，其可以配置为吸收DC电流。例如，可以使用共模反馈电路以感测DC电流并经由电流源流入DC电流。在其中采用Vcm-Voffset偏置混频器324的输入信号的情形中，DC电流可以从放大器512流动至输出节点518和520(沿与箭头516和522相反的方向)。在该情形中，共模反馈电路可以经由电流源流出DC电流。然而，在一些情形中，DC电流可以连接至另一混频器，其耦合至混频器324的输出端，如参照图6A所述。
图6A说明了根据本公开的某些方面的示例性Rx路径600的一部分，Rx路径600包括具有组合输出的两个混频器。例如，变压器502可以包括磁性耦合至初级绕组504的另一次级绕组602。次级绕组602可以耦合至另一混频器604，其输出可以在求和节点处与混频器324组合，如图所示。在该情形中，可以经由次级绕组506的绕组抽头(例如中心抽头508)以Vcm+Voffset偏置混频器324的输入信号，并且可以经由次级绕组602的绕组抽头(例如中心抽头606)以Vcm-Voffset偏置混频器604。因此，返回至图4，可以偏置混频器324的输入信号以具有在大于Vcm(例如0伏)的线性区域404中的范围，并且可以偏置混频器604的输入信号以具有在小于Vcm(例如0伏)的线性区域402中的范围。
通过采用正Voffset偏置混频器324并采用负Voffset偏置混频器604，通过偏置混频器324和604所生成的DC电流可以在混频器324和604之间流动。例如，在其中以Vcm+Voffset偏置混频器324的输入信号且采用Vcm-Voffset偏置混频器604的输入信号的情形中，由箭头608表示的DC电流可以从混频器324的输出节点610和616流动至混频器604的输出节点612和614。在其中采用Vcm-Voffset偏置混频器324的输入信号且采用Vcm+Voffset偏置混频器604的输入信号的情形中，DC电流可以从混频器324的输出节点610和616流动至混频器604的输出节点612和614。因此，通过采用Voffset偏置混频器324和604所生成的DC电流可以不在放大器512中流动。此外，当组合混频器324和604的输出时，与使用单个混频器324相比可以增大混频器324和604的增益。
图6B说明了根据本公开某些方面的示例性Rx路径的一部分，该示例性Rx路径具有用于经由偏置电路618偏置两个混频器324、604的输入电压的电路。在某些方面中，可以配置偏置电路618以通过施加Voffset至混频器324(或混频器604)的Vcm而生成被施加至抽头508和606的偏置电压。
在一些方面中，偏置电路618可以用于检测在LNA 322的输出端处的经放大RF信号的幅度，并且基于检测到的幅度动态地调节分别施加至次级绕组506和602的中心抽头508和606的偏置电压(例如通过调节Voffset)。在一些情形中，偏置电路618可以被配置为基于各自混频器324和604的输入信号幅度而向中心抽头508和606提供偏置电压。
在某些方面中，偏置电路618可以包括被配置为切换混频器324和604的偏置点的切换电路。例如，在第一阶段期间，可以以Vcm+Voffset偏置混频器324，以及可以以Vcm-Voffset偏置混频器604。在第二阶段期间，可以以Vcm-Voffset偏置混频器324，以及可以以Vcm+Voffset偏置混频器604。在一些情形中，混频器324和604的偏置点可以以大于RF信号带宽的频率而周期性切换。通过切换混频器324和604的偏置点，可以降低混频器324和604的NF。
本公开的一些方面通过将混频器324和604偏置至线性操作区域(例如通过避免图4的曲线图400中的“拐点”)来提高混频器324和604的线性度。因此，通过提高线性度，可以改进混频器324和604的三阶互调截点(IIP3)。本公开的方面也可以提供对于混频器324和604的二阶互调截点(IIP2)的改进。
图7是根据本公开某些方面的用于混合信号的示例性操作700的流程图。操作700可以由电路诸如图5A-图6B的电路执行。
操作700可以开始于框702处，提供输入信号至变压器(例如变压器502)的初级绕组(例如初级绕组504)，以使得跨变压器的次级绕组(例如次级绕组506)生成第一信号。在框704处，通过施加偏移电压(Voffset)至第一混频器的共模电压而生成偏置电压，以及在框706处，施加偏置电压至变压器的次级绕组的抽头(例如中心抽头508)。操作700在框708处继续，操作第一混频器(例如混频器324)以将第一信号与第二信号混合。
在一些方面中，操作700也包括设置偏移电压以调节跨变压器次级绕组的电压摆幅，从而使得经调节的电压摆幅在并未越过共模电压的电压范围内。在一些情形中，操作700也包括检测输入信号的幅度，并基于输入信号的幅度而设置偏移电压。在某些方面中，操作700包括采用放大器(例如放大器512)放大当混合第一和第二信号时由第一混频器所生成的频率混合信号，其中由放大器流出或流入由于偏移电压而由第一混频器所生成的直流(DC)电流。
在一些情形中，可以施加另一偏置电压至变压器的另一次级绕组(例如次级绕组602)的抽头(例如中心抽头606)，其中提供输入信号至变压器的初级绕组生成了跨另一次级绕组的第三信号。在该情形中，可以操作第二混频器(例如混频器604)以将第三信号与第四信号混合，并且可以将由第二混频器所生成的频率混合信号与由第一混频器所生成的频率混合信号组合。在一些方面中，第四信号可以与第二信号(例如本地振荡信号)相同。在某些方面中，操作700进一步包括通过施加另一偏移电压至共模电压而生成另一偏置电压。在某些方面中，另一偏置电压包括共模电压加上另一偏移电压(Vcm+Voffset)，以及偏置电压包括共模电压减去偏移电压(Vcm-Voffset)。在一些情形中，偏移电压和另一偏移电压具有相同的电压幅度。
在某些方面中，操作700也包括检测输入信号的幅度，并且基于输入信号的幅度设置偏移电压或另一偏移电压中的至少一个。在其他情形中，操作700可以包括检测第一信号的幅度，以及基于第一信号设置偏移电压或另一偏移电压中的至少一个。
在某些方面中，操作700包括在次级绕组和另一次级绕组的抽头之间周期性地切换偏置电压和另一偏置电压。在某些方面中，第一混频器和第二混频器包括n沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。在其他一些方面中，第一混频器和第二混频器可以包括p沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
尽管在此提供的示例已经描述了用于混合信号以生成单个频率混合输出信号的技术，但是在此提供的技术可以适用于被配置为生成多个频率混合输出信号的多个混频器。例如，如参照图5A-图6B所述的混频器324的频率混合输出(或混频器324和604的组合输出)可以是同相(I)信号，并且可以使用另一混频器(或具有组合输出的两个混频器)以生成正交(Q)信号。也即，另一混频器可以经由次级绕组506和/或606获得RF信号并且将RF信号与另一LO信号(Q LO信号)混合，以生成Q频率混合输出信号。用于正交组合，Q信号与I信号相位相差90°(或近似90°)。
可以由能够执行对应功能的任意合适装置执行上述方法的各个操作。装置可以包括各种硬件和/或软件部件和/或模块，包括但不限于电路、专用集成电路(ASIC)或处理器。通常，其中存在附图中所示的操作，那些操作可以具有与类似编号相对应的配对物的装置加功能的部件。
例如，用于发射的装置可以包括发射器(例如图2中所示用户终端120的收发器前端254，图2中所示接入点110的收发器前端222，或者图3中所示的收发器前端300)和/或天线(例如图2中绘制的用户终端120m的天线252ma至252mu，图2中所示接入点110的天线224a至224ap，或者图3中所述收发器前端300的天线303)。用于接收的装置可以包括接收器(例如图2中所示用户终端120的收发器前端254，图2中所示接入点110的收发器前端222，或者图3中所示收发器前端300)和/或天线(例如图2中所绘的用户终端120m的天线252ma至252mu，图2中所示接入点110的天线224a至224ap，或者图3中所示收发器前端300的天线303)。用于处理的装置、用于确定的装置、以及用于操作的装置可以包括处理器系统，其可以包括一个或多个处理器(例如图2中所示接入点110的TX数据处理器210、RX数据处理器242、和/或控制器230，或者图2中所示用户终端120的RX数据处理器270、TX数据处理器288、和/或控制器280)。
用于变换的装置可以包括变压器，诸如图5A-图6B的变压器502。用于确定的装置、用于生成的装置、以及用于偏置的装置可以包括电压源或偏置电路，诸如图5B的偏置电路510或图6B的偏置电路618。用于偏置的装置也可以包括电感性元件诸如次级绕组506和/或次级绕组602的抽头。用于混合的装置可以包括混频器，诸如图5A0图6B的混频器324或604。用于组合的装置可以包括一个或多个求和节点，诸如图6A和图6B中所示。
如在此所使用，术语“确定”包括广泛各种动作。例如，“确定”可以包括计算、演算、处理器、推导、调查、查找(例如在表格、数据库、或另一数据结构中查找)、断言等等。此外，“确定”可以包括接收(例如接收信息)、访问(例如访问存储器中数据)等等。此外，“确定”可以包括求解、选择、选定、建立等等。
如在此所使用，涉及项目列表的“至少一个”的短语涉及那些项的任意组合，包括单个组元。作为示例，“a、b或c的至少一个”意在覆盖：a，b，c，a-b，a-c，b-c，和a-b-c，以及多个相同元素的任意组合(例如a-a，a-a-a，a-a-b，a-a-c，a-b-b，a-c-c，b-b，b-b-b，b-b-c，c-c，和c-c，或者a、b和c的任意其他排序)。
结合本公开所述的各种示意性逻辑块、模块和电路可以采用设计用于执行在此所述功能的专用处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)、或其他可编程逻辑器件(PLD)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件、或其任意组合而实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在备选例中，处理器可以是任意商业可获得的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以实施作为计算装置的组合，例如DSP和微处理器的组合，多个微处理器，一个或多个微处理器结合DSP内核，或者任何其他这种配置。
在此所公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。方法步骤和/或动作可以相互互换而并未脱离权利要求的范围。换言之，除非规定了步骤或动作的特殊顺序，可以修改特殊步骤和/或动作的顺序和/或用途而并未脱离权利要求的范围。
所述功能可以实施在硬件、软件、固件或其任意组合中。如果实施在硬件中，示例性的硬件配置可以包括在无线节点中的处理系统。处理器系统可以采用总线架构实施。总线可以取决于处理系统的特殊应用和整体设计约束而包括任意数目的互联总线和电桥。总线可以将包括处理器、机器可读媒介和总线接口的各种电路链接在一起。总线接口可以用于在其他事物之中经由总线将网络适配器连接至处理系统。网络适配器可以适用于实施物理(PHY)层的信号处理功能。在用户终端的情形中，用户接口(例如键盘、显示器、鼠标、操纵杆等)也可以连接至总线。总线也可以链接各种其他电路诸如定时源、外围装置、电压调节器、功率管理电路等等，其在本领域已知并且因此将不再进一步描述。
处理系统可以配置作为通用处理系统，具有提供了处理器功能的一个或多个微处理器，以及提供了机器可读媒介的至少一部分的外部存储器，所有这些通过外部总线架构与其他支持电路链接在一起。备选地，处理系统可以实施具有，具有处理器的ASIC，总线接口，在访问终端的情形中用户接口，支持电路，以及继承制单个芯片中的机器可读媒介的至少一部分，或者具有一个或读个FPGAs、PLDs、控制器、状态机、门控逻辑、离散硬件部件、或任何其他合适的电路、或者可以执行遍及本公开所述各种功能的电路的任意组合。本领域技术人员将认识到取决于特定应用和对整体系统提出的整体设计约束而如何最佳地实施用于处理系统的所述功能。
应该理解权利要求不限于以上所述精确的配置和部件。可以在上述方法和设备的布置、操作和细节做出各种修改、改变和变化而并未脱离权利要求的范围。
Claims (30)
1.一种电路，包括：
变压器，包括初级绕组和次级绕组，所述变压器被配置为基于在耦合至所述初级绕组的输入节点处的信号来生成跨所述次级绕组的信号；
第一混频器，耦合至所述变压器的所述次级绕组并被配置为转换跨所述次级绕组的信号的频率；以及
偏置电路，具有耦合至所述次级绕组的抽头的输出端，并被配置为通过施加偏移电压至所述第一混频器的共模电压来生成偏置电压，并施加所述偏置电压至所述次级绕组的抽头以偏置所述第一混频器。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述偏置电路被配置为设置所述偏移电压以调节跨所述变压器的所述次级绕组的电压摆幅，从而经调节的电压摆幅在并未越过所述共模电压的电压范围内。
3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述偏置电路包括峰值检测器，所述峰值检测器被配置为检测跨所述次级绕组的信号的幅度，其中所述偏置电路被配置为基于跨所述次级绕组的信号的幅度来设置所述偏移电压。
4.根据权利要求1所述的电路，进一步包括放大器，所述放大器耦合至所述第一混频器并被配置为接收由所述第一混频器所生成的频率混合信号，其中所述放大器被配置为使得由所述放大器流出或流入直流(DC)电流，所述直流(DC)电流是因所述偏移电压而由所述第一混频器所生成的。
5.根据权利要求1所述的电路，其中，所述变压器进一步包括另一次级绕组，所述电路进一步包括耦合至所述变压器的所述另一次级绕组的第二混频器，以及其中所述第一混频器的输出端耦合至所述第二混频器的输出端。
6.根据权利要求5所述的电路，其中，求和节点被配置为将由所述第二混频器所生成的频率混合信号与由所述第一混频器所生成的另一频率混合信号组合。
7.根据权利要求5所述的电路，其中，所述偏置电路具有另一输出端，所述另一输出端耦合至所述另一次级绕组的抽头并被配置为通过施加另一偏移电压至所述共模电压来生成另一偏置电压，并且施加所述另一偏置电压至所述另一次级绕组的抽头以偏置所述第二混频器。
8.根据权利要求7所述的电路，其中：
所述另一偏置电压包括所述共模电压加上所述另一偏移电压；以及
所述偏置电压包括所述共模电压减去所述偏移电压。
9.根据权利要求7所述的电路，其中，所述偏移电压和所述另一偏移电压具有相同的电压幅度。
10.根据权利要求7所述的电路，其中，所述偏置电路包括峰值检测器，所述峰值检测器被配置为检测在所述输入节点处的所述信号的幅度，其中所述偏置电路被配置为基于在所述输入节点处的所述信号的幅度来设置所述偏移电压或所述另一偏移电压中的至少一个偏移电压。
11.根据权利要求7所述的电路，其中，所述偏置电路包括峰值检测器，所述峰值检测器被配置为检测跨所述次级绕组的信号的幅度，其中所述偏置电路被配置为基于所述跨次级绕组的信号的幅度来设置所述偏移电压或所述另一偏移电压中的至少一个偏移电压。
12.根据权利要求7所述的电路，其中，所述偏置电路包括切换电路，所述切换电路耦合至所述次级绕组和所述另一次级绕组并被配置为在所述另一次级绕组的抽头与所述次级绕组的抽头之间切换所述偏置电压和所述另一偏置电压。
13.根据权利要求7所述的电路，其中，所述第一混频器和所述第二混频器是n沟道金属氧化物半导体(NMOS)混频器。
14.一种用于混合信号的方法，包括：
提供输入信号至变压器的初级绕组，从而跨所述变压器的次级绕组生成第一信号；
通过施加偏移电压至第一混频器的共模电压来生成偏置电压；
施加所述偏置电压至所述变压器的所述次级绕组的抽头，以偏置所述第一混频器；以及
操作所述第一混频器以将所述第一信号与第二信号混合。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，设置所述偏移电压以调节跨所述变压器的所述次级绕组的电压摆幅，从而经调节的电压摆幅在并未越过所述共模电压的电压范围内。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括，检测所述输入信号的幅度，其中设置偏移电压包括基于所述输入信号的幅度设置所述偏移电压。
17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，采用放大器放大当混合所述第一信号和所述第二信号时由所述第一混频器生成的频率混合信号，其中由所述放大器流出或流入直流(DC)电流，所述直流(DC)电流是因所述偏移电压而由所述第一混频器所生成的。
18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
施加另一偏置电压至所述变压器的另一次级绕组的抽头，其中提供所述输入信号至所述变压器的所述初级绕组生成跨所述另一次级绕组的第三信号；
操作第二混频器以混合所述第三信号与第四信号；以及
组合由所述第二混频器所生成的频率混合信号与由所述第一混频器所生成的频率混合信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第四信号与所述第二信号相同。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括，通过施加另一偏移电压至所述共模电压来生成所述另一偏置电压。
21.根据权利要求20所述的方法，其中：
所述另一偏置电压包括所述共模电压加上所述另一偏移电压；以及
所述偏置电压包括所述共模电压减去所述偏移电压。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述偏移电压和所述另一偏移电压具有相同的电压幅度。
23.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
检测所述输入信号的幅度；以及
基于所述输入信号的幅度来设置所述偏移电压或所述另一偏移电压中的至少一个偏移电压。
24.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
检测所述第一信号的幅度；以及
基于所述第一信号来设置所述偏移电压或所述另一偏移电压中的至少一个偏移电压。
25.根据权利要求18所述的方法，进一步包括，在所述另一次级绕组的抽头和所述次级绕组的抽头之间周期性地切换所述偏置电压和所述另一偏置电压。
26.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一混频器和所述第二混频器包括n沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。
27.一种用于混合信号的设备，包括：
用于变换的装置，用于将跨第一电感性元件的输入信号变换为跨第二电感性元件的第一信号；
用于混合的装置，用于混合所述第一信号和第二信号；
用于生成的装置，用于通过施加偏移电压至所述用于混合的装置的共模电压来生成偏置电压；以及
用于偏置的装置，用于使用所述用于变换的装置的所述第二电感性元件来使用所述偏置电压来偏置所述用于混合的装置。
28.根据权利要求27所述的设备，其中：
所述用于变换的装置被进一步配置为将跨所述第一电感性元件的所述输入信号变换为跨第三电感性元件的第三信号；以及
所述设备进一步包括：
用于混合所述第三信号与第四信号的装置；
用于通过施加另一偏移电压至所述共模电压来生成另一偏置电压的装置；以及
用于使用所述用于变换的装置的第三电感性元件来使用所述另一偏置电压偏置所述用于混合所述第三信号和所述第四信号的装置的装置。
29.根据权利要求28所述的设备，进一步包括，用于组合的装置，用于组合由用于混合所述第一信号和所述第二信号的装置所生成的频率混合信号、和由用于混合所述第三信号和所述第四信号的装置所生成的另一频率混合信号。
30.根据权利要求28所述的设备，其中：
所述另一偏置电压包括所述共模电压加上所述另一偏移电压；以及
所述偏置电压包括所述共模电压减去所述偏移电压。
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