CN1104781C - 具有通用本机震荡器的多频带混频器 - Google Patents
具有通用本机震荡器的多频带混频器 Download PDFInfo
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Abstract
一种混频器包括二个晶体管元件，给每个频带提供相应的一个晶体管元件。单个本机振荡器给每个晶体管元件的一个端子提供信号。将每个频带的通信信号在另一端子上输入到相应的一个晶体管元件。每个晶体管元件的第三端子与输出端子相连。
Description
技术领域
本发明涉及混频器，并且特别涉及用于多频带通信设备的混频器。
技术背景
要求一些通信设备处理多频带信号。例如，能操作在全球移动通信系统(GSM)网络与数字蜂窝系统(DCS)网络中的蜂窝无线电话机必须操作在GSM网络的900MHZ频带和DCS网络的1800MHZ频带上。用于特定通信的频带根据那个通信期间可利用的系统以及其它选择准则来选择。由于可能要求任何一个频带，所以这样的通信设备中的接收机必须能解调两个频带中的信号。
公知的双频带无线电话通信设备利用两个本机振荡器输入信号进行操作，其中一个输入信号与两个频带中的每一个频带有关。将每个频带的解调信号双工为单个信号，在混频器和滤波器中进一步进行处理。
由于通信设备变小，希望合并电路以减少部件的总数量，因而允许双模式收发机安装在与单频带收发机相同的体积中。因此，需要比公知的双频带混频器系统使用更少部件和占据更小体积的双频带混频器。
发明内容
本发明提供用于本机振荡器的一种多频带混频器，其特征在于它包括：第一输入端子，用于第一频带中的通信信号；耦合到第一输入端子的第一晶体管元件，耦合的第一晶体管元件的第一端子以便接收第一频带中的通信信号；第二输入端子，用于第二频带中的通信信号；耦合到第二输入端子的第二晶体管元件，耦合的第二晶体管元件的第一端子以便接收第二频带中的通信信号；第一滤波电路；本机振荡器，此本机振荡器通过第一滤波电路耦合到第一晶体管元件的第二端子和第二晶体管元件的第二端子；和多频带混频器输出端子，第一晶体管元件的第三端子和第二晶体管元件的第三端子耦合到多频带混频器输出端子，其中耦合第一与第二晶体管元件以便输出中频信号来响应第一频带与第二频带中的通信信号。
本发明还提供用于本机振荡器的一种多频带混频器，包括：第一输入端子，用于第一频带中的通信信号；第二输入端子，用于第二频带中的通信信号；双工电路，耦合到第一与第二输入端子，用于从第二输入端子分离第一频带中的信号，从第一输入端子中分离第二频带中的信号；晶体管元件，耦合此晶体管元件的第一端子以便接收从双工器输出的通信信号；第一滤波电路；本机振荡器，此本机振荡器通过第一滤波电路耦合到晶体管元件的第二端子；和多频带混频器输出端子，此晶体管元件的第三端子耦合到此多频带混频器输出端子，其中耦合此晶体管元件以便输出中频信号来响应第一频带与第二频带中的通信信号。
附图说明
图1是以方框图的形式表示接收机电路一部分的电路示意图。
图2是以方框图的形式表示改善的接收机电路一部分的电路示意图。
图3是表示根据图2的电路中的混频器的电路示意图。
图4是表示根据可选实施例的混频器的电路示意图。
具体实施方式
本发明使用单个本机振荡器来生成两个频带的信号。此混频器包括至少一个晶体三极管元件。将本机振荡器信号输入到此至少一个晶体三极管元件的一端子，将用于每个传输频带的通信信号输入到此至少一个晶体三极管元件的另一端子。此至少一个晶体三极管的第三端子子连到多频带振荡器的输出端子。
现有技术通信设备100(图1)包括一个天线102。接收机设备100包括用于分离每个频带中信号的滤波器106与108。在所示的用于GSM与DCS操作的双频带无线电话机中，滤波器106在1800HMZ频带上传送信号，而滤波器108在900HMZ频带上传送信号。滤波器106与108的输出分别在放大器110与112中进行放大。放大器110的输入端子136接收DCS模式控制信号，而放大器112的输入端子134接收GSM模式控制信号。模式控制信号选择放大器之一来传送接收的信号以便选择有效频带。
从放大器110与112输出的放大信号分别在双工器114与116中进行处理。双工器114从振荡器118接收本机振荡器信号，而双工器116从振荡器120接收本机振荡器信号。来自双工器114与116的信号在混频器123中进行混频并在滤波器125中进行滤波。
多频带输出端子104连到控制器124，控制器124例如能够连到无线电话机或双向无线电设备中的话筒126与扬声器128。控制器124也连到调制发送给其它设备的信号的发射机130，诸如基站(未示出)。
改善的通信设备200(图2)具有通过隔离放大器201和滤波电路203连到混频器204的单个本机振荡器202。混频器204从滤波器106、放大器110、滤波器207接收900MHZ的通信信号并从滤波器108、放大器112与滤波器209接收1800MHZ的通信信号。混频器204输出解调的信号给滤波电路206。来自控制器124的模式控制信号在滤波器106与108的输出端子上进行组合以便选择一个频带。
电路200与电路100相比相当简单，因为它采用单个振荡器并且不需要通过双工器114、116将振荡信号输入。接收LO和通信信号的这样的双工器相对大，占用相当的空间。虽然本发明根据双频带无线电话机进行描述，但本领域技术人员将认识到：本发明能在诸如调制解调器或操作在两个或更多频带上的任何其他通信设备的任一多频带设备中进行实施。
包括通信设备200的滤波电路203与滤波电路206的多频带混频器204表示在图3中。混频器204分别包括模式控制输入端子300与302。模式控制输入端子用于选择模式(频带)以便进一步进行处理。在所示的实施例中，GSM频带模式控制信号通过电阻306、电容器308和电感器310输入到模式控制输入端子300。GSM频带通信信号在输入端子311上输入并且经过电容器312。所得到的允许GSM信号输入到晶体管元件313的基极。
DCS频带模式控制信号在模式控制输入端子302上输入。此信号通过电阻器314、电容器316、电阻器318和电感器320输入。DCS频带通信信号从输入端子326通过电容器322输入。所得到的1800MHZ信号输入到晶体管元件324的基极。此晶体管元件可以利用双极型晶体管、场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或诸如达林顿晶体管的另一合适的市场上可获得的晶体管开关元件来实现。这里所用的“晶体管元件”指任何这样的元件及其等效物。另外，虽然所说明的实施例采用具有基极、发射极与集电极端子的双极型晶体管，但这里所用的“端子”指基极、集电极、发射极、漏极、电源极和控制极端子等等。
晶体管313与324的集电极在端子328上相接，端子328连到滤波电路206。滤波电路206包括与地串联连接的电感器336与电容器338、电感器337、电阻器339、电容器341和电阻器343。电容器350连到输出端子104。
晶体管元件313与324的发射极通过滤波电路203与本地振荡器输入端子340相连。滤波电路203包括电容器344、电阻器346、电感器334、电感器333和电容器335。
现在将说明包括滤波电路203与206的混频器204的操作。本机振荡器202连到晶体管元件313与324的发射极。本机振荡器是例如可以是蜂窝无线电话机的通信设备200中的振荡器。电感器334与333和电容器335对通信信号频率呈现低阻抗并输出信号频率。特别地，对于这里所述的示例频率，电容器335在900MHZ上呈现低阻抗，电感器334和电容器344在1800MHZ上呈现低阻抗，并且电容器335在400MHZ上呈现低阻抗。阻抗元件因而为这些频率中的每一个信号提供接地的信号路径。
晶体管元件313、324的集电极通过滤波电路204与输出端子104相连，滤波电路204只传送中频(IF)信号。对于输出滤波器206，电感器336和电容器338在注入频率(例如，1.3与1.4GHZ)上是串联谐振电路并且在通信信号频率(例如，900MHZ与1800MHZ)上具有相对低的阻抗。电感器337在多频带混频器输出端子104上在输出频率(例如，输出的400MHZ中频(IF))上并联谐振。GSM混频器利用电容器312和电感器310匹配到50欧姆。电容器308和电感器310在输出频率(例如，400MHZ)上接近串联谐振。DSC混频器通过电容器322和电感器320匹配到50欧姆。电容器316和电阻器318在输出频率(例如，400MHZ)上接近串联谐振。
在模式控制输入端子300上的模式控制信号是二进制信号，此信号在设备处于GSM模式(高电压)中时是ON(接通)，而在设备不在GSM模式(接地)时是OFF(关断)。电阻器306在晶体管元件313接通时将其基极上拉。控制输入端子302类似地控制晶体管元件324。当要调制的信号在1800MHZ信号范围内时，输入端子302上的控制信号接通，否则关断。
晶体管元件313与324在输入端子340上混频本地振荡器信号，此信号是用于900MHZ频带中1.3GHZ通信信号和用于1.8GHZ频带中1.4GHZ通信信号。本地振荡器信号输入到晶体管元件313与324的发射极。晶体管元件313与324在其基极与发射极上提供大约20dB的隔离。此隔离消除现有技术中所获知的双工器114与116的需要。此隔离也衰减否则将干扰信号传输的寄生信号。本领域技术人员将认识到：能容易实现能进行控制以生成1.3与1.4GHZ信号的振荡器。
滤波电路206是带通滤波器以除去400MHZ IF频带之外的信号。1300与1900MHZ之间的差的信号将因此输出用于900MHZ频段。为1.4与1.8GHZ之间的差的信号将在输出端子104上输出用于1.8GHZ频带。400MHZ信号通过滤波电路206到输出端子104。
可选实施例表示在图4中。混频器401包括单个晶体管元件400，晶体管元件400的基极通过双工线路402与滤波器207的输出端子连接并通过双工线路404与滤波器209的输出端子相连。双工线路402调谐为相对滤波器209的通带中的通信信号呈现高阻抗。双工线路404调谐为相对滤波器207的通带中的通信信号呈现高阻抗。电容器416、电容器414、电阻器418和电感器420对于两个通信频带内的通信信号频率上的信号是带通滤波器。电阻器406、电阻器410、电容408和电感412保持晶体管400接通，除去噪音并保证50ohm阻抗匹配。晶体管元件400利用通过滤波器203加到其发射极上的本地振荡器信号调制晶体管元件400的基极上的通信信号。所得到的调制信号在晶体管元件400的集电极上输出。
由此可以看出：公开利用具有多波带设备的接收带宽之间频率的单个本机振荡器工作的混频器。此本机振荡器信号注入到此至少一个晶体管的一端子。通信信号输入到基极。发射极连到滤波电路，以致它通过LO注入频率、选择性地提供接收频率上的噪音并提供GSM、DCS和IF频率上的低阻抗。此混频器电路使用相当少的部件，并且不需要现有技术所要求的接收滤波器与本机振荡器注入滤波器的双工操作。
虽然说明了两个频带的设备，但本领域技术人员将认识到：通过提供附加的通信信号输入端子和模式控制输入端子能增加频带的数量。对于根据图3的实施例，能增加晶体管元件的数量，以致给每个频道提供一个晶体管元件。
Claims (11)
1.用于本机振荡器的一种多频带混频器，其特征在于它包括：
第一输入端子(311)，用于第一频带中的通信信号；
耦合到第一输入端子的第一晶体管元件(313)，耦合的第一晶体管元件的第一端子以便接收第一频带中的通信信号；
第二输入端子(326)，用于第二频带中的通信信号；
耦合到第二输入端子的第二晶体管元件(324)，耦合的第二晶体管元件的第一端子以便接收第二频带中的通信信号；
第一滤波电路(203)；
本机振荡器(120)，此本机振荡器通过第一滤波电路耦合到第一晶体管元件的第二端子和第二晶体管元件的第二端子；和
多频带混频器输出端子(104)，第一晶体管元件的第三端子和第二晶体管元件的第三端子耦合到多频带混频器输出端子，其中耦合第一与第二晶体管元件以便输出中频信号来响应第一频带与第二频带中的通信信号。
2.根据权利要求1的多频带混频器，其特征还在于，第一与第二晶体管元件均包括双极型晶体管。
3.根据权利要求2的多频带混频器，其特征还在于，第一晶体管元件的第一端子是第一双极型晶体管的基极，而第二晶体管元件的第一端子是第二双极型晶体管的基极。
4.根据权利要求3的多频带混频器，其特征还在于，它包括第二滤波电路(125，206)，此第二滤波电路耦合在第一与第二晶体管元件的第三端子与多频带混频器的输出端子之间。
5.根据权利要求1的多频带混频器，其特征还在于，它包括滤波电路(125，126)，此滤波电路耦合在第一与第二晶体管元件的第三端子和多频带混频器输出端子之间。
6.根据权利要求1的多频带混频器，其特征还在于，它包括用于接收第一模式控制信号的第一模式控制输入端子(300)和用于接收第二模式控制信号的第二模式控制输入端子(302)，此第一模式控制信号选择第一频带，而此第二模式控制信号选择第二频带。
7.根据权利要求6的多频带混频器，其特征还在于，本机振荡器被配置为接收模式控制信号，用于响应此模式控制信号根据所选择的频带改变其输出频率。
8.根据权利要求1的多频带混频器，其特征还在于，它包括：第一模式控制输入端子(300)，用于接收第一模式控制信号，此第一模式控制输入端子耦合到第一晶体管元件的第一端子；和第二模式控制输入端子(302)，用于接收第二模式控制信号，此第二模式控制输入端子耦合到第二晶体管元件的第二端子，此第一模式控制信号选择第一频带，而此第二模式控制信号选择第二频带。
9.用于本机振荡器的一种多频带混频器，包括：
第一输入端子，用于第一频带中的通信信号；
第二输入端子，用于第二频带中的通信信号；
双工电路，耦合到第一与第二输入端子，用于从第二输入端子分离第一频带中的信号，从第一输入端子中分离第二频带中的信号；
晶体管元件，耦合此晶体管元件的第一端子以便接收从双工器输出的通信信号；
第一滤波电路；
本机振荡器，此本机振荡器通过第一滤波电路耦合到晶体管元件的第二端子；和
多频带混频器输出端子，此晶体管元件的第三端子耦合到此多频带混频器输出端子，其中耦合此晶体管元件以便输出中频信号来响应第一频带与第二频带中的通信信号。
10.根据权利要求9的多频带混频器，其特征还在于，第一滤波器是一个带通滤波器，用于通过由本机振荡器输出的信号，并对第一和第二频带中的通信信号表现出为零的低阻抗。
11.根据权利要求9的多频带混频器，其特征还在于，双工电路包括一个第一双工线路，它与第一输入和第一端子耦合，及第二双工线路，它与第二输入和第一端子耦合，该第一双工线路对第一频带中的信号呈现低阻抗，对第二频带中的信号呈现高阻抗，该第二双工线路对第二频带中的信号呈现低阻抗，对第一频带中的信号呈现高阻抗。
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