CN1784826B - 多级变频方法以及多级变频发射机、接收机和收发机 - Google Patents

多级变频方法以及多级变频发射机、接收机和收发机 Download PDF

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    • H03D7/16—Multiple-frequency-changing
    • H03D7/161—Multiple-frequency-changing all the frequency changers being connected in cascade
    • H03D7/163—Multiple-frequency-changing all the frequency changers being connected in cascade the local oscillations of at least two of the frequency changers being derived from a single oscillator

Abstract

一种采用多级(下)变频的接收机，将射频信号(10)进行下变频，至少两个频带中的一个频带包括该射频信号(10)的中心频率，包括振荡模块(20)，用于生成具有第一频率的第一混频信号(11)。还有，分频器(22)用于根据第一混频信号，获取第二混频信号(13)。该接收机还包括第一混频器(12)和第二混频器，第一混频器使用第一混频信号(11)，将射频信号(10)下变频为第一较低频信号(15)，第二混频器使用第二混频信号(13)，将第一较低频信号下变频为第二较低频信号(18)。其中，分频器的分频因子以及中心频率与第一频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带。同样，发射机可以使用多级(上)变频，发射射频信号(53)。

Description

多级变频方法以及多级变频发射机、接收机和收发机
技术领域
本发明涉及一种采用多级变频的接收机。本发明还涉及一种采用多级变频的发射机以及一种包括该接收机和发射机的收发机。本发明还涉及一种对射频信号进行多级变频的方法。 
背景技术
美国专利6282413B1公开了一种采用多级变频的接收机。所描述的该接收机使用两个独立的下变频级，对射频信号进行下变频。每一级都包括一个混频器。这些混频器所使用的相应混频信号是由可调振荡器生成的。但是，由于这样的可调本地振荡器的调整范围本质上是有限的，所以，相应的接收带宽，即接收机可以接收信号的带宽，也是有限的。 
发明内容
为此，提供了一种用于接收射频信号的接收机，至少两个频带中的一个频带包括该射频信号的中心频率，该接收机包括： 
振荡模块，用于生成具有第一频率的第一混频信号； 
分频器，用于根据第一混频信号获取第二混频信号； 
第一混频器，用于使用第一混频信号，将射频信号下变频为第一较低频信号；以及 
第二混频器，用于使用第二混频信号，将第一较低频信号下变频为第二较低频信号； 
其中，分频器的分频因子以及中心频率与第一频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带。 
在本发明中，第一混频信号的频率与诸如载频之类的中心频率的比值取决于包括该中心频率的频带。根据本发明，振荡模块用于生成第一混频信号。使用分频器，根据第一信号，获取第二混频信号，该分频器的分频因子也是由包括该中心频率的频带所决定的。因此，混频信号的频率不再是固定的，而是随中心频率而变化。因此，可以有利地提高接收带宽，而不必增加振荡模块的相应调整范围。此外，在接收带宽给定的情况下，本发明可以有利地用于降低振荡模块的调整范围，而不降低接收带宽。 
在报据本发明的另一实施例中，该接收机包括一个将第二混频信号进行移相的移相器，它可用于诸如I-Q信号之类的正交信号的下变频。 
本发明还提供了一种用于发射射频信号的发射机，至少两个频带中的一个频带包括所述射频信号的中心频率，该发射机包括：振荡模块，用于生成具有第二频率的第二混频信号；分频器，用于根据第二混频信号获取第一混频信号；第一混频器，用于使用第一混频信号将较低频信号上变频为较高频信号；以及第二混频器，用于使用第二混频信号将较高频信号上变频为射频信号；其中，分频器的分频因子以及中心频率与第一频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带。 
在报据本发明的一个实施例中，接收机能够接收射频信号，至少两个频带中的一个频带包括所述射频信号的中心频率，接收机包括：振荡模块，用于生成具有第一频率的第一混频信号；分频器，用于根据第一混频信号获取第二混频信号；第一混频器，用于使用第一混频信号将射频信号下变频为第一较低频信号；以及第二混频器，用于使用第二混频信号将第一较低频信号下变频为第二较低频信号；其中，分频器的分频因子以及中心频率与第一频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带。 
在报据本发明的一个实施例中，收发机包括能够发射第二射频信号的发射机，至少两个频带中的一个频带包括第二射频信号的第二中心频率，该发射机包括：第三混频器，用于使用具有第三频率的第三混频信号将较低频信号上变频为较高频信号；以及第四混频器，用于使用第四混频信号将较高频信号上变频为射频信号。 
在报据本发明的一个实施例中，振荡模块还用于生成具有第四频率的第四混频信号，该收发机还包括第二分频器，用于根据第四混频信号获取第三 混频信号，其中，第二分频器的第二分频因子以及第二中心频率与第三频率的第二比值取决于至少两个频带中的所述频带。 
在报据本发明的一个实施例中，第一混频信号等于第三混频信号，并且，第二混频信号等于第四混频信号。 
附图说明
下面结合附图进一步描述本发明的这些和其他方面。 
图1示出了用于无线LAN应用的频率范围的一些例子； 
图2示出了根据本发明的接收机的第一个实施例； 
图3示出了根据本发明的接收机的第二个实施例； 
图4示出了根据本发明的发射机的一个实施例； 
图5示出了根据本发明的收发机的一个实施例； 
图6的流程图示出了根据本发明的多级变频的步骤。 
具体实施方式
图1以示例的方式示出了用于无线LAN应用的一些频带。从中可以看出，有些频带与其他频带相邻，例如，美国WLAN和美国的汽车电子通信的频带。 
图2示出了根据本发明的接收机。图中所示的第一混频器12和第二混频器16经由低通滤波器14连接起来，低通滤波器14用于从第一较低频信号15中消除不希望的频谱分量。该接收机还包括振荡模块20，它可以包括PLL或自激振荡器，用于产生第一混频信号。该实施例还包括分频器22，用于根据第一混频信号11获取第二混频信号13。该分频器的分频因子以及第一混频信号11的频率与中心频率的比值都取决于包括该中心频率的频带。应当注意的是，“中心频率”一词还包括载频。下面给出了调整范围的可实现降低。例如，第一混频信号11的频率与载频的比值为N/(N+1)。分频器22的分频因子为N。因此，第二混频信号的频率等于中心频率的1/(N+1)。N可以取任何整数，例如N＝2，则第一混频信号的频率是中心频率的2/3， 而第二混频信号的频率就是中心频率的1/3。在表1中，计算出了对于N的不同值的调整范围。但是，对于范围为4900至5925MHz的整个接收带宽，N是固定的。振荡模块20的调整范围用相对带宽(％)表示，可以计算为：(Fmax-Fmin)/((Fmax+Fmin)/2)*100％。 
  中心频率(MHz)   N   第一混频信号(MHz)   调整范围(％)
  4900-5925   2   3267-3950   18.9
  4900-5925   3   3675-4444   18.9
  4900-5925   4   3920-4740   18.9
表1：对于固定N的调整范围 
在表2中，N的值取决于包括中心频率的频带。 
表2：对于变量N的调整范围 
在这种情况下，振荡器模块20只需覆盖从3511至3950MHz的频率范围，这表示调整范围的11.8％，比第一种情况低大约1.5倍。在上面的例子中，第一频率与中心频率的比值等于N/(N+1)，但也可以使用其他比值和分频因子。例如，对于零中频接收机，第一混频信号11的频率与输入信号10的中心频率的比值也可是N/(N-1)。在这种情况下，使用分频因子为N的分频器22，第二混频信号13的频率变成中心频率的1/(N-1)。通常，对于零中频，混频信号11和13的频率之和必须等于中心频率。但是，对于非零中频，应该选择比值和分配因子，使得混频信号11和13的频率之和不等于中心频率。 
图3示出了根据本发明的接收机的一个实施例，其中，混频器30和32用于将正交信号下变频，例如用在I-Q解调器中。为了将正交信号下变频，接收机包括用于将第二混频信号移相的移相器34。 
图4示出了根据本发明的发射机的一个实施例。所示出的混频器57和59用于将较低频信号50上变频为射频信号53。为此，混频器57和59需要利用混频信号54和55。使用具有可编程分频因子的分频器61，根据混频信号55，获取混频信号54。使用振荡模块56，产生混合信号55，例如，振荡模块56可以是PLL或采用自激振荡器。分频器61的分频因子以及混频信号55的频率与信号53的中心频率的比值同样都取决于包括该中心频率的频带。 
图5示出的收发机64包括发射机61和接收机62。接收机62从天线67接收输入信号10，并将输入信号10下变频为较低频信号18，较低频信号18可以是零中频或几乎零中频信号。在处理模块63中进行处理之后，根据较低频信号18，获得信号65。处理模块60将信号66处理成较低频信号50。发射机61随后将该信号上变频，并通过天线67发射出去。 
图6示出了包括用于采用多级变频将信号10下变频的四个步骤S1、S2、S3和S4的流程图。在步骤S1中，产生第一混频信号11，它的频率与中心频率的取决于包括该中心频率的至少两个频带中的那个频带。在步骤S2中，使用分频器22，根据第一混频信号，获取第二混频信号13，分频器22的分频因子取决于所述至少两个频带中的那个频带。在步骤S3中，使用第一混频信号，将射频信号10下变频为第一较低频信号。最后，在步骤S4中，使用第二混频信号13，将第一较低频信号下变频为第二较低频信号18。 
应当理解的是，上述实施例用于说明、而非限制本发明，并且，在不脱离所附权利要求的保护范围的前提下，本领域技术人员能够设计出多种其他的实施例。可以使用模拟和数字部件，在模拟域或数字域中，实现这些实施例。“包括”一词并不排除存在权利要求所记录的部件或步骤之外的其他部件或步骤。部件前面的冠词“一个”并不排除存在多个这样的部件。相互不同的从属权利要求中记录的特定手段并不表示这些手段的组合不具有优势。 

Claims (8)

1. 用于接收射频信号(10)的接收机，至少两个频带中的一个频带包括所述射频信号(10)的中心频率，所述接收机包括：
振荡模块(20)，用于生成具有第一频率的第一混频信号(11)；
分频器(22)，用于根据所述第一混频信号(10)获取第二混频信号(13)；
第一混频器(12)，用于使用所述第一混频信号(11)，将所述射频信号(10)下变频为第一较低频信号(15)；以及
第二混频器，用于使用所述第二混频信号(13)，将所述第一较低频信号下变频为第二较低频信号(18)；
其中，所述分频器的分频因子以及所述中心频率与所述第一频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带。
2. 如权利要求1所述的接收机，其中，所述接收机包括用于对所述第二混频信号(13)进行移相的移相器(34)。
3. 用于发射射频信号(53)的发射机，至少两个频带中的一个频带包括所述射频信号(53)的中心频率，所述发射机包括：
振荡模块(56)，用于生成具有第二频率的第二混频信号(55)；
分频器(52)，用于根据所述第二混频信号(55)获取第一混频信号(54)；
第一混频器(57)，用于使用所述第一混频信号(54)，将较低频信号(50)上变频为较高频信号；以及
第二混频器(59)，用于使用所述第二混频信号(55)，将所述较高频信号(51)上变频为射频信号(53)；
其中，所述分频器的分频因子以及所述中心频率与所述第一频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带。
4. 包括接收机(62)的收发机，所述接收机(62)能够接收射频信号(10)，至少两个频带中的一个频带包括所述射频信号(10)的中心频率，所述接收机(62)包括：
振荡模块(20)，用于生成具有第一频率的第一混频信号(11)；
分频器(22)，用于根据所述第一混频信号(11)获取第二混频信号(13)；
第一混频器(12)，用于使用所述第一混频信号(11)，将所述射频信号(10)下变频为第一较低频信号(15)；以及
第二混频器(16)，用于使用所述第二混频信号(13)，将所述第一较低频信号(15)下变频为第二较低频信号(18)；
其中，所述分频器的分频因子以及所述中心频率与所述第一频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带。
5. 如权利要求4所述的收发机，包括能够发射第二射频信号(53)的发射机(61)，所述至少两个频带中的一个频带包括所述第二射频信号(53)的第二中心频率，所述发射机包括：
第三混频器(57)，用于使用具有第三频率的第三混频信号(54)，将较低频信号上变频为较高频信号；以及
第四混频器(59)，用于使用第四混频信号(55)，将所述较高频信号(51)上变频为所述射频信号(53)。
6. 如权利要求5所述的收发机，其中，所述振荡模块(20、56)还用于生成具有第四频率的所述第四混频信号(55)，所述收发机还包括第二分频器(52)，用于根据所述第四混频信号(55)获取所述第三混频信号(54)，其中，所述第二分频器的第二分频因子以及所述第二中心频率与所述第三频率的第二比值取决于至少两个频带中的所述频带。
7. 如权利要求6所述的收发机，其中，所述第一混频信号(11)等于所述第三混频信号(54)，并且，所述第二混频信号(13)等于所述第四混频信号(55)。
8. 用于接收射频信号(10)的方法，至少两个频带中的一个频带包括所述射频信号(10)的中心频率，该方法包括以下步骤：
生成第一混频信号(11)，所述第一混频信号(11)的第一频率与所述中心频率的比值取决于至少两个频带中的所述频带；
使用分频器(22)，根据所述第一混频信号，获取第二混频信号(13)，所述分频器(22)的分频因子取决于至少两个频带中的包括所述中心频率的所述频带；
使用所述第一混频信号(11)，将所述射频信号下变频为第一较低频信号(15)；以及
使用所述第二混频信号(13)，将所述第一较低频信号(15)下变频为第二较低频信号(18)。
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