TW201541911A - 提高訊號增益之調變方法及其高增益調變裝置 - Google Patents

Abstract

一種提高訊號增益之調變方法包括利用第一本地訊號與第二本地訊號取樣第一輸入訊號來產生第一取樣訊號、利用第三本地訊號與第四本地訊號取樣第二輸入訊號來產生第二取樣訊號、利用第一本地訊號與第二本地訊號取樣第二輸入訊號來產生第三取樣訊號、利用第三本地訊號與第四本地訊號取樣第一輸入訊號來產生第四取樣訊號、利用第一取樣訊號疊加第二取樣訊號來產生第一調變訊號、利用第三取樣訊號疊加第四取樣訊號來產生第二調變訊號，以及利用第一調變訊號疊加第二調變訊號來產生輸出訊號。

Description

提高訊號增益之調變方法及其高增益調變裝置

本發明是一種應用於通訊系統之訊號調變技術，特別是一種提高訊號增益之調變方法及其高增益調變裝置。

隨著全球化發展之腳步，無線通訊之發展越趨進步。無線通訊裝置除了傳統通話功能外，尚需支援高畫質之影音功能、應用軟體、及無線網路等服務。於無線通訊裝置中，調變電路更為其重要電路之一。

第1圖為射頻發射機電路之概要示意圖。請參閱第1圖，射頻發射機電路100主要由數位至類比轉換電路110、調變電路120、驅動電路130、功率放大器140、帶通濾波電路150與天線160所組成。

首先，基頻訊號S1經由數位至類比轉換電路110轉換成基頻類比訊號後，以同相訊號I與正交訊號Q兩路平行送入調變電路120進行處理。其次，調變電路120調變同相訊號I與正交訊號Q而輸出一調變訊號S2，再經由驅動電路130及功率放大器140放大調變訊號S2。最後，藉由帶通濾波電路150保留所需訊號後，即可將訊號送至天線160發送出去。

由於現今為高速資料傳輸時代，隨著訊號傳輸速率越來越快，調變電路之功率消耗亦隨之提高，進而影響調變電路的訊號增益之好壞，更會直接影響其通訊品質。

在一實施例中，一種高增益調變裝置包括第一調變單元、第二調變單元與加法電路。第一調變單元藉著振盪訊號對輸入訊號進行調變，以產生第一調變訊號。第二調變單元藉著振盪訊號對輸入訊號進行調變，以產生第二調變訊號。其中，第一調變訊號與第二調變訊號間具有一相位差。最後，加法電路疊加第一調變訊號與第二調變訊號，以產生輸出訊號。

在一實施例中，一種提高訊號增益之調變方法包含利用第一本地訊號與第二本地訊號取樣第一輸入訊號來產生第一取樣訊號、利用第三本地訊號與第四本地訊號取樣第二輸入訊號來產生第二取樣訊號、利用第一本地訊號與第二本地訊號取樣第二輸入訊號來產生第三取樣訊號、利用第三本地訊號與第四本地訊號取樣第一輸入訊號來產生第四取樣訊號、疊加第一取樣訊號與第二取樣訊號以產生第一調變訊號、疊加第三取樣訊號與第四取樣訊號以產生第二調變訊號，及疊加第一調變訊號與第二調變訊號來產生輸出訊號。其中，第一輸入訊號與第二輸入訊號間具有一第一相位差，第一調變訊號與第二調變訊號間具有一第二相位差，且第一本地訊號、第二本地訊號、第三本地訊號與第四本地訊號之相位彼此互不相同。

在一實施例中，一種調變方法，包含基於既定訊號的責任週期在此既定訊號的每一週期中之第一時槽與第二時槽取樣同相訊號來產生第一取樣訊號、基於既定訊號的責任週期在此既定訊號的每一週期中之第三時槽與第四時槽取樣正交訊號來產生第二取樣訊號、基於既定訊號的責任週期在此既定訊號的每一週期中之第一時槽與第二時槽，取樣正交訊號來產生第三取樣訊號、基於既定訊號的責任週期在此既定訊號的每一週期中之第三時槽與第四時槽取樣同相訊號來產生第四取樣訊號，以及將第一取樣訊號、第二取樣訊號、第三取樣訊號與第四取樣訊號合成為一輸出訊號。其中，第一時槽、第三時槽、第二時槽與第四時槽依序兩兩具有一時間差。

綜上，根據本發明之提高訊號增益之調變方法及其高增益調變裝置利用二調變單元作調變，將一組輸入分別以不同相位的本地振盪訊號作全週期的調變，以完整利用訊號能量來避免能量浪費，進而提高輸出訊號的增益並降低整體電路（例如：射頻發射機電路或射頻接收機電路等）之功率消耗。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

第2圖為根據本發明一實施例之高增益調變裝置之概要示意圖。請參閱第2圖，高增益調變裝置200包含至少二調變單元（以下分別稱之為第一調變單元210及第二調變單元220）與加法電路230。

第一調變單元210的二輸入端電性連接至前級電路（圖中未示），並接收來自前級電路的輸入訊號3。第一調變單元210的四控制端電性連接至振盪電路（圖中未示），並接收來自振盪電路的振盪訊號241。

同樣地，第二調變單元220的二輸入端電性連接至前級電路（圖中未示），並接收來自前級電路的輸入訊號3。第二調變單元220的四控制端電性連接至振盪電路（圖中未示），並接收來自振盪電路的振盪訊號241。於此，第二調變單元220相對於第一調變單元210以相差90度的方式接收來自振盪電路的振盪訊號241或對調來自前級電路的輸入訊號3。

第一調變單元210與第二調變單元220的輸出端則分別電性連接至加法電路230的二輸入端。其中，第一調變單元210與第二調變單元220為大致上相同的電路架構。

第一調變單元210藉著振盪訊號241對輸入訊號3進行調變以產生第一調變訊號211，且第二調變單元220藉著振盪訊號241對輸入訊號3進行調變以產生第二調變訊號221。加法電路230供第一調變訊號211疊加第二調變訊號221，以產生一輸出訊號231。

在一些實施例中，振盪訊號241包括第一本地訊號LO1、第二本地訊號LO2、第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4。其中，第一本地訊號LO1、第二本地訊號LO2、第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4為相同週期且振幅大小相同但彼此相位互不相同的訊號。而輸入訊號3包含一同相訊號I與一正交訊號Q，且同相訊號I與正交訊號Q之間具有一相位差大致上為90度。在一些實施例中，第一本地訊號LO1、第三本地訊號LO3、第二本地訊號LO2與第四本地訊號LO4依序兩兩之相位差的範圍可為80度至100度，且此相位差較佳地為90度。

於此，是以高增益調變裝置200中之第一調變單元210與第二調變單元220間之輸入訊號3互為對調為例。意即，若第一調變單元210是藉由振盪訊號241之第一本地訊號LO1與第二本地訊號LO2對輸入訊號3之同相訊號I取樣並藉由振盪訊號241之第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4對輸入訊號3之正交訊號Q取樣，則第二調變單元220即是藉由振盪訊號241之第一本地訊號LO1與第二本地訊號LO2對輸入訊號3之正交訊號Q取樣並藉由振盪訊號241之第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4對輸入訊號3之同相訊號I取樣。因此，第一調變訊號211與第二調變訊號221的振幅大小大致上相同並彼此之間具有一相位差。

在一些實施例中，第一調變訊號211與第二調變訊號221之間的相位差可以為90度。

因此，藉由二調變單元210、220即可完整取樣輸入訊號3，以增加轉換增益。

為了方便理解，於本發明之所有實施例中，以輸入訊號為單邊帶(Single-Side Band, SSB)訊號為例進行詳細說明，然本發明並不以此為限。

第3圖為第2圖中之調變電路的一實施例之概要示意圖。請參閱第3圖，在一些實施中，第一調變單元210包含至少二混頻器（以下分別稱之為第一混頻器212及第二混頻器213）與第一加法器214。

第一混頻器212的三輸入端分別電性連接至前級電路（圖中未示）及振盪電路（圖中未示），並分別接收來自前級電路的同相訊號I以及來自振盪電路的第一本地訊號LO1與第二本地訊號LO2。第二混頻器213的三輸入端分別電性連接至前級電路（圖中未示）及振盪電路（圖中未示），並分別接收來自前級電路的正交訊號Q以及來自振盪電路的第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4。第一混頻器212的輸出端與第二混頻器213的輸出端分別電性連接至第一加法器214的二輸入端。第一加法器214的輸出端則電性連接至加法電路230。

其中，第一混頻器212基於第一本地訊號LO1與第二本地訊號LO2取樣同相訊號I來產生第一取樣訊號2121，而第二混頻器213基於第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4取樣正交訊號Q來產生第二取樣訊號2131。第一加法器214接收第一取樣訊號2121與第二取樣訊號2131並利用第一取樣訊號2121疊加第二取樣訊號2131，以產生並輸出第一調變訊號211至加法電路230。

第二調變單元220包含至少二混頻器（以下分別稱之為第三混頻器222及第四混頻器223）與第二加法器224。

第三混頻器222的三輸入端分別電性連接至前級電路（圖中未示）及振盪電路（圖中未示），並分別接收來自前級電路的正交訊號Q以及來自振盪電路的第一本地訊號LO1與第二本地訊號LO2。第四混頻器223的三輸入端分別電性連接至前級電路（圖中未示）及振盪電路（圖中未示），並分別接收來自前級電路的同相訊號I以及來自振盪電路的第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4。第三混頻器222的輸出端與第四混頻器223的輸出端分別電性連接至第二加法器224的二輸入端。第二加法器224的輸出端則電性連接至加法電路230。

其中，第三混頻器222基於第一本地訊號LO1與第二本地訊號LO2取樣正交訊號Q來產生第三取樣訊號2221，而第四混頻器223基於第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4取樣同相訊號I來產生第四取樣訊號2231。第二加法器224接收並利用第三取樣訊號2221疊加第四取樣訊號2231，以產生並輸出第二調變訊號221至加法電路240。

在一些實施例中，加法電路230可為一加法器，並利用第一調變訊號211疊加第二調變訊號221以產生輸出訊號231。

在一些實施例中，混頻器212、213、222、223可採用被動式混頻器(Passive Mixer)來實現，進一步節省功率之消耗，然本發明並不以此為限。

在一些實施例中，振盪電路可設置在高增益調變裝置200的內部。請參閱第4圖，高增益調變裝置200更包含一本地振盪單元240，並且此本地振盪單元240用以產生振盪訊號241。本地振盪單元240包含本地振盪器242、除頻器243與責任週期產生器244。

本地振盪器242、除頻器243與責任週期產生器244依序串接。責任週期產生器244的輸出端電性連接至第一調變單元210及第二調變單元220。

其中，本地振盪器242產生振盪時脈2421後，將振盪時脈2421送至除頻器243。除頻器243對振盪時脈2421進行除頻以除頻至所需中心頻率，並產生四輸出時脈2431。於此，四輸出時脈2431之責任週期寬度為50%，且相位皆不同。

責任週期產生器244轉換四輸出時脈2431之責任週期寬度為所需之責任週期寬度，以作為振盪訊號241。

於一些實施例中，振盪訊號241之所需責任週期寬度可在35%以下。參照第5圖，當振盪訊號241之所需責任週期寬度在35%以下時，根據本發明使用二調變單元之高增益調變裝置200，其增益比單一調變單元高。此外，當振盪訊號241之所需責任週期寬度大致上為25%時，根據本發明使用二調變單元之高增益調變裝置200的增益有最大值，且相對於使用單一調變單元之調變裝置的增益大致上再高出3dB。

因此，如第5圖所示，根據本發明使用二調變單元之高增益調變裝置200的振盪訊號241之所需責任週期寬度的可用範圍大致上為3%至35%（因3%以下所得之增益過小）。

此外，輸入至各混頻器212、213、222、223之振盪訊號241的相位皆不相同，以避免各混頻器212、213、222、223會有同時導通的情況。

在一些實施例中，振盪電路亦可設置在高增益調變裝置200的外部。換言之，振盪時脈2421並不限以本地振盪器來產生，亦可直接由外部裝置灌入。

在一些實施例中，請參閱第6圖，除頻器包含至少二正反器（以下分別稱之第一正反器DFF1以及第二正反器DFF2）與多個緩衝器B1、B2、B3、B4。以下以4個緩衝器為例進行說明。

第一正反器DFF1的第一輸出端Q電性連接至第二正反器DFF2的第一輸入端D以及緩衝器B1的輸入端。第一正反器DFF1的第二輸出端 電性連接至第二正反器DFF2的第二輸入端 以及緩衝器B2的輸入端。第二正反器DFF2的第一輸出端Q電性連接至緩衝器B3的輸入端，並回授至第一正反器DFF1的第二輸入端 。第二正反器DFF2的第二輸出端 電性連接至緩衝器B4的輸入端，並回授至第一正反器DFF1的第一輸入端D。第一正反器DFF1的控制端和第二正反器DFF2的控制端分別接收控制時脈Clkp、Clkn。

第一正反器DFF1在控制時脈Clkp的控制下產生二輸出訊號。第一正反器DFF1的二輸出訊號分別由緩衝器B1以及緩衝器B2緩衝處理後，於緩衝器B1之輸出端輸出第一輸出時脈V_I+，並於緩衝器B2之輸出端輸出第二輸出時脈V_I–。

第二正反器DFF2在控制時脈Clkn的控制下產生二輸出訊號。第二正反器DFF2的二輸出訊號分別由緩衝器B1以及緩衝器B2緩衝處理後，於緩衝器B3之輸出端輸出第三輸出時脈V_Q+，並於緩衝器B4之輸出端輸出第四輸出時脈V_Q–。於此，正反器及緩衝器之細部電路構件及運作是為所屬技術領域中所習知的，故不於此贅述。

於此，二控制時脈Clkp、Clkn即為前述之振盪時脈2421，而此些輸出時脈V_I+、V_I–、V_Q+、V_Q–即為前述之四輸出時脈2431。

請搭配第8圖，控制時脈Clkp與控制時脈Clkn互為差動訊號。第一輸出時脈V_I+與第二輸出時脈V_I–互為差動訊號，而第三輸出時脈V_Q+與第四輸出時脈V_Q–亦互為差動訊號。

於此，第一輸出時脈V_I+與第三輸出時脈V_Q+間有一相位差，而第二輸出時脈V_I–與第四輸出時脈V_Q–間亦有一相位差。在一些實施例中，此相位差可為90度。

如第8圖所示，依據第一輸出時脈V_I+、第二輸出時脈V_I–、第三輸出時脈V_Q+及第四輸出時脈V_Q–之上升緣來劃分，共可將除頻器之輸出時脈V_I+、V_I–、V_Q+、V_Q–之週期切割成4等分。

第7圖為第4圖中之責任週期產生器的一實施例之概要示意圖。於本實施例中，以責任週期產生器將50%責任週期寬度轉換成25%責任週期寬度為例進行詳細說明。

責任週期產生器包含多個緩衝器B5、B6、B7、B8、多個反及閘N1、N2、N3、N4與多個反相器I1、I2、I3、I4。以下以4個緩衝器、4個反及閘與4個反相器為例進行說明。

請搭配參閱第6圖，緩衝器B5的輸入端電性連接緩衝器B1的輸出端，而緩衝器B5的輸出端電性連接反及閘N1的第一輸入端以及反及閘N4的第二輸入端。

緩衝器B6的輸入端電性連接緩衝器B2的輸出端，而緩衝器B6的輸出端電性連接反及閘N2的第一輸入端以及反及閘N3的第二輸入端。

緩衝器B7的輸入端電性連接緩衝器B3的輸出端，而緩衝器B7的輸出端電性連接反及閘N3的第一輸入端以及反及閘N1的第二輸入端。

緩衝器B8的輸入端電性連接緩衝器B4的輸出端，而緩衝器B8的輸出端電性連接反及閘N4的第一輸入端以及反及閘N2的第二輸入端。

反及閘N1、N2、N3、N4的輸出端分別電性連接反相器I1、I2、I3、I4的輸入端。

緩衝器B5之輸入端接收第一輸出時脈V_I+、緩衝器B6之輸入端接收第二輸出時脈V_I–、緩衝器B7之輸入端接收第三輸出時脈V_Q+、而緩衝器B8之輸入端接收第四輸出時脈V_Q–。

反及閘N1對緩衝器B5與緩衝器B7的輸出進行邏輯運算，並將運算結果輸出給反相器I1。反相器I1反相處理反及閘N1的運算結果來產生第三本地訊號LO3。反及閘N2對緩衝器B6與緩衝器B8的輸出進行邏輯運算，並將運算結果輸出給反相器I2。反相器I2反相處理反及閘N2的運算結果來產生第四本地訊號LO4。反及閘N3對緩衝器B7與緩衝器B6的輸出進行邏輯運算，並將運算結果輸出給反相器I3。反相器I3反相處理反及閘N3的運算結果來產生第二本地訊號LO2。反及閘N4對緩衝器B8與緩衝器B5的輸出進行邏輯運算，並將運算結果輸出給反相器I4。反相器I4反相處理反及閘N4的運算結果而產生第一本地訊號LO1。

搭配參照第8圖，四本地訊號LO1、LO2、LO3、LO4之責任週期可為25%。此外，第一本地訊號LO1、第三本地訊號LO3、第二本地訊號LO2與第四本地訊號LO4之相位彼此互不相同且依序兩兩具有一相位差。在一些實施例中，第一本地訊號LO1、第三本地訊號LO3、第二本地訊號LO2與第四本地訊號LO4依序兩兩之間的相位差範圍可為80度至100度，且此相位差較佳地為90度。

以下以反接振盪訊號241為例，進一步介紹兩組調變單元210、220。

請參閱第2圖、第7圖與第9圖，於第9圖中所示之上下兩組電路分別代表兩組調變單元210、220。於此，以同相訊號I、正交訊號Q與二調變訊號211、221皆為差動訊號為例。換言之，同相訊號I包括第一同相訊號I與第二同相訊號 ，而正交訊號Q包括第一正交訊號Q與第二正交訊號 。調變訊號211包括調變訊號OUT_S+、OUT_S–，以及調變訊號221包括調變訊號OUT_T+、OUT_T–。

第一本地訊號LO1連接至電晶體M1、M2、M13、 M14之控制端。第二本地訊號LO2連接至電晶體M3、M4、M15、M16之控制端。第三本地訊號LO3連接至電晶體M5、M6、M9、M10之控制端。第四本地訊號LO4連接至電晶體M7、M8、M11、M12之控制端。

第一同相訊號I連接至電晶體M1、M3、M9、M11之第一端。第二同相訊號 連接至電晶體M2、M4、M10、M12之第一端。第一正交訊號Q連接至電晶體M5、M7、M13、M15之第一端。第二正交訊號 連接至電晶體M6、M8、M14、M16之第一端。

電晶體M1、電晶體M4、電晶體M5與電晶體M8之第二端皆互相連接以電流相加的方式輸出調變訊號OUT_S+。電晶體M2、電晶體M3、電晶體M6與電晶體M7之第二端皆互相連接以電流相加的方式輸出調變訊號OUT_S–。電晶體M9、電晶體M12、電晶體M14與電晶體M15之第二端皆互相連接以電流相加的方式輸出調變訊號OUT_T+。電晶體M10、電晶體M11、電晶體M13與電晶體M16之第二端皆互相連接以電流相加的方式輸出調變訊號OUT_T–。

加法電路使用差動對來疊加訊號，並利用堆疊(Stack)技巧來節省功率消耗，最後運用輸出匹配器(Output Balun)將訊號由雙端轉成單端後輸出。

第10圖為第2圖中之加法電路之一實施例之概要示意圖。

請搭配參閱第10圖，加法電路包括多個電晶體M17~M25、多個電感L1、L2以及多個電阻R1、R2、R3。

電晶體M17之控制端接收調變訊號OUT_S+。電晶體M18之控制端接收調變訊號OUT_S–。電晶體M20之控制端接收調變訊號OUT_T+。電晶體M21之控制端接收調變訊號OUT_T–。電晶體M19、25之控制端輸入一偏壓電壓Vb1。電晶體M22之控制端輸入一偏壓電壓Vb2。

電晶體M17、M18之第一端連接至電晶體M19之第二端，且電晶體M19之第一端連接至地。電晶體M17之第二端連接至電晶體M20之第二端、電晶體M23之控制端及電阻R1之第一端。電晶體M18之第二端連接至電晶體M21之第二端、電晶體M24之控制端及電阻R2之第一端。電晶體M20、M21之第一端連接至電晶體M22之第二端，且電晶體M22之第一端連接至最高電源。

電晶體M23、M24之第一端與連接至電晶體M25之第二端，且電晶體M25之第一端連接至地。電晶體M23之第二端連接至電阻R1之第二端與電晶體M26之第一端。電晶體M24之第二端連接至電阻R2之第二端與電晶體M27之第一端。電晶體M26、M27之控制端接連接至電阻R3之第一端，而電阻R3之第二端則連接至偏壓電壓Vbias。電感L2之第一端連接至電晶體M26之第二端，而電感L2之第二端連接至電晶體M27之第二端。電感L1之第一端連接至發射端F1，而電感L1之第二端連接至地，且電感L1之中央抽頭處連接至最高電源。

請參閱第3圖、第11A圖與第11B圖，在通訊系統中，第一輸入訊號與第二輸入訊號可為振幅大小相同，且彼此之間相位差為90度的訊號，亦即第一輸入訊號與第二輸入訊號可等同為同相訊號I與正交訊號Q。因此，若第一輸入訊號為同相訊號I，則第二輸入訊號即為正交訊號Q，且第一輸入訊號與第二輸入訊號之振幅大小相同。

以下所述以同相訊號I等同第一輸入訊號，而正交訊號Q等同第二輸入訊號為例。此外，第一輸入訊號與第二輸入訊號間具有一第一相位差。在一些實施例中，第一相位差可為90度。

第一混頻器212基於一既定訊號的責任週期W1在此既定訊號的每一週期中之第一時槽410利用第一本地訊號LO1與第二時槽420利用第二本地訊號LO2取樣同相訊號I來產生第一取樣訊號2121。

第二混頻器213基於一既定訊號的責任週期W1在此既定訊號的每一週期中之第三時槽430利用第三本地訊號LO3與第四時槽440利用第四本地訊號LO4取樣正交訊號Q來產生第二取樣訊號2131。

第三混頻器222基於一既定訊號的責任週期W1在此既定訊號的每一週期中之第一時槽410利用第一本地訊號LO1與第二時槽420利用第二本地訊號LO2取樣正交訊號Q來產生第三取樣訊號2221。

第四混頻器223基於一既定訊號的責任週期W1在此既定訊號的每一週期中之第三時槽430利用第三本地訊號LO3與第四時槽440利用第四本地訊號LO4取樣同相訊號I來產生第四取樣訊號2231。

各取樣訊號所取樣到之部分，如第11A圖與第11B圖之粗實線及虛線所示。

第一加法器214供第一取樣訊號2121疊加第二取樣訊號2131來產生第一調變訊號211。第二加法器224供第三取樣訊號2221疊加第四取樣訊號2231來產生第二調變訊號221。此二調變訊號如第12圖所示。其中，第一調變訊號211與第二調變訊號221間具有一第二相位差。在一些實施例中，第二相位差可為90度，如第13圖所示，將第一調變訊號211與第二調變訊號221置於同一圖中，以清楚得知藉由本發明提出之調變方法可將同相訊號I與正交訊號Q完整取樣並利用。

加法電路230疊加第一調變訊號211與第二調變訊號221，以產生一輸出訊號231。

由上可得知，根據本發明一實施例之調變方法如下所述。

請參閱第11A圖與第11B圖，於此，以一既定訊號的責任週期W1為25%為例，且以下所述之既定訊號可等同為前述之本地訊號，然本發明並不以此為限，舉例而言，既定訊號的責任週期W1可在35%以下，如第5圖所示。

此外，將既定訊號的一個週期區分為多個時槽。於此，以切割成4個時槽（以下分別稱之為第一時槽410、第三時槽430、第二時槽420與第四時槽440）為例進行說明。其中，第一時槽410、第三時槽430、第二時槽420與第四時槽440依序兩兩具有一時間差。

換言之，既定訊號的一個週期以“T”表示。第一時槽410為0至T∕ 4、第三時槽430為T∕ 4至T∕ 2、第二時槽420為T∕ 2至3T∕ 4，以及第四時槽440為3T∕ 4至T。

在一些實施例中，此些時槽410、420、430、440之寬度大致上為既定訊號之四分之一週期寬，且此時間差值即大致上為既定訊號之四分之一週期值。

請參閱第11A圖與第11B圖，其中圖中之“T”表示為一個週期。第一本地訊號LO1在0至T∕ 4（第一時槽410）取樣同相訊號I且第二本地訊號LO2在T∕ 2至3T∕ 4（第二時槽420）取樣同相訊號I，以產生第一取樣訊號2121，因此第一取樣訊號2121即為同相訊號I在0至T∕ 4與T∕ 2至3T∕ 4間之區段波形。

第三本地訊號LO3在T∕ 4至T∕ 2（第三時槽430）取樣正交訊號Q且第四本地訊號LO4在3T∕ 4至T（第四時槽440）取樣正交訊號Q，以產生第二取樣訊號2131，因此第二取樣訊號2131即為正交訊號Q在T∕ 4至T∕ 2與3T∕ 4至T間之區段波形。

同理，第三取樣訊號2221即為正交訊號Q在0至T∕ 4與T∕ 2至3T∕ 4間之區段波形，而第四取樣訊號2231即為同相訊號I在T∕ 4至T∕ 2與3T∕ 4至T間之區段波形。

然後，再利用一個或多個加法器將得到的所有取樣訊號（即，第一取樣訊號2121、第二取樣訊號2131、第三取樣訊號2221及第四取樣訊號2231）合成為一輸出訊號。

在一些實施例中，高增益調變裝置200可應用在射頻發射機電路上或在射頻接收機電路上。以下以射頻發射機電路為例進行說明。

第14圖為根據本發明一實施例的射頻發射機電路之概要示意圖。

請參閱第14圖，射頻發射機電路包括數位至類比轉換電路110（即，前述之前級電路）、第一調變單元210、第二調變單元220、加法電路230、本地振盪單元240、驅動電路130、功率放大器140、以及天線160。

數位至類比轉換電路110接收基頻訊號S1，並輸出第一輸入訊號121與第二輸入訊號122。於此，第一輸入訊號121與第二輸入訊號122可分別等同為前述之同相訊號I與正交訊號Q。

第一調變單元210的二輸入端電性連接至數位至類比轉換電路110，並接收來自數位至類比轉換電路110之第一輸入訊號121與第二輸入訊號122。第一調變單元210的四控制端電性連接至本地振盪單元240，並接收來自本地振盪單元240的第一本地訊號LO1、第二本地訊號LO2、第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4。

同樣地，第二調變單元220的二輸入端電性連接至數位至類比轉換電路110，並接收來自數位至類比轉換電路110之第一輸入訊號121與第二輸入訊號122。第二調變單元220的四控制端電性連接至本地振盪單元240，並接收來自本地振盪單元240的第一本地訊號LO1、第二本地訊號LO2、第三本地訊號LO3與第四本地訊號LO4。於此，第二調變單元220相對於第一調變單元210以對調的方式接收第一輸入訊號121與第二輸入訊號122。

第一調變單元210與第二調變單元220的輸出端則分別電性連接至加法電路230之二輸入端。加法電路230之輸出端電性連接於驅動電路130之輸入端。驅動電路130之輸出端電性連接於功率放大器140之輸入端。功率放大器140之輸出端電行連接於天線160。

於此，二調變單元之細部構件與其運作已於前述揭示，而其他元件之細部構件與其運作已為本領域所熟知，故於此均不再贅述。

綜上所述，根據本發明之提高訊號增益之調變方法及其高增益調變裝置利用二調變單元作調變並將一組輸入（例如：二輸入訊號或四振盪訊號）分別以正接與對調方式輸入二調變單元，以利用不同相位的本地振盪訊號做全週期的調變來完整利用訊號能量而避免能量浪費，進而提高輸出訊號的增益並降低整體電路（例如：射頻發射機電路或射頻接收機電路等）之功率消耗。換言之，根據本發明之提高訊號增益之調變方法及其高增益調變裝置，無論是運用於射頻發射機電路、射頻接收機電路或具有調變裝置的其它電路中，均可完整利用訊號之能量以提高轉換增益，且亦可節省整體之功率消耗。

本發明之技術內容已以較佳實施例揭示如上述，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神所做些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明之範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧射頻發射機電路
110‧‧‧數位至類比轉換電路
120‧‧‧調變電路
121‧‧‧第一輸入訊號
122‧‧‧第二輸入訊號
130‧‧‧驅動電路
140‧‧‧功率放大器
150‧‧‧帶通濾波電路
160‧‧‧天線
200‧‧‧高增益調變裝置
210‧‧‧第一調變單元
211‧‧‧第一調變訊號
212‧‧‧第一混頻器
2121‧‧‧第一取樣訊號
213‧‧‧第二混頻器
2131‧‧‧第二取樣訊號
214‧‧‧第一加法器
220‧‧‧第二調變單元
221‧‧‧第二調變訊號
222‧‧‧第三混頻器
2221‧‧‧第三取樣訊號
223‧‧‧第四混頻器
2231‧‧‧第四取樣訊號
224‧‧‧第二加法器
230‧‧‧加法電路
231‧‧‧輸出訊號
240‧‧‧本地振盪單元
241‧‧‧振盪訊號
242‧‧‧本地振盪器
2421‧‧‧振盪時脈
243‧‧‧除頻器
2431‧‧‧輸出時脈
244‧‧‧責任週期產生器
3‧‧‧輸入訊號
410‧‧‧第一時槽
420‧‧‧第二時槽
430‧‧‧第三時槽
440‧‧‧第四時槽
I‧‧‧同相訊號
LO1‧‧‧第一本地訊號
LO2‧‧‧第二本地訊號
LO3‧‧‧第三本地訊號
LO4‧‧‧第四本地訊號
Q‧‧‧正交訊號
S1‧‧‧基頻訊號
S2‧‧‧調變訊號
W1‧‧‧既定訊號的責任週期

第1圖為射頻發射機電路之概要示意圖。 第2圖為根據本發明一實施例之高增益調變裝置之概要示意圖。 第3圖為第2圖中之調變電路的一實施例之概要示意圖。 第4圖為第2圖中之本地振盪單元的一實施例之概要示意圖。 第5圖為於根據本發明一實施例之高增益調變裝置實施時振盪訊號之責任週期變化對增益變化之關係圖。 第6圖為第4圖中之除頻器的一實施例之概要示意圖。 第7圖為第4圖中之責任週期產生器的一實施例之概要示意圖。 第8圖為控制時脈、輸出時脈及輸出訊號的一實施例之波形示意圖。 第9圖為第2圖中之二調變單元之一實施例之概要示意圖。 第10圖為第2圖中之加法電路之一實施例之概要示意圖。 第11A圖為於根據本發明一實施例之高增益調變裝置實施時，一實施例之取樣訊號的波形示意圖。 第11B圖為於根據本發明一實施例之高增益調變裝置實施時，一實施例之取樣訊號的另一波形示意圖。 第12圖為於根據本發明一實施例之高增益調變裝置實施時，一實施例之調變訊號的波形示意圖。 第13圖為於根據本發明一實施例之高增益調變裝置實施時，一實施例之二調變訊號的波形示意圖。 第14圖為根據本發明一實施例的射頻發射機電路之概要示意圖。

200‧‧‧高增益調變裝置

210‧‧‧第一調變單元

211‧‧‧第一調變訊號

212‧‧‧第一混頻器

2121‧‧‧第一取樣訊號

213‧‧‧第二混頻器

2131‧‧‧第二取樣訊號

214‧‧‧第一加法器

220‧‧‧第二調變單元

221‧‧‧第二調變訊號

222‧‧‧第三混頻器

2221‧‧‧第三取樣訊號

223‧‧‧第四混頻器

2231‧‧‧第四取樣訊號

224‧‧‧第二加法器

230‧‧‧加法電路

231‧‧‧輸出訊號

I‧‧‧同相訊號

LO1‧‧‧第一本地訊號

LO2‧‧‧第二本地訊號

LO3‧‧‧第三本地訊號

LO4‧‧‧第四本地訊號

Q‧‧‧正交訊號

Claims (21)

1. 一種提高訊號增益之調變方法，包含： 利用一第一本地訊號與一第二本地訊號取樣一第一輸入訊號來產生一第一取樣訊號； 利用一第三本地訊號與一第四本地訊號取樣一第二輸入訊號來產生一第二取樣訊號，其中該第一輸入訊號與該第二輸入訊號間具有一第一相位差，且該第一本地訊號、該第二本地訊號、該第三本地訊號與該第四本地訊號之相位彼此互不相同； 利用該第一本地訊號與該第二本地訊號取樣該第二輸入訊號來產生一第三取樣訊號； 利用該第三本地訊號與該第四本地訊號取樣該第一輸入訊號來產生一第四取樣訊號； 利用該第一取樣訊號疊加該第二取樣訊號來產生一第一調變訊號； 利用該第三取樣訊號疊加該第四取樣訊號來產生一第二調變訊號，其中該第一調變訊號與該第二調變訊號間具有一第二相位差；及 利用該第一調變訊號疊加該第二調變訊號來產生一輸出訊號。
2. 如請求項1所述之調變方法，其中該第一相位差係為90度。
3. 如請求項1所述之調變方法，其中該第一本地訊號、該第三本地訊號、該第二本地訊號與該第四本地訊號依序兩兩之相位差的範圍係為80度至100度。
4. 如請求項1所述之調變方法，其中該第二相位差係為90度。
5. 如請求項1所述之調變方法，更包括： 利用一本地振盪單元產生該第一本地訊號、該第二本地訊號、該第三本地訊號與該第四本地訊號。
6. 如請求項5所述之調變方法，其中該第一本地訊號、該第二本地訊號、該第三本地訊號與該第四本地訊號之責任週期為35%以下。
7. 如請求項1所述之調變方法，其中各該取樣步驟係利用一混頻器來實現。
8. 一種高增益調變裝置，包括： 一第一調變單元，藉著一振盪訊號對一輸入訊號進行調變以產生一第一調變訊號； 一第二調變單元，藉著該振盪訊號對該輸入訊號進行調變以產生一第二調變訊號，其中該第一調變訊號與該第二調變訊號具有一相位差；及 一加法電路，供該第一調變訊號疊加該第二調變訊號，以產生一輸出訊號。
9. 如請求項8所述之調變裝置，其中該振盪訊號包括一第一本地訊號、一第二本地訊號、一第三本地訊號與一第四本地訊號，且該第一本地訊號、該第二本地訊號、該第三本地訊號與該第四本地訊號之相位彼此互不相同。
10. 如請求項9所述之調變裝置，其中該第一本地訊號、該第三本地訊號、該第二本地訊號與該第四本地訊號依序兩兩之相位差的範圍係為80度至100度。
11. 如請求項10所述之調變裝置，其中該輸入訊號包括一同相訊號以及一正交訊號。
12. 如請求項8所述之調變裝置，其中該相位差係為90度。
13. 如請求項8所述之調變裝置，更包括： 一本地振盪單元，以產生該振盪訊號。
14. 如請求項13所述之調變裝置，其中該本地振盪單元包含： 一本地振盪器，產生一振盪時脈； 一除頻器，除頻該振盪時脈，產生四輸出時脈；及 一責任週期產生器，將該四輸出時脈的責任週期轉為該振盪訊號所需之責任週期寬度，以輸出該振盪訊號。
15. 如請求項14所述之調變裝置，其中該振盪訊號所需之責任週期為35%以下。
16. 如請求項8所述之調變裝置，其中該第一調變單元更包含： 一第一混頻器，供一第一本地訊號與一第二本地訊號取樣該同相訊號，產生一第一取樣訊號； 一第二混頻器，供一第三本地訊號與一第四本地訊號取樣該正交訊號，產生一第二取樣訊號；及 一第一加法器，供該第一取樣訊號疊加該第二取樣訊號，產生該第一調變訊號。
17. 如請求項16所述之調變裝置，其中該第二調變模組更包含： 一第三混頻器，供該第一本地訊號與該第二本地訊號取樣該正交訊號，產生一第三取樣訊號； 一第四混頻器，供該第三本地訊號與該第四本地訊號取樣該同相訊號，產生一第四取樣訊號；及 一第二加法器，供該第三取樣訊號疊加該第四取樣訊號，產生該第二調變訊號。
18. 一種調變方法，包括： 基於一既定訊號的責任週期在該既定訊號的每一週期中之一第一時槽與一第二時槽取樣一同相訊號來產生一第一取樣訊號； 基於該既定訊號的責任週期在該既定訊號的每一週期中之一第三時槽與一第四時槽取樣一正交訊號來產生一第二取樣訊號； 基於該既定訊號的責任週期在該既定訊號的每一週期中之該第一時槽與該第二時槽取樣該正交訊號來產生一第三取樣訊號； 基於該既定訊號的責任週期在該既定訊號的每一週期中之該第三時槽與該第四時槽取樣該同相訊號來產生一第四取樣訊號，其中該第一時槽、該第三時槽、該第二時槽與該第四時槽依序兩兩具有一時間差；以及 將該第一取樣訊號、該第二取樣訊號、該第三取樣訊號及該第四取樣訊號合成為一輸出訊號。
19. 如請求項18所述之調變方法，其中該些時槽之寬度為該既定訊號的週期之四分之一。
20. 如請求項19所述之調變方法，其中該既定訊號的責任週期為35%以下。
21. 如請求項20所述之調變方法，其中該取樣動作是利用一混頻器來實現。