TW476193B - Phase shifting - Google Patents
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Description
476193 A7 B7 五、發明說明(I ) 本發明係關於移相技術之電路,以及此等電路的調整。 有許多電路移相技術的應用。一種普遍的應用是使用 於無線電收發機中。許多無線電結構,特別是在低位或零 位I F接收器或發射器中,採用複合的混頻器。在一般的組 態中,混頻器被配置以接收及混和兩組輸入信號,其具相 同頻率(通常是本地震盪器頻率)但是具有九十度相位差,亦 即相位差爲90度。信號有精確地九十度相位差是重要的, •否則假性的影像’’信號q q被產生。一種9 〇度移相電路可 被使用以從九十度相位差信號產生另一組信號。第1圖展 示一種可能的電路範例。 在第1圖之電路中,利用本地震盪器所產生的信號在 節點1被接收並且被單位增益放大器2所緩衝。信號接著 分別地穿經過兩組平行的臂部3、4而至節點5、6。臂部3 包含電阻器7並且被電容器8聯至接地。臂部4包含電容 器9並且被電阻器10聯至接地。在臂部3和4中RC網路 之作用如同移相電路。構件7至1 〇之R和C値被選擇,以 至於臂部3導致來自放大器2信號之-45度移相,並且臂部 4導致來自放大器2信號之+45度移相。因此在節點5和6 之信號具有九十度相位差。來自各節點5、6之信號接著通 過分別的單位增益放大器1 1、1 2以及反相器1 3、1 4以產 生分別地被收發機混頻器所使用之U同相位)和Q(九十度相 位差)以及/1(非同相位)和/Q(不是九十度相位差)信號。 移相電路之特性是敏感地依賴於構件7至1 0之R和C 之値。因此,不易確定移相電路是足夠精確以避免來自混 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) ^1 ^1 ϋ 一冰口、 I ^1 ϋ a— mmmmm 丨-% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
五、發明說明(I ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 頻器輸出中之不可接受的影像信號。如果電容器8和9不 具有相同値,則I和Q信號不可能正交。構件7至1 0中絕 對値之變化影響輸出信號之振幅,並且兩組混頻器被使用, 這振幅差量可導致他們的增益不同,其減低影像之排斥性 tb ° 另一種產生九十度相位差信號之方法是使用一組除四 電路。一組信號首先以四倍於本地震盪器之頻率被產生。 這被傳送至除四電路並且九十度相位差之輸出從除四電路 ’ 的不同點上被取出。但是,尤其是在RF應用中,時常不便 或不可能產生高至本地震盪器頻率之四倍的頻率。 因此,移相電路需要被改進。 % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據本發明,提供一種用以產生一組互相正交的信號 之移相配置,其包含有:一組移相單元,其用以接收一組 輸入信號並且具有一組第一移相電路,其用以產生相對於 該輸入信號具有第一移相數量之一組第一輸出信號,一組 第二移相電路,其用以產生相對於該輸入信號具有第二移 相數里之一'組弟一'輸出彳旨號’以及一'組第二移相電路,其 用以產生相對於該輸入信號具有第三移相數量之一組第三 輸出信號;各該第一、第二和第三移相電路所導致之移相 可反應於一組回饋信號而被調整;以及一組移相調整電路, 用以產生該回饋信號並且被配置以接收該第一、第二和第 三輸出信號以及如輸入信號之相同相位的第四組輸出信號 並且從互相正交性產生依賴於第一、第二、第三和第四組 信號之偏移的一組誤差信號;以及一組回饋電路,其被配 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 476193 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 置以接收誤差信號並且形成其相依賴之回饋信號以便導致 該第一、第二和第三移相電路,在接收回饋信號時,產生 彼此較接近正交以及與該輸入信號接近正交之第一、第二 和第二信號。 該第一、第二和第三移相電路最好是,但不是絕對必 要地,爲相同型式。 該第一移相電路被適當地配置以接收輸入信號並且移 動其相位以產生第一輸出信號。該第二移相電路被適當地 配置以接收該第一輸出信號並且移動其相位以產生第二輸 出信號。該第三移相電路被適當地配置以接收該第二輸出 信號並且移動其相位以產生第三輸出信號。利用該第一、 第二和第三移相電路達成之移相最好是相同。 最好是移相配置形成一組回饋迴路。因此,移相單元 和移相調整電路最好是被連接以作爲一組回饋迴路。更好 是,當被該第一、第二和第三移相電路所達成之移相是90 度時,迴路具有一種穩定狀態。最好是各該第一、第二和 第三移相電路包含能夠進行相等移相之一對串接耦合的移 相配置。最好是,當迴路具有一種穩定狀態時,該等移相 配置各進行一種45度之移相。 移相調整電路最好是包含用以接收並且混和第一、第 二和第三輸出信號以及如輸入信號之相同相位之一組信號 以產生誤差信號的一組第一複合混頻器。移相調整電路最 好也包含用以接收並且混和第一、第二和第三輸出信號以 及如輸入信號之相同相位之一組信號的一組第二複合混頻 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
Γ · ϋ βϋ ϋ ^1 ϋ 1_ι · ϋ ^1 I ^1 ϋ ^1 «ϋ · if I 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 3 9 76 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _______—-—---發明說明(斗) 器’以及用以結合該第一和第二複合混頻器之輸出以產生 誤差信號的一組結合單元。兩組複合混頻器最好是具有相 同電路配置,但是在不同的輸入處接收第一、第二、第三 和第四組信號。其輸入是類似的,其中該第一複合混頻器 接收第一和第三輸出信號,而該第二複合混頻器則接收第 二和第四組輸出信號。 移相配置可以是無線電發射器及/或接收器之部份,其 中也可以包含用以產生輸入信號之一組本地震盪器。該等 輸入信號以及該第一、第二和第三信號代表被無線電發射 器及/或接收器使用之I、Q、/1和/Q信號,適於被無/線電 所接收或被無線電所發射之信號的調變或解調變。 本發明接著將參考附圖經由範例而被說明,其中: 第1圖展示一種先前技術之移相電路; 第2圖展示依據本發明之移相電路的一種分解圖; 第3圖展示配合第2圖電路使用之一種調整配置圖形。 第2圖展示依據本發明一組實施例,被製#爲無線電 收發機之部份的移相電路之一般配置圖形。 該電路包含串列連接之一連串的六組45度移相塊20 至2 5。各移相塊是相同的,或至少具有相同之反應。各移 相塊接收一組信號並且輸出一組具有如輸入信號之相同頻 率但是在相位中以+45度被移位之信號。該連串電路之第一 移相塊20從無線電收發機之本地震盪器26接收一組信號。 這信號被取出以在27形成I信號。本地震盪器信號被移相 塊20以45度移相以及被移相塊21以另一 45度移相以便 7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) ^裝 % 476193 A7 B7 五、發明說明(>) 在28產生與本地震盪器信號有90度相位差之一組信號。 在28之信號被取出以在29形成Q信號。在28之信號進一 步地利用移相塊22和23連續的作用而被移相90度相位差 以在30產生一組信號,該信號與本地震盪器信號有180度 之相位差並且被取出以在31形成/1信號。在30之信號進 一步地利用移相塊24和25連續的作用而被移相90度相位 差以在32產生一組信號,該信號與本地震盪器信號有270 度之相位差並且被取出以在33形成/Q信號。 I、Q、/1和/Q信號被傳送至無線電收發機混頻器中以 便正常方式之使用。 各移相塊20-25包含一組相同的45度移相電路。電路 被設計而具有低通特性並且具有45度移相之精確單位增 益。電路被配置因此他們的時間常數可電氣地被調整。各 移相電路之移相元件可僅包含電晶體。 各45度移相塊20至25被連接以從34接收一組共同 的調整信號。 以這方式,移相塊20-25之延遲特性,以及因而I、Q、/1 和/Q信號之相對相位可電氣地被調整以確定信號是否正 交。第3圖之電路是可被使用以產生調整信號之一組電路 範例。 第3圖之電路包含一般被展示於4 0和4 1上之兩組複 合混頻器,其輸出被相加以形成輸出42。 混頻器40之本地震盪器(LO)輸入43、44被連接以接 收利用第2圖之電路所產生的I及/1信號並且其他的輸入(其 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂i II-----%- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1'發明說明(b) 一般會是RF輸入)4 5、46被連接以接收利用第2圖電路產 生的Q以及/Q信號(如需要的話適當地被衰減)。輸入43被 連接到電晶體47和48之閘極。輸入44被連接到電晶體49 和5 0之閘極。電晶體4 8和4 9之排極被連接到節點5 1。電 晶體47和50之排極被連接到節點52。電晶體47和49之 源極被連接到電晶體53之排極,其閘極被連接到輸入45 並且其源極被連接到接地節點54。電晶體48和50之源極 被連接到電晶體55之排極,其閘極被連接到輸入46並且 其源極被連接到接地節點54。形成一組雙重平衡的混頻器 之電晶體組態普遍習知爲”Gilbert胞”。 混頻器4 1之本地震盪器輸入63、64被連接以接收利 用第2圖電路所產生的Q及/Q信號,並且其他之輸入65、 66被連接以接收利用第2圖電路所產生的I及/1信號。輸 入63被連接到電晶體67和68之閘極。輸入64被連接到 電晶體69和70之閘極。電晶體68和69之排極被連接到 節點5 1。電晶體69和70之排極被連接到節點52。電晶體 67和69之源極被連接到電晶體73之排極,其閘極被連接 到輸入65並且其源極被連接到接地節點74。電晶體68和 70之源極被連接到電晶體75之排極,其閘極被連接到輸入 66並且其源極被連接到接地節點74。 節點51被連接到p-通道電晶體56之排極,其源極被連接 到電源供應軌57並且其閘極被耦合回到其排極。電晶體56 之閘極也被連接到P_通道電晶體58之閘極,其源極被連接 到電源供應軌57並且其排極被連接到節點52以及輸出42。 9 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) ^裝 ---訂---- ----- ^/〇193 A7 B7 五、發明說明(7 ) 電晶體5 6和5 8之這組態普遍習知爲’’電流鏡’’。 可證實在42之這電路的輸出OUT是由下面之方程式 所產生: OUT = I*Q + Q*I 因此’如果I被表不爲· I = cos(cot) 並且在I和Q之間的相位偏移(理想上應該是90度)利 用(90度+φ)表示則Q可被表示爲: Q = sin(〇)t + cp) 並且輸出OUT成爲: ' OUT = sin(2〇)t + cp) + sin((p) 其可被低通濾波以產生一組輸出〇υτ2 : 0UT2 = + sin((p) 這信號〇UT2僅依賴在I和Q之間的相位差φ。 第2圖之區塊80代表第3圖之電路’其在42產生輸 出OUT。該輸出利用低通濾波器81被低通濾波以在82產 生信號OUT2,其接著在伺服放大器83中被積分以在34產 生調整信號。實際上81和83被組合’積分操作提供充分 之低通濾波。這調整信號被饋送進入移相塊20-25作爲一 組回饋信號。回饋迴路之總效應使電路將siii(cp)最小化, 以至於相位差被保持穩定於零値’並且I、Q、/1和/Q信號 之相位偏移被正確地保持。因爲移相塊20-25的反應是相 同,故一組單一控制信號可被傳送至它們全部以確定正確 的I、Q、/1和/Q信號之相位關係。如果移相塊20-25有不 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) 裝 ϋ ϋ i-i^OJ .^1 1 ϋ I ϋ ϋ n I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476193 A7 B7 五、發明說明(A ) 同的反應則控制信號可被修改後輸入至各移相塊。 在一種理想的情況中,混頻器40、4 1之一組可被省略。 但是,使用兩組混頻器可允許在混頻器之RF和LO輸入間 的任何延遲差量被消除。 上述之移相電路可被使用於除了無線電收發機之外的 應用上。 申請人希望應該注意到,事實上本發明可以隱喻地或 明確地包含此處被披露之任何特點或特點之組合或其任何 一般化,而不限制申請專利範圍之任何範疇。鑑於前述的 說明,對於熟習本技術之人員將明顯地可知在本發明範疇 之內可以有各種的修改。 --------------裝· I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · %_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 476193 A7 B7五、發明說明(f ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元件標號對照表 1……節點 2……單位增益放大器 3……臂部 4……臂部 5……節點 6……節點 7……電阻器 8……電容器 9……電容器 10……電阻器 Π……單位增益放大器 12……單位增益放大器 13……反相器 14……反相器 20……移相塊 2 1……移相塊 22……移相塊 23……移相塊 2 4 移相塊 25……移相塊 26......本地震盪器 40……複合混頻器 12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) !· 裝 訂------— %- 476193 A7 _B7五、發明說明(丨0 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 1……複合混頻器 42……輸出 4 3......輸入 44......輸入 4 5......輸入 46......輸入 47……電晶體 48……電晶體 49……電晶體 5 0......電晶體 51……節點 52……節點 53……電晶體 54……接地節點 55……電晶體 56……電晶體 57……電源供應軌 58……p-通道電晶體 63……本地震盪器輸入 64……本地震盪器輸入 65......輸入 6 6 輸入 67……電晶體 68……電晶體 13 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,0 裝 476193 A7 _B7 五、發明說明U 1 ) 69……電晶體 70……電晶體 73……電晶體 74……接地節點 75……電晶體 80……移相塊 81……低通濾波器 83……伺服放大器 ------------Μ裝—— , - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- 476193 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第89115510.號申請案申請專利範圍修正本 89.12.5. ::^f ):- A : ,Λ- :l! -Φ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 · 一種用以產生一組互相正交的信號之移相裝 置,其包含有: 一組移相單元,其用以接收一組輸入信號並且具 有一組第一移相電路,其用以產生相對於該輸入信號 具有第一移相數量之一組第一輸出信號,一組第二移 相電路,其用以產生相對於該輸入信號具有第二移相 數量之一組第二輸出信號,以及一組第三移相電路, 其用以產生相對於該輸入信號具有第三移相數量之 一組第三輸出信號;各該第一、第二和第三移相電路 所導致之移相可反應於一組回饋信號而被調整;以及 ^ 一組移相調整電路,用以產生該回饋信號並且被 配置以接收該第一、第二和第三輸出信號以及如輸入 信號之相同相位的第四組輸出信號並且從互相正交 性產生依賴於第一、第二、第三和第四組信號之偏移 的一組誤差信號;以及一組回饋電路,其被配置以接 收誤差信號並且形成其相依賴之回饋信號以便導致 該第一、第二和第三移相電路,在接收回饋信號時, 產生彼此較接近正交以及與該輸入信號接近正交之 第一、第二和第三信號。 2. 如申請專利範圍第1項之移相裝置,其中該 第一、第二和第三移相電路是相同型式。 3. 如申請專利範圍第2項之移相裝置,其中該 第一移相電路被配置以接收輸入信號並且移動其相 15 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------------rll·-----^衣——I----訂---------線# ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476193 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍修煩 < 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 位以產生第一輸出信號,該第二移相電路被配置以接 收該第一輸出信號並且移動其相位以產生第二輸出 信號,以及該第三移相電路被配置以接收該第二輸出 信號並且移動其相位以產生第三輸出信號。 4.如申請專利範圍第3項之移相裝置,其中利 用該第一、第二和第三移相電路達成之移相是相同 的。 5·如申請專利範圍第1項之移相裝置,其中該 移相單元和該移相調整電路被連接以形成一組回饋 迴路。 6·如申請專利範圍第5項之移相裝置,其中當 被該第一、第二和第三移相電路所達成之移相是90 度時,該回饋迴路是在一種穩定狀態。 7·如申請專利範圍第6項之移相裝置,其中各 該第一、第二和第三移相電路包含能夠進行相等移相 之一對串接耦合的移相裝置。 8·如申請專利範圍第1項之移相裝置,其中該 移相調整電路包含用以接收並且混和該第一、第二、 第三以及第四組輸出信號以產生誤差信號之一組第 一複合混頻器。 9.如申請專利範圍第1項之移相裝置,其中該 移相調整電路包含一組用以接收並且混和該第一、第 二、第三和第四組輸出信號之第二複合混頻器,以及 一組用以結合該第一和第二複合混頻器之輸出以產 ----.----------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 476193 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 II ρ ΫΙ 7 ίί;、V η 予曰•.所 正提 。之 生誤差信號之結合單元。 10·如申請專利範圍第9項之移相裝置,其中該 等複合混頻器具有相同電路配置,並且其輸入是類似 的,其中該第一複合混頻器接收第一和第三輸出信 號,而該第二複合混頻器則接收第二和第四組輸出信 號。 11. 一種無線電發射器及/或接收器,其包含申請 專利範圍第1項所述之移相裝置。 12. 如申請專利範圍第11項之無線電發射器及/ 或接收器,其包含用以產生至移相單元的輸入信號之 一組本地震盪器。 13. 如申請專利範圍第11項之無線電發射器及/或接叱 器,其中該等輸入信號以及該第一、第二和第三信號代表葙 無線電發射器及/或接收器使用之I、Q、Ϊ和0信號。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —rL_err --------訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐)
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