TW494613B - Local oscillator leak cancellation circuit - Google Patents

Description

494613 A7 B7 ___ 五、發明説明（1 ) 本發明之背景： 本發明係關於一種藉由實施本地振盪器（在下文中“ L〇”）漏洩抵消電路來降低經由變頻器裝置所產生之不 想要的訊號之位準的方法，尤其’本發明係關於一種對射 頻（R F )發射器或接收器而言降低經由諸如混頻器或調 變器之R F變頻器裝置所產生之不想要的本地振盪器漏洩 之新穎的反饋修正迴路。 目前對於高度整合的射頻發射器及接收器設計、較低 成本、增加的準確性、較大的動態範圍等等有加速的需求 。射頻發射器將即將通訊於載波上之資訊調變、將訊號放 大至所想要的功率位準，並且將他傳送至發射天線，藉由 訊息訊號來調變射頻振盪器的訊號，以便在傳輸之前，將 頻率從基頻（BB)或中頻（I F)偏移至所想要的R F 頻率，R F發射器提供高輸出功率、低失真且可編程之增 益的獨特組合，以滿足寬頻存取端中之上游通訊鏈路的要 求。 但是，R F發射器典型上受到不想要之訊號傳輸所苦 。如上所注意，本地振盪器（L0)連同變頻器裝置，亦 即頻率調變器或混頻器，一起被使用來將訊號頻譜轉換成 替用頻帶（BB或I F至RF)。在RF發射器中所產生 的一個常見之不想要的訊號，亦即本地振盪器漏洩（L〇 leak)訊號，係經由R F變頻器裝置而被產生的。典型上 ，因爲對於大部分的應用而言，例如3 0 - 4 0 d B之載 波訊號的拒絕通常係可接受的，所以不需要降低這些不想 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 、11 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 -4- 494613 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 要之訊號的位準。但是，在需要比3 〇 - 4 0 d B載波拒 絕更高的應用中，必須想出一種調整混頻器或調變器中的 D C平衡’以便修正l 0漏洩及改善載波拒絕的方法。 因此’本發明係指發展L 0漏洩抵消電路的問題及用 來降低不想要之訊號傳輸的方法。 本發明之槪述： 本發明藉由提供一本地振盪器漏洩抵消電路來解決這 些問題’此本地振盪器漏洩抵消電路具有用以偵測經由第 一變頻器所產生之本地振盪器漏洩訊號的位準，以及產生 和所偵測之位準成比例的偵測器輸出等新穎機構。在該變 頻器爲具有一個輸入埠之混頻器的實施例中，來自偵測器 的誤差電壓被直接輸入至混頻器。 在本發明的另一實施例中，如果變頻器具有一個以上 之D C耦合的輸入埠，例如正交調變器，則修正電路根據 偵測器輸出來產生修正訊號，並且將修正訊號提供給變頻 器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 偵測電路的較佳實施例特別包括用以將來自第一變頻 器之輸入合成訊號放大的機構、用以將輸出自該放大器機 構之訊號的頻率變換的機構，和用以將輸出自該第二變頻 機構之訊號濾波的機構。 修正電路的較佳實施例包括用以比較偵測器輸出之取 樣的機構，和用以交替地調整修正電路之D C電壓輸出來 產生修正訊號的機構。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!〇X29：7公釐） 494613 A7 B7 五、發明説明（3 ) 附圖之簡略說明： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 當連同伴隨之圖形一起被採用時，本發明之上述及其 他目的、特色和優點將可從下面的詳細說明中變得更加明 .顯，其中： 圖1係顯示根據本發明之原理，R F發射器之L〇漏 洩抵消電路的方塊圖。 圖2係顯示根據本發明之原理，在圖1 L〇漏洩抵 消電路中所顯示之偵測電路之基本組件的方塊圖。 圖3係顯示於圖1 L ◦漏洩抵消電路中之偵測電路 之更加詳細的圖形。 圖4係輸入至偵測電路之合成訊號之實例的例舉。 圖5係顯示於圖1 L〇漏洩抵消電路之方塊圖中之 歸零電路4 0的詳細示意圖。 圖6 (a)到6 (g)係例舉於圖5中之歸零電路之 詳細示意圖的時序圖，其中圖6 ( a )顯示時鐘1 9 0之 輸出，圖6 (b)6 (c)及6 (d)顯示輸出自定序器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 170之時序訊號，圖6 (e)顯示輸出自正反器150 及1 5 5之訊號的時序圖，圖6 ( f )顯示輸出自開關 1 1 0及1 1 5之訊號，以及圖6 ( g )顯示濾波器響應 時間。 兀件對照表·· 10 本地振盪器 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 494613 A7 B7 五、發明説明（4 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 〇 變 頻 器 裝 置 3 〇 偵 測 電 路 3 2 放 大 器 3 4 正 交 解 調 器 3 4 a 正 交 解 調 器 3 4 b 正 交 解 調 器 3 6 帶 通 、濾 波 器 3 8 低 通 濾 波 器 3 8 a 低 通 濾 波 器 3 8 b 低 通 濾 波 器 4 〇 歸 零 電 路 1 0 〇 放 大 器 1 1 〇 開 關 1 1 5 開 關 1 2 0 比 較 器 1 3 〇 互 斥 或 閘 1 4 0 及 閘 1 5 〇 正 反 器 1 5 5 正 反 器 1 6 〇 電 流 源 1 7 〇 定序 器 1 8 〇 計 數 器 1 9 〇 時 鐘 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 494613 A7 B7 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 較佳實施例之詳細說明： 射頻發射器典型上使用變頻器裝置（亦即混頻器或調 變器），連同本地振盪器一起來將訊號頻譜轉換成R F頻 帶（BB或IF至RF)，變頻器裝置僅將以某一頻率爲 中心之頻率的頻帶轉換成以另一頻率爲中心之相似頻率的 頻帶，輸入資訊訊號與本地振盪器訊號同時被施加於變頻 器裝置，本地振盪器訊號然後被向上或向下調變，以將資 訊訊號轉換成不同的頻率。在發射器中，資訊訊號典型上 被升頻至R F頻率，特別是在變頻器裝置中，使用一變壓 器來導入R F訊號並使用另一變壓器來導入L〇訊號，傳 統的發射器或接收器可以使用任何一種已知的混頻器或調 變器來完成此變頻。 在傳統的R F發射器或接收器中，經由變頻器裝置而 產生不想要的訊號。明確地說，本地振盪器漏洩（L〇 leak )訊號係經由RF變頻器裝置而被產生的，連同升頻 訊號一起，變頻器（混頻器或調變器）的輸出包含本地振 盪器漏洩訊號，而本地振盪器漏洩訊號並沒有包含資訊且 妨礙傳輸，因此，本地振盪器漏洩使訊號品質變差，且因 此使發射器的性能變差。 本發明考慮能夠藉由將d c位準施加於變頻器之d c 耦合的低頻輸入埠（等）來調整L〇漏洩訊號，明確地說 ’如圖1所例舉，根據本發明，變頻器裝置2 〇 (亦即混 頻器或調變器）接收輸入I F資訊訊號，來自本地振盪器 1 0的本地振盪器訊號同時被施加於變頻器裝置2 〇 (雖 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 494613 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 然在圖1中，本地振盪器1 〇和變頻器被例舉成分開的裝 置，將可領會各種的I C ’ s包括混頻器及本地振盪器二 者，並且不在本發明的範圍以外）。從變頻器裝置2 0輸 出的合成訊號被輸入至偵測電路3 0，偵測電路3 0產生 和不想要之訊號的位準成比例之誤差電壓，在圖1中以虛 線表示之歸零電路4 0僅當變頻器裝置2 0需要如此之實 施時才被實施於本發明（例如，如果變頻器2 0爲具有一 個以上之D C耦合I F或B B輸入埠的變頻器，譬如像正 交調變器）。但是，如果變頻器2 0爲混頻器，其僅需要 一個輸入電壓，則來自偵測電路3 0的誤差電壓被直接輸 入至混頻器。在此情況中，使用負反饋，偵測電路的輸出 電壓控制混頻器之D C耦合輸入埠的電壓而不需要歸零電 路。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的一個實施例將傳統的二極體環形混頻器實施 作爲變頻器裝置2 0，其典型上包含兩個電晶體和一個二 極體環，此混頻器的理想輸出爲輸入頻率與本地振盪器頻 率的和及差。然而，在混頻器中，藉由資訊訊號之本地振 盪器頻率訊號的調變絕對不會完美，但是再次地，可以藉 由調整進入二極體環之D C偏移來使其更加接近完美。然 而，包含溫度變化的許多變數將會造成調整偏移，再次產 生即將經由變頻器裝置所產生之不想要的本地振盪器訊號 ，所需要的正確位準隨時間而改變且不一致。因此，電路 需要能夠被自動控制。 圖2顯示偵測電路3 0的詳細方塊圖，“偵測電路” 本教張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） Z ' ~ 494613 A7 _B7 _ 五、發明説明（7 ) 提供僅和輸入R F訊號（在此情況中爲所偵測的L ◦訊號 )之位準成比例的輸出，其中一個使得偵測電路3 0很獨 特的特色爲，當在同一頻率空間中有“調變展延”載波或 者其他的資訊訊號時，偵測電路3 0能夠擷取訊號之位準 .上的資訊之能力。 圖4例舉圖1中來自變頻器裝置2 0之合成的“調變 展延”訊號的實例，從混頻器輸出並且被當作偵測電路 3 0之輸入的合成訊號顯示具有幾種音調的混頻器頻譜。 因爲L ◦訊號沒有載運資訊，所以希望僅降低如所顯示之 “ L 0 ”的位準，所顯示的其他三個實例訊號皆爲資訊載 運訊號，而因此不受在此所敘述之L 0漏洩抵消迴路的影 響。偵測電路偵測L ◦訊號的位準當作D C電壓，並且歸 零電路提供控制訊號來維持L 0位準儘可能的低。 當在同一頻率空間中有調變展延載波時，需要有兩種 技術來達成擷取訊號之位準上的資訊之功能，第一種技術 爲提供對振幅靈敏的偵測器，傳統之使用混頻器（或者乘 積偵測器）降頻器的偵測技術具有對振幅及相位二者靈敏 的正弦波輸出。在該情況中，難以區別出相位和振幅靈敏 度。 如圖2中所顯示，合成訊號被輸入至放大器3 2，而 且放大器的輸出被輸入至正交解調器3 4。在一實施例中 ，正交解調器的正弦及餘弦電壓輸出可以用乘法器來使之 平方，然後相加而使相位靈敏度達最小。特別是當電路在 輸出的地方使用乘法器時，其理論上提供最好的振幅偵測 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- ^4613 A7 〜^ ---— 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，因爲其去除相位資訊（亦即，藉由平方及加總正弦及餘 弦來構成眾所皆知的等式’ s i n e 2 + c 〇 s 2 = 1 ) 。但是，乘法器典型上在他們之埠處具有D C偏移位準而 造成此類應用方面之誤差的問題，因爲D C位準被用來當 .作L〇位準的測量，所以任何的D C偏移會導致顯著的誤 差。 因此，如圖3所顯示且更加詳細說明於下，本發明之 較佳實施例取正弦及餘弦電壓輸出的絕對値並相加。 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 當在同一頻率空間中有調變展延載波時，擷取訊號之 位準上的資訊所需之第二種技術爲，在出現較強之展延訊 號及雜訊的情況下偵測出所想要的訊號。在此設計中，如 圖2所顯示，合成訊號首先藉由正交降頻器3 4而被降頻 ，然後藉由B P F 3 6而被濾波來減少不想要的訊號；在 圖3中，合成訊號藉由正交解調器34 (34a及34b )而被降頻，然後藉由低通濾波器3 8 ( 3 8 a及3 8 b )而被濾波，對變頻器裝置與偵測電路而言，希望使用相 干L〇’ s ，根據本發明之偵測電路，包括圖2中所顯示 的偵測電路（以及圖3中所顯示之更加詳細的電路）具有 濾波器，在L〇’ s降頻之後，L s降頻僅去除其他的 訊號，而祇讓L〇資訊通過。 圖3顯不偵測電路之較佳實施例的更詳細說明。根據 上面所述在使用偵測電路中之乘法器方面的問題，該電路 之較佳實施例被設計含有圖3中所顯示之“加法器”（力口 總）電路，此實施例將正弦及餘弦輸出相加，但不使輸出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -11 - 494613 附件1ΑΛ差^18108460號專利申請案中文說明書條正百 民國91年4月修正 五、發明説明（9

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 平方，而因此導致誤差。在此特別實施例中，相關於誤差 ’相加電路實施起來比乘法器電路還好，並且也具有比乘 法器電路爲低的成本。 習於此技者將可領會本發明中的問題可能產生於操作 在D C (或〇 Η ζ )的降頻器，因爲圖3中所顯示之偵測 電路的較佳實施例依賴降頻器（正交解調器3 4 )的D c 輸出位準’所以降頻器中任何的D C偏移將會造成位準偵 測能力方面的誤差。但是，將額外的訊號加進降頻器混頻 器（或調變器）中能夠避免此問題。明確地說，額外訊號 的輸出位準係和L〇漏洩位準成比例；但是，其頻率係大 於D C，而因此該電路的這部分避免d C。 應該注意如果圖1的變頻器裝置2 0爲混頻器，當不 需要在圖1中以虛線表示之“歸零電路” 4 0時，則表示 “誤差電壓”之偵測電路的輸出被直接從偵測電路提供至 混頻器的I F埠。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 但是，如果變頻器裝置2 0爲調變器，例如正交調變 器，則歸零電路必須將兩個分開的D C輸入提供給調變器 亦即，給調變器的I及Q輸入訊號埠。明確地說，偵測電 路將L ◦位準供應至歸零電路當作d c位準，L〇位準愈 高，D C位準愈高，歸零電路改變其兩個輸出以降低在其 輸入處之D C電壓。在正交調變器的情況中，有兩個D C 輸入而因此歸零電路調整在其兩個輸出的每一個上之d c 位準。 歸零電路4 0接收如上所述在偵測電路3 0中所產生 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 494613

A7年4月>&夂、 _Β71 補无_ 五、發明説明（10 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之誤差電壓，並且將D C修正電壓提供給調變器的I埠及 Q埠。各種的技術可以被用來實施歸零電路4 0，包括圖 5中所顯示之電路，在該圖形中，以時間序列來比較輸入 電壓的取樣而決定輸入電壓是否正在增加或正在減少。根 據該決定，兩個D C電壓輸出輪番被調整以獲得最小電壓 於該輸入處，亦即“零”。 更明確地說，如圖5中所顯示，來自偵測電路的輸出 被輸入至開關1 1 0，此開關1 1 0在兩個輸出接腳Α與 B之間輪換其輸出，以便根據來自正反器1 5 5之取樣及 保持電容器充電時間而分別對電容器C 1及C 2充電。如 下所做進一步討論，時鐘1 9 0及定序器1 7 0操作以提 供爲開關1 1 0和及（A N D )閘1 4 0所需之時序。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 比較器1 2 0接收來自開關1 1 0連同互斥或（〇R )閘1 3 0、及閘1 4 0、正反器1 5 0、以及電流源 1 6 0之諸訊號，該等訊號提供指示給輸出開關1 1 5， 以便根據電容器C 3及C 4，分別在開關1 1 5的輸出接 腳A與B之間，交替調整D C電壓輸出，其即將被輸入至 正交解調器“ I ”及正交解調器“ Q ” ，以便在輸入處獲 得最小電壓，計數器1 8 0連同定序器1 7 0和開關 1 1 5 —起操作，以便將正確的時序提供給切換調整電壓 輸出。 圖6之時序圖更進一步說明及解釋如上所述相關於圖 5之歸零電路的操作，明確地說，時鐘1 9 0的輸出被例 舉於訊號6 ( a )中並被提供給定序器1 70，然後來自 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13 - 494613 A7 B7 五、發明説明（11 ) 定序器1 7 〇輸出，各種的時序訊號，如同例舉於訊號6 (b ) ’ 6 ( c )及6 ( d )中，其分別將時鐘輸入提供 給正反器1 5 5、將一輸入提供給及閘1 4 0和將一輸入 提供給計數器1 8 0。 訊號6 (e)例舉從正反器150及155輸出之訊 號的時序’而訊號6 ( f )表示從開關1 1 0及1 1 5 ( 可以是“正交開關”）輸出的訊號並且在該開關的兩個輸 出接腳之間輪換。最後，“濾波器響應時間”被例舉於訊 號6 ( g )中，而且當時序例舉時，此時間的期間實際上 是從正反器皆“開啓”之“調整周期”終了的時間周期， 以及電流源1 6 0經由開關1 1 5而將調整電壓提供給個 別的電容器C 3或C 4時的時間。 雖然各種的實施例被特別地例舉並在此做說明，但是 將可領會本發明之變型及修改皆涵蓋於上面的教旨並且在 附加之申請專利範圍的範圍之內而沒有違反本發明的精神 與所想要的範疇。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 494613 A8 B8 C8 D8 卜丨外Sf A、申請專利範圍 1、 一種本地振盪器漏洩抵消電路，其包括： 偵測器機構，其用以偵測經由第一變頻器所產生之本 地振盪器漏洩訊號的位準並且產生和所偵測之位準成比例 的偵測器輸出，其中該偵測器機構更包括： 放大機構，其用以將來自該第一變頻器之輸入合成訊 _號放大； 第二變頻機構，其用以轉換輸出自該放大器機構之訊 號的頻率；以及 濾波機構，其用以將輸出自該第二變頻機構之訊號濾 波， 其中來自該第二變頻機構的兩個輸出，亦即一個D C 正弦輸出及一個餘弦輸出，皆被輸入至包括低通濾波器的 該濾波機構。 2、 如申請專利範圍第1項之電路，其中來自該低通 濾波器的兩個輸出皆被輸入至整流器，而後被相加以產生 D C偵測輸出。 3、 如申請專利範圍第1項之電路，其中來自該濾波 機構的輸出被反饋至該第一變頻器的一個輸入埠。 4、 一種本地振盪器漏洩抵消電路，其包括： 偵測器機構，其用以偵測經由第一變頻器所產生之本 地振盪器漏洩訊號的位準並且產生和所偵測之位準成比例 的偵測器輸出， 其中該第一變頻器具有一個以上的D C耦合輸入埠； 以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .15 - 澤-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 494613 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 修正訊號產生機構，其根據該偵測器輸出來產生修正 訊號，並且將修正訊號提供給該第一變頻器， 其中修正訊號產生機構更包括： 比較機構，其用以比較偵測器輸出之取樣；以及 調整機構，其用以交替地調整該修正訊號產生機構之 DC電壓輸出來產生修正訊號。 5、一種降低經由具有一個以上之D C耦合輸入埠的 變頻器裝置所產生之不想要的訊號傳輸之反饋修正迴路， 其包括： ' 偵測器機構，其用以偵測經由該變頻器裝置所產生之 不想要的訊號之位準並且產生和所偵測之位準成比例的偵 測器輸出；以及 修正訊號產生機構，其根據該偵測器輸出來產生修正 訊號，並且將修正訊號提供給該變頻器裝置， 其中該偵測機構更包括： 放大機構，其用以將來自該第一變頻器之輸入合成訊 號放大； 第二變頻機構，其用以轉換輸出自該放大器機構之訊 號的頻率；以及 濾波機構，其用以將輸出自該第二變頻機構之訊號濾 波，以及 其中修正訊號產生機構更包括： 比較機構，其用以比較偵測器輸出之取樣；以及 調整機構，其用以交替地調整該修正訊號產生機構之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） -16- (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)

   494613 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 D C電壓輸出來產生修正訊號 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17-