TWI252634B - Frequency conversion circuit, radio frequency wave receiver, and radio frequency transceiver - Google Patents

Description

1252634 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種藉由使用正交混頻器，可提取以同相 訊號及正交訊號得以編碼之訊號，並可適用於行動電話或 PHS (Personal Handyphone System，個人手提式電話系統） 等移動體通訊系統、或以IEEE 802」lx規格所規定之無線區 域網路（LAN)通訊糸統等無線資料通訊系統之射頻（rf)接 收機、及射頻收發信機，以及適用於彼等之變頻電路者。 【先前技術】 先前之典型之射頻收發信機係如圖1〇所示。射頻收發信 機包含天線1，射頻預選過濾器（帶通濾波器（BPF))2，雙向 開關3，接受電路及發送電路。雙向開關3將天線丨連接於接 收機1004之路徑或發送機1〇〇5之路徑。射頻收發信機之目 的係將基帶（BB)資料轉換為射頻。於訊號能量頻率之處， 基帶資料之頻率通常為自直流（DC)至數十MHz，而另一方 面射頻載波之頻率為GHz之區域。更加具體為，舉一例如 下’無線區域網路（WLAN)收發信機適合於IEEE8〇l llt^ 格，基帶資料具有自DC至n MHz為止之頻率，而另一方面 射頻載波依存於選擇通道，並具有2412 MHz〜2484 MHz之 頻率。 發达路徑上自基帶向射頻數之頻率轉換，以及接受路徑 上自射頻數向基帶之頻率轉換可通過幾種方法實施。此等 方法均使用1個或更多用以將頻率向上轉換轉換或向下轉 換之混頻器。 96948.doc 1252634 圖叫示眾所周知之外差式（或超外差式）方式。於此例 中’接文路徑上之射頻訊號以2階段向基帶訊號向下轉換。 ^第!段向下轉換中，係將載於頻率^之載波上的接受訊號 猎由低雜訊放大器（LNA) 4放大，並與包含鎖相迴路（PLL) 電路PLL1及電麼控制振盈器（vc〇) vc〇i之第工局部振盈器 (L〇)的輸出訊號（頻率心)混合，藉此於第i混頻器$之輸出 端產生向下轉換為頻率 fl=fRF-fL〇 之訊號。於射頻收發信機，通常為自頻率f丨附近的頻率帶除 去幹擾訊號或雜訊，包含有帶通遽波器6，或於非專利文獻 1 之 K.L F〇ng，C.D· Hull 福 R G Meyer，"A μ

Monolithic Mixer for 900-MHz Applications" IEEE Journal 〇f Solid-State Circuits , vol.32, pp. ! 166-1172 , August 1997 (1997年8月發行）中所揭示之LC負荷。較為典型的是於上 述WLAN IEEE 8〇2Ub收發信機之例巾頻率心為大約μ MHz 〇 於第2段之向下轉換中，藉由第2混頻器7,將頻率f]之新 載波與包含鎖相迴路電路PLL2及電壓控制振盪器vc〇2之 第2局部振盪器的輸出訊號（頻率fiF)混合，藉此獲得基帶訊 號。於此例中，第2局部振盪器之輸出訊號之頻率心為 fiF 374 MHz。之後，自第2混頻器7輸出之基帶訊號（頻率 fBB)，進而以低通濾波器8得以濾波，以放大器9得以放大， 使用類比-數位轉換器（入1)〇10轉換為數位訊號，之後施行 數位處理。 96948.doc 1252634 於發送路徑，數位基帶訊號藉由DAC(數位-類比轉換 盗）ι 1轉換為類比，並以低通濾波器12遽波，藉此降低幹 擾：並控制訊號頻寬。於滤波之後，藉由中頻(IF)混頻器η 將訊號與第2局部振盪器之輸出訊號混合，藉此自基帶向頻 率6向上轉換轉換，通過帶通遽波器，使用混頻器Μ與第| 局部《ϋ之輸出訊號混合’藉此再次向上轉換轉換。藉 由電力放大器（ΡΑ) 17放大向上轉換轉換後之訊號，藉此許 得充分電力從轉動天線n頻it u與電力放大器 之間，設有帶通濾波器16。 圖12表示反差式之經向下轉換的頻率光譜變化。 然而，於第i混頻器5之混合處理中^局部振蓋 盗之輸出訊號的頻率與所需之射頻訊號之頻率相同地分離 之頻率的訊號，其盥所雲夕#咕 一、所而之射頻訊號同樣，向下轉換為同 樣頻率匕之訊號。 此係反差式之眾所周知之弱點。如圖12所示，所需射頻

㈣之頻率為fRF，tfRF>fL。時，則會存在頻率W其中flM < fL 0)之較不理想訊號。此種頻率 y貝手ί IM之較不理想之訊號以

專業術語則稱為「影像訊號」，可滿足 fRF-fL0 = fL0-flM 之關係，並將向下轉換為相同頻 U馮+ tl之汛旒。影像訊號之頻 率flM稱為「影像頻率。例如 列如，上述WLAN IEEE 802.11b 之例之情形，如假定第]A却& & 弟1局4振盪器之輸出訊號之頻率 4()=203 8 MHz，所靈身+斗百）；〇 口各上^ 所而射頻心虎之頻率fRF=24l2 MHz，則影 像頻率將為fIM=1664 MHz。 96948.doc •10- 1252634 亦使用圖13所示之直接轉換方

•21B與頻率fL〇=fRF之局部振盪訊號混合，藉此得 為避免影像訊號之幹擾，亦使 式（亦稱為零差方式）之收發信機。 以向下轉換為包含基帶成分之訊號。 右使用直接轉換方式，可避免影像訊號之問題。 作為外差之代替方式之所謂雙重轉換方式，於作為專利 文獻1之美國專利第63515〇2 B1號明細書（2002年2月26曰 公開）中有揭示。此雙重混波轉換方式如圖14所示。 所謂雙重轉換方式係反差方式之一形態。究其理由，係 口為射頻數之δ凡號猎由苐1混頻器1 〇6、與I/q (I ··同相，q : 正交）混頻器10 8 Α及1 〇 8 Β以2階段轉換為基帶訊號。 雙重轉換方式又易於收到頻率fiM=2fL〇_fRF之影像訊號的 影響。於專利文獻1之例中，係fRF=5.2 GHz，4。=4.24 GHz， 及fm=3.28 GHz，而影像頻率fIM成為低雜訊放大器ι〇5之頻 寬外，因此，影像訊號大幅度減弱。 作為非專利文獻 2 之 A.Zolfaghani and B. Razavi，，，A Low-Power 2.4-GHz Transmitter/Receiver CMOS IC? IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.38， pp. 176-183, February 2003”（2003年2月發行）中，揭示有其他雙重轉換方 式之收發信機。此雙重轉換之收發信機之構造如圖1 5所示。 於作為專利文獻2之日本國公開專利公報「特開 2000-299646號公報（2000年10月24日公開）」中，揭示有圖 96948.doc -11 - 1252634 16所示之電路作為雙轉換·調諧器。 第1混頻器402藉由將射頻訊號與來自電壓控制振盪器 406之頻率fLO丨之時鐘訊號（局部振蘯訊號）混合，施行向下 轉換。第2混頻器404將以fL01使射頻訊號向下轉換之訊號， 與來自結晶控制振盪器（XCO) 412之頻率fL〇2的時鐘訊號 (局部振盛訊號）混合。2個時鐘訊號滿足 fL01=fL〇2X(N/M) 之關係。

先前之射頻收發信機存在於對積體電路（IC)4IC晶片内 施行整體安裝方面上之問題。 反差式之射頻收發信機需要用以控制影像訊號之尺寸較 大之1C晶片外之過濾器。因此，無法全面施行對積體電路 内之安裝。又，藉由低雜訊放大器放大後之射頻訊號為驅 動1C晶片外之表面彈性波濾波器必須輸出至IC晶片外。結 果需要緩衝放大器。因而1C之電力消耗會增大。

而關於圖11所示之反差式之收發信機，則為衰減影像訊 號，設有追加之帶通濾波器15。為獲得良好之影像訊號除 去特性，帶通濾波器15成為大尺寸較大離散之零件群，故 會妨礙對積體電路内之安裝。結果，不僅成本高，且需要 消耗額外電力。 /專利文獻2亦為關於適用於調諧器之雙轉換系統者。此 系統基本為反差式。因此，存在上述之問題點(無法對積體 電路内全面安裝，並且IC之電力消耗增大）。 於專利文獻2之系統中，於第2混頻器4〇4中所使用之第2 96948.doc -12- 1252634 局部振盛號之頻率fL〇2為得以固定的，並不隨於第1混頻 器402中所使用之第1局部振盪訊號之頻率虼〇]之變化而變 化。因此’當第1局部振盪訊號之頻率fL〇l變化時，第丨局部 振盪訊號之頻率fL01與第2局部振盪訊號之頻率匕〇2之比將 偏離於初始之設定值。 又，於專利文獻2之系統中，為 f^LO l-fL02=l.〇l〇lx fRp ，此意為專利文獻2中之向下轉換，並非係向直流之向下轉 換，而係向第2中頻（IF)頻寬（2.048 MHz)之向下轉換。因 此，專利文獻2之雙轉換·調諧器無法適用於自射頻向基帶 訊號施行向下轉換之收發信機。 又，於專利文獻2之系統中，當中時，需 要以鎖相迴路電路得以控制之電壓控制振盪器取代結晶控 制振盪器。 又，於直接轉換方式中，影像頻率之問題雖得以解決，

但作為其代價’靈敏度會降低，且由於局部振I器之訊號 向射頻蟑漏出以及自我混合，結果於混頻器之輸出端會產 :動態直流偏移。X，通常由於需要提高低雜訊放大器之 增盈’因此電力消耗將可能增大。 "所不之專利文獻1之先前的雙重轉換方式，或 :不之非專利文獻2之先前之雙重轉換，均易於收到影 :之〜響。因此’通常需要-種用以控制影像訊號之 德^寸較大之濾波器。除去影像訊號之濾波器的大小 讯號之頻率變低而增大’因此射頻之頻率越低（ 96948.doc -13- 1252634 GHz)，此問題愈加惡化。 於非專利文獻2之收發信機中，需要使用Ic晶片上之濾波 器之渡波除去影像机號。Μ而，於非專利文獻2之收發^古機 中’相對於射頻訊號之頻率fRF，用於第1段之向下轉換的局 部振盪訊號之頻率fL0，以及藉由第1段向下轉換所獲得之 中頻訊號之頻率fIF，則fRF=2.4 GHz，fLO=(2/3)fRF，因此影 像訊號fiM=fL0-fIF則為fIM=800 MHz。如此，影像訊號之頻 率為較低（fIM=800 MHz)，因此1C晶片上之濾波器通常需要 車父大區域。 進而，於專利文獻1中，指出有以高於射頻訊號之頻率 之方式變更第1局部振盪訊號（專利文獻丨中輸入於第丨混頻 时106之LO107)之頻率fL01之情形。然而，專利文獻1之收發 信機由於輸入於第2混頻器1〇8Α·1〇8Β之局部振盪器訊號工 及Q處於〇。及9〇。之相位，因此無法正常動作。即，當 > fRF呀，作為第2局部振盪訊號£〇2 ^及q)，當使用〇。與9〇。 之2個相位之訊號時，不會正常動作。 以下，就此方面加以說明。首先，研究設定匕⑴< 時 之頻率光㈣化’包含於㈣帶之頻率成分（頻率高於載波 成刀）於第1 #又向下轉換後亦仍為高於載波側之頻率。照 =不文以〇與90。之局部振盪訊號施行第2段之向下轉換 於取出作為基帶時之電麼向量成為左旋（自朝向q (9〇 )之旋轉方向），故可正常解調。 人，於此處，當設SfL〇l>fRF時，於第1段之向下轉換 中’重點之旁頻帶成分則成為低於载波之頻率。照此不變 96948.doc 14 1252634 以0。與9〇。之局部振盪戒 > 作為A， 虎^丁弟2段之向下轉換時，取出 作為基帶時之電壓向量成 (自Q (90。)朝向1 (〇。)之旋 轉方向），故無法正常解調。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種 化之變頻電路、射頻接收機、」：體％路積體化及小型 肩按收钺、及射頻收發信機。 為達到上述目的’本發明之變頻電路之特徵為，立係將 所需：率，射頻訊號向下轉換為具有互不相同之相位之2 個基帶訊號者，且，具備第u ^ ^ Μ Μ 4丄 其係以射頻訊號向下 轉換為中頻訊號之方式，混合射 町屑°凡就與弟1局部振盈訊號 ，以及第2混頻器（正交混頻器），其係以自第丄混頻器所輸 出之中頻訊號向下轉換為具有互不相同之相位之2個基帶 ^ 虎之方式’混合上述中頻訊號與具有互不相同之相位之 弟2局部振盛訊號者，並且2個第2局部振i訊號分別具有〇。 相位與270。相位，當假設射頻訊號之頻率為^，第}局部振 盛訊號之頻率為fL01 ’第2局部振盪訊號之頻率^㈣時，則 滿足 fL〇i=kxfRF (k為滿足k> 1之任意數） fL〇2=fL〇i/m (m為滿足m> 1之任意數） k=m/(m-l) 之關係。

上述關係可改寫如下。 fLOl > fRF> 〇 fL02< fLOl "fRF 96948.doc 1252634 即，上述關係可換言之，（1)第1局部振盪訊號之頻率4〇1高 於射頻訊號之頻率fRF (藉此，中頻訊號之頻率fi滿足 fefLO】 -fRF之關係），（2)第2局部振盪訊號之頻率fL〇2等於中 頻訊號之頻率fl(藉此，第2局部振盪訊號之頻率低於第 1局部振盪訊號之頻率fL01)。再者，於上述構造之變頻電路 中，通常為 1.125$k$ 1.35。 又，上述變頻電路較好的是構造為，m為滿足 m=2n(n為正整數） 之整數。 又，本發明之變頻電路更好的是構造為進而具備影像訊 號除去渡波器，其用以自第1混頻器之輸出訊號除去影像訊 號:上述影像訊號除去漶波器更好的是為以影像頻率 —2fL01-fRF或更局於此之頻率，降低影像訊號為1〇犯以 上之濾波器電路。 广本發明之變頻電路更好的是構成為，進 第1局部振盪訊號之振盪器， 分葙盍W . 及猎甶將弟1局部振盪訊號 刀^員為ι/m，產生相位為〇0第 27〇〇^ 弟2局邛振盪訊號與相位為 7〇之第2局部振盪訊號之分頻器。 =明之射頻接收機之特徵為’以解決上述課題 二收所需頻率之射頻載波者’且具備本發明之變頻電 而具備帶通 頻載波之頻 述帶通濾波 -+發明之射頻接收機更好的是構造 遽波器，其取得射頻訊號，並使其通過包 率的頻寬’以及低雜訊放大器，其放大通 96948.doc 1252634 β之射頻5fl號。上述低雜訊放A器較好的是以使幹擾於使 用頻寬之影像訊號實質性消除之方式使其衰減者。 又’本發明之射頻接收機更好的是構造為，進而具備低 通濾波器，其將於上述變頻電路中所生成之2個具有不同相 位之基帶訊號低頻濾波’以及放大器，其放大基帶訊號。 本發明之射頻收發信機之特徵為，為解決上述課題，具 備本發明之射頻接收機，以及用以發送射頻之載波之射頻 發送機。 又，本發明之射頻收發信機更好的是構成為，上述射頻 發送機包含正交調變器，其用以將基帶訊號直接向上轉換 轉換為頻率fRF之射頻訊號，上述正交調變器具備第3混頻 器，其將基帶訊號之同相成分與頻率為fRF且相位為〇。之時 鐘訊號混合，以及第4混頻器，其將基帶訊號之正交成分與 頻率為fRF且相位為90。之時鐘訊號混合。 又’本發明之射頻收發信機更好的是構造為，進而具備 振盪器，其產生第1局部振盪訊號，分頻器，其藉由將第i 局邛振盈訊號分頻為1 /m，從而產生相位為〇。之第2局部振 盡成號與相位為270。之第2局部振盪訊號，第5混頻器，其 將以上述振盈裔所產生之弟1局部振盈訊號與以上述分頻 J所產生之相位為〇之弟2局部振盈訊號混合，使之產生頻 率為fRF且相位為〇。之時鐘訊號，以及第6混頻器，其將以上 述振盪器所產生之第1局部振盪訊號與以上述分頻器產生 之相位為270。之第2局部振盪訊號混合，使之產生頻率為fRF 且相位為90。之時鐘訊號。上述振盪器較好的是為電壓控制 96948.doc 1252634 振盡器，其於第1局部振盪訊號之頻率fL()1動作，並藉由鎖 相迴路電路得以控制，且組裝於鎖相迴路電路内。 又’本發明之射頻收發信機更好的是構造為，上述射頻 接受機進而包含低通濾波器，其用於限制將應發送之數位 訊號轉換為類比訊號而形成的基帶訊號之同相成分及正交 成分之頻寬，以及放大器，其放大藉由上述正交調變器之 向上轉換轉換而獲得之射頻訊號之電力。 又’本發明之射頻收發信機更好的是構造為，進而包含 訊號產生器，其產生第丨局部振盪訊號及第2局部振逢訊 號’並發送至上述射頻接收機内之變頻電路，且上述訊號 產生器產生用於上述射頻發送機内之向上轉換轉換之時鐘 訊號（頻率fRF之射頻訊號），並發送至上述射頻發送機。 又，本發明之射頻收發信機更好的是構造為，進而具備 天線，其為接收上述射頻載波，以藉由上述所需頻率可高 效動作之方式而設計，以及切換機構，其用以切換連接上 述天線於上述射頻接收機之接受模式與連接上述天線於上 述射頻發送機之發送模式，且於接受模式期間，產生上述 訊號產生器中之時鐘訊號之電路部分的動作將得以停止。 於上述構造中，更好的是於接受模式期間，不僅產生上述 訊號產生器中之時鐘訊號之電路部分的動作會停止，並且 自上述頻率合成器將時㈣號發^射頻發送機之發送路 徑亦會被遮斷。 根據本發明 訊號之頻率f! ’由於第2局部振盪訊號之頻率fL02等於中頻 因此可以第2混頻器將令頻訊號轉換為直流 96948.doc -18- 1252634 之基帶訊號（DC)。又，根據本發明之變頻電路，藉由以2 段向下轉換射頻訊號，可實現高選擇性及靈敏度。 又’根據本發明，由於第1局部振盪訊號之頻率fL⑴高於 射頻訊號之頻率fRF，因此可將幹擾於使用頻寬之影像訊號 改變為高頻率。由此，例如可藉由適當選擇第丨局部振盪訊 唬之頻率fL01，將影像訊號移位元至無幹擾之使用頻寬外之 頻率（例如4 GHz)。結果為，無需設置尺寸較大之濾波器於 積體電路外，便可防止影像訊號對使用頻寬之幹擾。

進而，根據本發明，透過滿足 fL〇2=fL〇i/m (m為滿足m> 1之任意數） 之關係，可藉由將第丨局部振盪訊號分頻而產生第2局部振 盪訊號。因此，可僅僅透過丨個鎖相迴路電路施行第丨局部 2盪訊號及第2局部㈣訊號之產生，故可大幅度簡化構 造。因此，可實現對積體電路之積體化及小型化。

又，於本發明中，第2段之向下轉換係藉由具有〇。相位與 咖相位之之第2局部振盪訊號（相當於對於具有0。相位與 9〇°相位之第2局部振i訊號’僅反轉正交訊號者）施行。藉 :’於取出高於包含於旁頻帶之無線載波之頻率的頻率成 。為基▼ λ諕日守之電壓向量成為左旋（自^ (〇。）朝向ρ (27〇。)之旋轉方向)。因此，可正常解調高於包含於旁頻帶 之無線載波之頻率的頻率成分。 進而’本發明之變頻電路，如若構造為m滿足 myn (η為正整數） 之整數時 則藉由數位電路， 更加易於實現藉由將第1局部 96948.doc -19- 1252634 振盪訊號分頻而引起之第2局部振盪訊號之產生。 進而，本發明之變頻電路若構造為，進而具備用以自第ι 混頻器之輸出m!虎除去影像訊號之影像訊號除去濾波器 時，可藉由第ι混頻器將影像訊號移位元至高頻率，因此由 衫像訊號除去濾波器所施行之影像訊號之除去會變得較為 令易。進而，當使用LC濾波器作為影像訊號除去濾波器時， 由於可減小構成LC濾波器之線圈的感電係數及電容器之電 谷因此可只現LC濾波态之小型化，故可易於對積體電路 内施行安裝。 進而，本發明之變頻電路若構造為進而具備產生第丨局部 振盪訊號之振盪器，以及藉由將第丨局部振盪訊號分頻為 1/ln產生相位為〇。之弟2局部振盪訊號與相位為27〇。之第2 局部振盪訊號之分頻器時，則可積體化局部振盪訊號產生 P又根據上述構造，可透過數位電路得以實現。即， 上述分頻器可透過除法電路得以實現，該數位除法電路藉 由將第ι局部振盪訊號之頻率fL〇i除以m，從而產生頻率 之弟2局部振逢訊號。 進而，本發明之射頻收發信機若構造為具備振盪器，其 產生第1局部振盪訊號，分頻器，其藉由將第丨局部振盪訊 號分頻為Ι/m，產生相位為〇。之第2局部振盪訊號與相位為 270。之第2局部振盪訊號，第5混頻器，其將產生於上述振 盪器之第1局部振盪訊號與產生於上述分頻器之相位為〇。 之第2局部振盪訊號混合，並產生頻率為且相位為〇。之時 鐘訊號，以及第6混頻器，其將產生於上述振盪器之第1局 96948.doc -20- 1252634 部振盪訊號與產生於上述分頻器之相位為27〇。之第2局部 振盪訊號混合，並產生頻率為fRF且相位為9〇。之時鐘訊號， 則可僅使用丨個振盪器，產生用以向下轉換之2種局部振盈 訊號與用以向上轉換轉換之時鐘訊號，因此可進一步實現 構造電路之積體化與小型化。 ^而，本發明之射頻收發信機若構造為進而具備訊號產 生器，其產生第1局部振盪訊號及第2局部振盪訊號，並發 运至上述射頻接收機内之變頻電路，且上述訊號產生器產 生用於上述射頻發送機内之向上轉換轉換之時鐘訊號（頻 率fRF之射頻訊號），並發送至上述射頻發送機，則可將產生 用以向下轉換之時鐘訊號（局部振盪訊號）之電路與用以產 生向上轉換轉換之時鐘訊號之電路匯總於i個電路，因此可 進一步實現構造電路之積體化與小型化。 進而，本發明之射頻收發信機若構造為具備天線，其為 接收上述射頻載波，以藉由上述所需頻率高效動作之方式 設計，以及切換機才冓，其_切換連接±述天線於上述射 頻接收枝之接叉模式與連接上述天線於上述射頻發送機之 發送模式，且於接受模式期間，產生上述頻率合成器中之 %釦汛號之電路部分的動作會停止，則可藉由於接受模式 /月間彳T止產生上述頻率合成器之時鐘訊號之電路部分（時 鐘訊號產生電路）的動作，減少電力浪費，並降低雜訊之產 生。 另，如專利文獻1及非專利文獻2所揭示，切換接受模式 與务送模式之所謂天線開關（專利文獻i之「丨〇2」）並非以其 96948.doc -21 - 1252634 自身減少電力浪費者。 本發明之進而其他目的、特徵及優點藉由如下揭示可得 以明瞭。X ’本發明之利處透過參照圖式之如下： 楚明瞭。 Θ 【實施方式】 本發明係關於用於1GHz以上之射頻無線通訊系統中之 1C化之收發信機（射頻收發信機）之類比訊號處理部分者。此 無線通訊系統係可適用於行動電話或p H s等移動體通訊系 統、以IEEE 8G2.11規格所規定之無線LAN通訊系統等者。 於用以實施本發明之最佳形態之收發信機中，係將基帶 訊號以射頻調變（發送）及解調（接受），但其手法具有特點。 即’、本發明係以將上述收發信機之功能收納於冗晶片，且 搭載於攜帶式機H為目的，謀求收發信機之小型化者。 艮於取佳形態之收發信機之接受部，施行2段頻率轉換。 P進入天線之射頻訊號被放大後於第1混頻器與第1局部 ，盈5fl #b⑥合’ &混合輸出進而於第2混頻器分別與相位不 同之2種正父訊號（第2局部振盪訊號）混合，從而獲得頻率不 同之2個正父訊號。此2個正交訊號於施行類比-數位轉換 後’傳送至數位處理部。 繼而，最佳形態之收發信機中，為謀求小型化，使用鎖 :迎路電路’卩高於射頻訊號之頻率的頻率使局部振盪， 藉此產生第1局部振盪訊號，並將第1局部振盪訊號分頻， 具有相互不同之相位（0。，270。）的2個第交訊號（第2 局部振盪訊號）。 96948.doc 1252634 另一方面，於最佳形態之收發信機之發送部，施行一段 須率轉換（直接轉換）。即，藉由將自數位處理部發送之數位 訊號施行數位，比轉換而獲得之2個正交訊號，於混頻器 分別與頻率和^正交訊號所不同的2個第2正交訊號混合 後，匯總為一個並放大然後由天線發送。繼而，頻率與第i 如fl號不同之2個帛2正交訊號，由混合第i局部振盪訊 號於由上述分頻所獲得之2個第1正交訊號而產生。 如此，最佳形態之收發信機之特徵係注重Ic化與小型化 而開發’並具有與先前之收發信機不同之電路構造。即， 最佳形態之收發信機係以IC化與小型化為目的，而具備如 下特徵：⑴藉由將接受部之第以頻器中使用之^局部振 盪訊號分頻，獲得相位互不相同之2個訊號，並將此等二個 訊號用於接受部之第2混頻器，（2)對於此等2個訊號之各 個，混合第1局部振盪訊號，獲得頻率與上述2個訊號不同 之2個正交訊號，於發送部之混頻器使用此等2個正交訊號。 又，最佳形態之收發信機以IC化與小型化為目的，亦具 有以下特徵··藉由與局部振盪訊號之混合，以影像訊號（假 訊號）成為高於局部振盪頻率之頻率的方式，設定局部振盪 訊號之頻率。 於收發信機中，通常係於頻率轉換時施行局部振盪訊號 與射頻訊號之混合，但此混合時，必然會產生目的頻率訊 號與假頻率（影像頻率）訊號（影像訊號）。 於本發明中，係設定局部振盪訊號之頻率高於射頻訊號 〔目的訊號）之頻率，因此可使此影像訊號之頻率成為非常高b 96948.doc -23- 1252634 之頻率。其結果，藉由電晶體等電路構造零件自身所具有 之頻率特性，可簡單降低此影像訊號。因此，可於π晶片 實現收發信機。並且，用以除去此影像訊號之濾波器即使 叹置於收發信機10晶片上，而非設置於電晶體等電路構造 零件蛉，亦可縮小構成該濾波器之零件（線圈或電容器等） 之书數，因此可使濾波器小型化。由此，可縮小遽波器之 專有面積，使收發信機1C晶片整體尺寸小型化。 本發明係提供一種易於安裝於積體電路内，且可適用於 半雙向之新型收發信機者。以下依據圖式說明用以實施本 發明之最佳形態之收發信機。圖i表示本形態之收發信機之 方塊圖。 σ 本形態之收發信機之主要特徵點如下。 a) 對接受用之向下轉換，❹雙重轉換，其於第以頻器 2〇4,使用頻率fL〇1高於射頻載波之頻率^之局部振盈訊 號。藉由使用頻率高於射頻訊號之局部振i訊號，影像訊 號之頻率fIM移位為Μ率。藉此，hob時，則會 fIM-2fL01-fRF且fIM > fRF。結果為，藉由適當選擇頻率，可 將影像訊號之頻率flM，移位至頻率光譜區域内之接受器頻 見巾田度之外。此移位疋後之影像訊號之能量不影 機之動作。 b) 又’藉㈣影像訊號之頻率flM為高於射頻載波之頻率 fRF之頻率，可非常容易除去士、念 ，、去由濾波引起之影像訊號，並且 可以積體電路上之小型濾波器得以實現。 C)發送訊號使用與接受路 k中所使用者相同的時鐘合成 96948.doc -24- 1252634 電路21 Ο ’以直接轉換方式向射頻載波之頻率向上轉換。 繼而，就本形態之收發信機，參照圖1，說明主要區塊及 作為收發信機之動作。於此處，就將本發明適用於符合 WLAN之IEEE 802· 1 lb規格的半雙向收發信機之情形加以 說明。 本形態之收發信機，其射頻收發信機具備用以收發射頻 載波之天線200，射頻帶通濾波器2〇1，自天線2〇〇接收射頻 訊號之接受路徑（射頻接收機）（接受部），將射頻訊號發送至 天線200之發送路徑（射頻發送機）（發送部），以及開關川】。 於天線200所接收之射頻載波之頻率為24丨2 MHz〜24料 MHz之範圍，此頻率依存於所選擇之通道。天線2〇〇係以於 所需之射頻載波之頻率處高效動作之方式而設定的。射頻 T通濾波器201限制射頻訊號（自天線輸入至接受路徑，戋 自發送路徑輸入至天線之射頻訊號）之帶寬。射頻帶通濾波 器201接收射頻訊號，並使其通過包含所欲提取之射頻載波 之頻率的頻寬。開關202選擇（通過LNA203之）接受路徑或 (通過電力放大器226之）發送路徑作為天線2〇〇之連接目的 地。即，開關202具備作為切換將天線2〇〇連接於接受路徑 之接叉模式與將天線2〇〇連接於發送路徑之發送模式之切 換機構的功能。此等方面係與先前之收發信機相同。 本形態之收發信機進而具備時鐘合成電路（訊號產生 為）21〇，其用以產生於接受路徑及發送路徑之頻率轉換中 所使用的％鐘訊號（局部振盪訊號），並供給至接受路徑及發 心路位於日守知合成電路210，發送路徑之頻率轉換中所使 96948.doc -25- 1252634 用之2個時鐘訊號224產生於射頻載波之頻率fRF。此等2個訊 唬之頻率及振幅相等，但相位相差9〇度。 上述接受路徑係以2階段向下轉換所需頻率之射頻訊號 者，並包含低雜訊放大器203,施行第i段之向下轉換的第i 混頻器2G4,電容器2G6，作為使用2個第2局部振盈訊號· 施行第2段向下轉換之第2混頻器的Q混頻器207A及I混頻器 207B，低通濾波器2U，以及放大器212。於此等之中，變 頻電路包含第1混頻器204、電容器2〇6、以及Q混頻器2〇7八 及I混頻器207B。 低雜訊放大器203放大通過射頻帶通濾波器2〇丨之射頻訊 號，以實質性消失之方式衰減幹擾於頻寬之影像訊號。第工 混頻器204以射頻訊號向下轉換為具有低於其頻率之頻率 的中頻訊號之方式，混合射頻訊號與第丨局部振盪訊號。於 低雜訊放大器203，可設置影像訊號除去濾波器，其用以自 第1混頻器204之輸出訊號除去影像訊號。影像訊號除去濾 波器車乂好的疋於影像頻率fiM=2fL〇1-fRF或更大頻率處降低 影像訊號10 dB以上。影像訊號除去濾波器如下所述，可以 尺寸杈小之1C上LC濾波器實現。另，影像訊號除去濾波器 可設於第1混頻器204與Q混頻器207A及I混頻器2〇7B之間。 Q混頻器207A及I混頻器207B將自第！混頻器2〇4介以電 容器206所輸入之中頻訊號向下轉換為具有比其頻率更低 之頻率，且具有互不相同相位之2個基帶訊號2〇9Α·2〇9β。 即，Q混頻器207Α以中頻訊號向下轉換為具有9〇。相位之基 帶訊號209Α (Q訊號）之方式，將上述中頻訊號與具有27〇。 96948.doc -26- 1252634 相位之第2局部振盪訊號208混合D i混頻器2〇7B以中頻訊號 向下轉換為具有0。相位之基帶訊號2〇9A 訊號）之方式，將 上述中頻訊號與具有〇。相位之第2局部振盪訊號2〇8混合。 低通渡波器211對生成於q混頻器2〇7八及1混頻器207B之 2個具有不同相位之基帶訊號（基帶之同相訊號及正交訊號） 施行低頻濾波。放大器212放大於低通濾波器2 11得以低頻 滤波之基帶訊號。 上述發送路徑包含低通濾波器221，其用以輸入將應發送 之數位讯唬施行類比轉換而形成之基帶訊號之同相成分⑴ 220A及正父成分（q) 220B，並限制此等基帶訊號之同相成 分及正交成分之頻寬幅度，正交調變器，其用以將基帶訊 號之同相成分（I訊號）222A及正交成分（q訊號）222B直接 向上轉換至頻率fRF之射頻訊號，以及電力放大器226，其放 大上述正父调變器中藉由向上轉換所獲得之射頻訊號之電 力。上述正交調變器具備I/Q混頻器（第3混頻器）223A，其 將基帶訊號之同相成分222A與頻率為fRF且相位為〇。之時 鐘訊號224混和，I/Q混頻器（第4混頻器）223B，其將基帶訊 號之正交成分222B與頻率為fRF且相位為9〇。之時鐘訊號 224混和，以及累加器225，其結合I/Q混頻器223a之輸出二 號與I/Q混頻器223B之輸出訊號。 於第1混頻器204中所使用之第丨局部振盪訊號（來自時鐘 合成電路21〇内之局部振盪器之時鐘訊號）2〇5之頻率&⑴對 於射頻載波之頻率fRF滿足 fL〇i=kxfRF (此處k> 1)之關係。κ較典型的是115〜135。 96948.doc -27- 1252634 Q混頻崙207A及I混頻器207B中所使用之2個第2局部振盪 汛唬208具有頻率fL〇2，並具有互不相同之相位（〇。及27〇。）。 頻率fL〇2對於fL01，滿足 fL02 = fL0l/ni 之關係。m為大於1之數字（較好的是為2以上之整數），k&m 滿足 k=m/(m-l)，m> 1 之關係。頻率fL〇2可隨頻率fL〇i之變化而變化。 於第1混頻器204使用咼於射頻載波之頻率的頻率匕⑴ 之局部振盛訊號，將具有以下優點。 (1) 當影像訊號之頻率為非常高之頻率，例如4 ghz時， 又到影像訊號幹擾之無線通訊系統為點對點微波連接系統 或電波檢測系統。此種頻率非常高之影像訊號一般不幹擾 通常之WLAN的使用。 (2) 藉由使用較小尺寸之Ic晶片上iLC濾波器（影像訊號 除去濾波器），以高頻率濾波（過濾）第1混頻器2〇4之輸出訊 號’可除去影像訊號。 其次’說明收發信機之動作。 百先，說明接受時之動作。自天線2〇〇介以開關2〇2輸入 至接受路徑之頻率fRF之射頻訊號於低雜訊放大器2〇3得以 放大後，於第1混頻器204向下轉換為頻率fi=fL〇i_fRF之訊號 (中頻訊號），並自第1混頻器204輸出。 自第1混頻器204所輸出之中頻訊號藉由Q混頻器2〇7a， 與頻率為fL〇2且具有270。相位之時鐘訊號（正交訊號q)混 96948.doc -28- 1252634 合。同樣，自第1混頻器204所輸出之中頻訊號藉由I混頻器 207B，與相同頻率fL02且具有0°相位之時鐘訊號（訊號I)混 合。由於頻率fL02與中頻訊號之中心頻率f!相等，因此混頻 器207A及207B之輸出包含基帶訊號成分。 為除去頻帶成分，自Q混頻器207A所輸出之基帶訊號 209A (VQP及VQN)與自I混頻器207B所輸出之基帶訊號 209B (VIP及VIN)將發送至低通濾波器211，並於放大器212 得以放大。藉此，基帶訊號施行類比/數位轉換後，便成為 結束接受訊號之恢復的狀態。 繼而，說明發送時之動作。 於發送模式下，為節約電力，將接受路徑之電路的動作 停止。業已轉換為複合I/Q型之類比訊號的基帶訊號，即基 帶訊號之同相成分220 A及正交成分220B，為依據以發送規 格所確立之規定，限制發送訊號之頻寬幅度，而發送至低 通濾波器221。濾波後之訊號222A及222B將發送至I/Q混頻 器223人及2233，於1/(^混頻器223八及2236，與頻率匕17之射 頻時鐘訊號混合。其次，I/Q混頻器223 A及223B之輸出於累 加器225得以結合，並於電力放大器226得以放大，從而發 送至天線200，以供發送。 於此處，m較好的是為滿足m=2n (η為正整數）之整數。滿 足此條件之m及k之可能的4個組合（111=21，22，23，24)，於 各組合中fRF=2400 MHz時所使用之頻率fL01及fL02，各組合 中可能產生之影像訊號之頻率fIM，以及射頻載波之頻率fRF 與影像訊號之頻率fIM之差ΔΙΜ如表1所示。 96948.doc -29- 1252634 表1 m k fLOl [MHz] fL02 [MHz] fIM [MHz] [MHz] 2 2.000 4800.00 2400.00 7200.00 4800.00 4 1.333 3200.00 800.00 4000.00 1600.00 8 1.143 2742.86 342.86 3085.71 685.71 16 1.067 2560.00 160.00 2720.00 320.00 如表1所示，例如m=4，k=4/3，以及fL〇i = 3200 MHz時， 影像訊號之頻率為fIM=4000 MHz，故與射頻訊號相差1600 MHz。 圖3(a)及圖3(b)，表示於本形態之電晶體中，當m=4， k=4/3，以及fL〇i = 3200 MHz時，接受路徑上之向下轉換， 以及發送路徑上之向上轉換引起之訊號頻率光譜的變化。 圖2係表示圖1所示之收發信機之時鐘合成電路210内之 電路構造的圖。

時鐘合成電路210如圖2所示，藉由電壓控制振盪器（VCO) 301，其藉由於頻率fL01=kxfRF處動作並振盪，從而產生頻 率fL〇i之訊號並將其輸出，以及安定化並控制電壓控制振盪 器301之頻率之鎖相迴路（PLL)電路300，從而得以實現。電 壓控制振盪器30 1之輸出訊號供給至第1混頻器204作為第1 局部振盪訊號，並且供給至下述之混頻器（第5混頻器）303A 及混頻器（第6混頻器）303B。電壓控制振盪器301之輸出訊 號，藉由分頻電路（分頻器）302分頻為Ι/m。分頻電路302 藉由此分頻，同時產生頻率fL02且相位為0°之訊號305A，以 及頻率匕〇2且相位為270。之訊號3056。訊號305人及訊號 305B分別作為第2局部振盪訊號，供給至Q混頻器207A及I 96948.doc -30- 1252634 混頻器207B ’並且供給至下述之混頻器3〇3八及混頻器 303B。 混頻器（第5混頻器）303A藉由混合頻率匕⑴之電屬控制 振蘯器3G1之輸出訊號與頻率w且相位為。。之訊號3〇5a， 產生頻率fRF且相位為〇。之射頻訊號3〇4a，發送至Up混頻器 223A作為時鐘訊號U4。混頻器（第6混頻器）3〇3β藉由混合 頻率fL。】之電㈣制振盪器3〇1之輸出訊號與頻率“且相 位為27G。之訊號3G5B，產生頻率fRF且相位為％。之射頻訊號 304B，發送至I/Q混頻器22邛並作為時鐘訊號】^。 為節約電力，並減少開關裝置造成之雜訊產生，於接受 期間（即’藉由開關202’收發信機之動作模式設定為接受 模式之期間），混頻器303 a.3〇3B (產生射頻訊號3〇4α 3〇4β 之電路部分）之動作將停止，並且自混頻器3〇3a.3〇3B1I/q 混頻器223A.223B之發送射頻訊號304a.3〇4b之發送路徑亦 會遮斷。 圖4〜圖7中，表示本形態之收發信機（前端射頻收發信機） 之各部分之電路位元準的實施例。 本發明係提供用於無線通訊之收發信機系統之實現者。 該收發信機系統之目的在於，實現使用有CM〇s (互補型金 屬氧化膜半導體）製程技術或BiCMOS (雙載子互補型金屬 氧化膜半導體）製程技術之標準積體電路（IC)製程。 本發明之收發信機可藉由於積體電路製程中使用標準電 路技術而實現。此實施例之收發信機，係藉由互補型金屬 氧化膜半導體（CMOS)積體電路得以實施|。然而此收發信 96948.doc -31 - 1252634 機亦可以其他積體電路，例如雙極BicM〇s等實施。為得到 同夕員動作（GHz位準）下之效率，較好的是高速電晶體用製 程，其可實現如金屬'絕、緣體_金屬（MIM)般之面積效率較高 之：容器、或用於晶片上之導引器之厚金屬層。進而，本 形悲之收發仏機並非僅限定於由積體電路得以實施者，當 然亦可適用於使用個別元件群之實施。 圖4表示低雜訊放大器2〇3及第w頻器綱之電路位準的 實施例。 低雜訊放大器（LNA) 203以引線插頭（輸入端子）^接收 來自，天線200及開關202之訊號。如圖4所示，電晶體肘丨〜 M4形成藉由線圈Ld所裝載之低雜訊放大器2〇3。此線圈^ 配合電谷裔Cel及次段之輪入阻抗，以藉此所獲得之頻率成 為載波之射頻數之方式得以調整。Dc隔直流電容器及電感 器Lg.Le用以使輸入阻抗適合於則，並減少低雜訊放大器 203之雜音指數。 第1混頻器204如圖4所示，係該業者所熟知之雙平衡式吉 爾伯特型混頻器。第i混頻器2〇4如圖4所示，藉由放大來自 低雜訊放大器203之射頻訊號之差動電晶體Μ5·Μ6，藉由第 1局部振盪訊號205以頻率fL〇1之時鐘動作之四重開關電晶 體M8 Μ11 ’以及電流源電晶體M7而得以實現。第1混頻 态204藉由阻抗元件20寻以裝載，並於次段得以電容結合。 於第1混頻器204之訊號混合處理中，亦產生頻率f2 = f^ + fL〇1之射頻訊號。此射頻訊號％ > fRF&込〉虼⑴）受到阻抗 疋件Zf之頻率特性影響。因此，於實用中，僅頻率⑴ 96948.doc -32- 1252634 之差名員部分訊號自弟1混頻器2 〇 4通過至Q混頻器2 〇 7 A及I混 頻器207B。當第1局部振盪訊號2〇5之頻率&⑴為匕〇1=32〇〇 MHz時，頻率 f^f1 = 800MHz。 圖5表示作為差動i/q混頻器之q混頻器2〇7a及I混頻器 2 0 7 B之電路位準的實施例。 Q混頻器207A包含電晶體M14.M15.M18〜M21以及負荷 Μ26·Μ27。另者，I混頻器207B包含電晶體Μ16·Μ17.Μ22〜 Μ25 ’並裝載有負荷Μ28〜Μ29。自第1混頻器204發送之藉 由向下轉換所獲得的頻率f!之訊號、電壓ν〇ρ及電壓Von將 供給至一對輸入差動電晶體ΜΙ 4·Μ15以及一對輸入差動電 晶體 Μ16·Μ17。 Q混頻器207Α之四重開關電晶體Μ18〜Μ21藉由頻率4〇2 且具有270。相位之正交訊號q(qN及QP; QP=-QN)得以自同 步。於此實施例中，頻率fL02為fL02=fL〇1/4。同樣，I混頻器 207B之四重開關電晶體M22〜M25藉由相同頻率fL〇2且具 有0°相位之訊號I (IN及IP ; IP = -IN)得以自同步。由於頻率 fL〇2等於輸入至Q混頻器207A及I混頻器207B之中頻訊號的 中心頻率心，因此混頻器207 A及207B之輸出包含基帶訊號 成分。 圖6表示發送用之Ι/Q混頻器223 A及223B之電路位準之實 施例。 於Ι/Q混頻器223 A及223B中，使用有2個吉爾伯特型混頻 器。來自低通濾波器221之I訊號222A及Q訊號222B分別稱 為Txl (TxIP及TxIN)及TxQ (TxQP及TxQN)。此等訊號分別 96948.doc -33- 1252634 由差動電晶體Μ30_Μ31(ΤχΙ)及差動電晶體M33.M34 (TxQ) 放大，並於四重電晶體M36〜M39及四重電晶體M40〜M43 得以混合。I/Q混頻器223A及223B之輸出訊號以阻抗元件 Zh (累加器225)結合，並進入電力放大器226。 圖7表示電力放大器226之電路位準之實施例。 於此實施例中，使用2段串聯放大器作為電力放大器 226。來自I/Q混頻器223A及223B之差額部分訊號VTN及 VTP藉由第1段之電晶體M44〜M48及第2段之電晶體M49 〜M53得以放大。於最終段，為將上述訊號轉換為單端訊 號’驅動天線，而使用有平衡負荷。 於圖8及圖9(a)及圖9(b)表示使用頻率fL〇1高於射頻載波 fRF (fL〇i > fRF)之局部振盪訊號時之積體效果。 圖8表示低雜訊放大器203及第！混頻器2〇4之電路位準之 其他實施例。此實施例之低雜訊放大器2〇3係相對於上述圖 4所示之實施例之低雜訊放大器2〇3，追加有用以除去影像 訊號之影像陷波器（影像訊號除去濾波器）者。用以減少頻率 fIM之影像訊號之影響的影像陷波器（陷波器）設置於低雜訊 放大器203之陰極節點。此影像陷波器具有頻率f讓且非常低 之阻抗’並減少影像頻率flM中之低雜訊放大器2〇3的增益 S2卜影像陷波器藉由包含線圈㈣電容器。及。之共鳴電 路實現。於此共鳴電路中， fiM^l/{2(LrCr)I/2} 〇 圖8之低雜訊放大器2〇3調整為於fRp=2 4 GHz處動作。 圖9⑷及圖9⑻係表示具備影像陷波器之_之低雜訊放 96948.doc -34- !252634 2器中2種增益比頻率之圖表，圖9⑷係使用頻率f⑽低於 、頻載波fRF (fL01<fRF)之局部振盈訊號，且％=1 5 G沿之 ^彡__’圖9〇3)係使用頻率^高於射頻載波fRF〜 之局部振盪訊號，且fiM=4GHz2情形。 二像陷波器與所需之頻率fRF之射頻訊號比較，輸出將影 像訊號減少20 dB以上之輸出訊號。

線圈U之《電係數Lr及電容器Cr.Cs之電容cr cs如圖9⑷ ^示、，當使用頻率fL⑴低於射頻載波fRF之局部振盈訊號 日寸，為Lr=4.5 nH，Cr=2 PF，Cs=0.5 pF。相對於此，藉由 使用頻率fL01高於射頻載波fRF之局部㈣訊號，如圖9⑻ 所示，則為Lr=1.5nH，CM奸，Cs4lpF，感電係數Lr 争低至1/3電合Cr降低至1/2。因此可將影像陷波器積體為 更小型之電路。 如上般，本發明係藉由積體電路技術之使用，提供可增 大半導體基板内之積體位準之可適用於半雙向之收發信機 者。 於本形態之收發信機，可實現以下功能。 1) 藉由所有濾波器之積體化，降低消耗電力，IC晶片外 之零件以及成本。 2) 藉由以2階段施行接受路徑中之向下轉換，可實現高選 擇性。 3)於施行第1段向下轉換之第丨混頻器由於使用頻率高於 射頻載波之局部振盪訊號，因此影像訊號之控制更加容 易。又，影像訊號之頻率為高於射頻載波之高頻率，因此 96948.doc -35 - 1252634 鏡像除去濾波器變得更小，從而可安裝於積體電路内。 4) 由於接文部所需之時鐘訊號（局部振盪訊號）均藉由使 用單一電壓控制振盪器以及鎖相迴路電路而產生，因此電 力消耗可得以降低。 5) 電壓控制振盪器以不同於射頻載波之頻率動作，故可 除去頻率之吸引效果。 本發明之射頻收發信機具備天線，其以於頻率之射頻 (RF)載波可高效動作之方式設計，帶通濾波器，其具有包 含射頻載波之通過頻寬，以及開關，其用以切換用於發送 杈式之訊號路徑（發送路徑）與用於接受模式之訊號路徑（接 叉路徑），上述接受路徑具有低雜訊放大器（lna)，其放大 所接受之頻率fRF之訊號，並以實質性消失之方式衰減頻寬 幹擾訊號，第1混頻器，以及正交混頻器，上述第丨混頻器 藉由混合射頻訊號與具有頻率fL01高於射頻載波之頻率之 第1局部振盪(L01)訊號，將接受訊號向下轉換為具有更 低頻率之訊號，頻率fL〇i相對於RF頻率，滿足 fL〇i=kxfRF (此處 k> 1) 之關係，k通常為1.125〜1.35,正交混頻器藉由混合作為頻 率fi之第1混頻器之輸出訊號與具有和頻率fi相等之頻率 fL〇2，且具有0。相位與270。相位之第2局部振盪器（L〇2)訊 號’將大致具有6之頻率的訊號向下轉換為基帶，頻率& 相對於頻率fL01，滿足 2 fL02 = fL01 / ni 之關係，係數k及m滿足 96948.doc -36- 1252634 k=m/(m-l)，m> ! 之關係，it而亦可為射頻前端收發信機，其包含低通濾波 器，其用於將藉由正交混頻器所生成之基帶之同相（I)訊號 及正交（Q)訊號低«波’並放大，且上述發送路徑限制所 發送之訊號得以類比轉換後之同相成分及正交成分之帶 寬’正交調變器’其包含為以頻率fRF2RF載波將基帶訊號 直接向上轉換至射頻訊號，將基帶訊號之同相成分及正交 成分分別混合之第i混頻器與第2混頻器，以及放大器，其 為驅動天線將向上轉換後之訊號的電力實質性增大。 :，上述射頻前端收發信機之上述射頻載波之頻率相對 於第1局部振m號之頻率4⑴及第2局部器振盪訊號之 頻率f-L02，可滿足 fRF = fL〇l-fL〇2 fRF==fL〇ix(m-l)/m 之關係。

弟1局部振盈器訊 之方式，即以滿足 又，上述射頻前端收發信機可構造為， 旒及第2局部振盪器訊號以值m為2之乘方 下式 (n=l，2，…) 之方式產生。 間， 以停 又，上述射頻前端收發信機可構造為於接受模式期 發送路徑及用於頻率fRF之射頻载波的時鐘產生電路加 96948.doc 37- I252634 又，上述射頻前端收發信機可構造為包含濾波器電路， ， 其用以於上述接受路徑，以頻或更高頻率， 使訊號降低1 0 dB以上。 又，上述射頻前端收發信機可構造為，藉由使用（a)電壓 控制振盪器（VCO)，其以第1局部振盪訊號之頻率&⑴動 作，並藉由鎖相迴路電路得以控制，且安裝於鎖相迴路電 路内’（b)除法電路，其藉由使第】局部振盪器訊號之頻率 fL〇i除以m，產生頻率fL〇2之第2局部振盪器訊號，（匀第^邑 頻态’其混合第1局部振盪器訊號與頻率為fL02且相位為0。_ 之第2局部振盪器訊號，從而產生頻率為[Μ且相位為〇。之時 釦汛號，以及（d)第2混頻器，其混合第丨局部振盪器訊號與 頻率為fL〇2且相位為270。之第2局部振盪器訊號，從而產生 頻率fRF且相位為90。之時鐘訊號，產生上述第i局部振盪器 訊號，上述第2局部振盪器訊號以及頻率fRF之時鐘訊號。 本I月之變頻電路、射頻接收機以及射頻收發信機可利 =於仃動電話或PHS (Pers〇nal Handyph〇ne System，個人手鲁 提式包蛞系統）等移動體通訊系統、或以ieee 8〇2 i h規格 所規疋之無線區域網路（LAN)通訊系統等無線資料通訊系 、充肩而，由於本發明之構造為小型，因此尤其適用於内 置於攜帶機器者。 、另兔明之洋細說明項中所舉具體實施態樣或實施例僅 ’ 為明確本發明之技術性内容者，其並非係僅限定如此般之 具體例加以解釋者，而係於本發明之精神以及如下所示申 請專利範圍事項範圍内，可實施各種變更者。 96948.doc -38- 1252634 【圖式簡單說明】 圖1表不本發明之一實施形態之收發信機之構造的方塊 圖〇 圖2係表示上述收發信機之時鐘合成電路之構造的方塊 圖。 圖3(a)及圖3(b)分別係表示由上述收發信機中接受路徑 上之向下轉換，以及發送路徑上之向上轉換所引起之訊號 頻率光譜之變化的圖表。 圖4係表不上述收發信機中低雜訊放大器及第丨混頻器之 電路位準之實施例的電路圖。 圖5係表示上述收發信機中Q混頻器及以見頻器之電路位 準之實施例的電路圖。 圖6係表示上述收發信機中發送用之"Q混頻器之電路位 準之實施例的電路圖。 圖7係表示上述收發信機中電力放大器之電路位準之實 施例的電路圖。 圖8係表示上述收發信機中低雜訊放大器及第丨混頻器之 電路位準之其他實施例的電路圖。 圖9(a)及圖9(b)係表示圖8之低雜訊放大器中增益對頻率 之圖表，圖9(a)表示使用頻率低於射頻載波之局部振盪訊號 之情形（比較例）’圖9⑻表示使用頻率高於射頻載波之局^ 振盪訊號之情形。 圖10係表示先前典型之射頻收發信機之構造的方塊圖。 圖11係表示反差（或超反差）方式之收發信機之構造的方 96948.doc -39- 1252634 塊圖。 下轉換所引起之頻 圖1 2係表示反差方式之收發信機中向 率光谱之變化的圖表。 圖13係表示直接轉換方式之收發信機之構造的方塊圖。 广4係表示專利文獻1中所揭示之雙重轉換方式之收發 k機之構造的方塊圖。 圖15係表示非專利文獻2中所揭示之雙重轉換方式之收 發信機之構造的方塊圖。 圖16係表示專利文獻2中所揭示之雙轉換調譜器之構造 的方塊圖。 【主要元件符號說明】 201 射頻帶通濾波器 202 開關（切換機構） 203 低雜訊放大器 204 第1混頻器 205 第1局部振盡訊號 206 電容器 207A Q混頻器（第2混頻器） 207B I混頻器（第2混頻器） 208 第2局部振盪訊號 209A»209B 基帶訊號 210 時鐘合成電路（訊號產生器） 211 低通濾波器 212 放大器 96948.doc -40- 1252634

220A 基帶訊號之同相成分 220B 基帶訊號之正交成分 221 低通濾波器 222A 基帶訊號之同相成分 222B 基帶訊號之正交成分 223A I/Q混頻器（第3混頻器） 223B I/Q混頻器（第4混頻器） 224 時鐘訊號 225 累加器 226 電力放大器 300 鎖相迴路電路（振盪器） 301 電壓控制振盪器 302 分頻電路（分頻器） 303A 混頻器（第5混頻器） 303B 混頻器（第6混頻器）

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Claims (1)

1252634 十、申睛專利範圍： 種夂頻电路’其係將所需頻率之射頻訊號向下轉換為 具有互不招同之相位之2個基帶訊號者，且具備： 、第卜混頻器’其係以射頻訊號向下轉換為中頻訊號之方 式二將射頻訊號與第丨局部振盪訊號混合者；及 弟2混頻器，其係以自第1混頻器所輸出之中頻訊號向 下轉換為具有互不相同相位之2個基帶訊號之方式，將上 述中頻訊號與具有相互不同之相位之2個第2局部振盈訊 號混合者； ^固第2局部振盪訊號分別具有〇。之相位及270。之相位； 、當設定射頻訊號之頻率為第1局部振盪訊號之頻率 為fL〇1 ’第2局冑振盪訊號之頻率為、時，具有以下之關 係： fL〇i=kxfRF (k為滿足k> 1之任意數） 4〇2 fL〇i/m (m為滿足m> 1之任意數） k=m/(m-l) 〇 2. 如請求則之變頻電路，其中m為滿足以下之整數： m=2n (η為正整數）。 3. Τ請求項1之變頻電路，其中進而具備影像訊號除去濾波 益’其用以自第1混頻器之輸出訊號除去影像訊號。 4·如請求項1之變頻電路，其中進而具備： 產生弟1局部振盈訊號之振盈器；及 分頻器’其藉由將第1局部振盪訊號分頻為i/m，產生 相位為0。之第2局部振蘯訊號與相位為27〇。之第2局部振 96948.doc !252634 盪訊號。 .種射頻接收機，其係用以接收所需頻率之射頻載波 者，且 具備請求項1之變頻電路。 如明求項5之射頻接收機，其中進而具備： V通濾波裔，其接受射頻訊號，並使包含射頻載波之 頻率的頻帶通過；及 低雜訊放大器，其放大通過上述帶通濾波器之射頻訊 號。 ' •如4求項5之射頻接收機，其中進而具備： 低通濾波器，其將於上述變頻電路生成之2個具有不同 相位之基帶訊號加以低通過濾；及 放大器，其放大基帶訊號。 8· 一種射頻收發信機，其具備請求項5之射頻接收機；及 用以發送射頻之載波的射頻發送機。 9·如請求項8之射頻收發信機，其中 上述射頻發送機包含： 正交調變器，其用以將基帶訊號直接向上轉換為頻率 fRF之射頻訊號； 上述正交調變器具備： 第3混頻器，其將基帶訊號之同相成分與頻率為fRF且相 位為0。之時鐘訊號混合；及 第4混頻器，其將基帶訊號之正交成分與頻率為fRF且相 位為9 0。之時鐘訊號混合。 96948.doc 1252634 ι〇·如請求項9之射頻收發信機，其中進而具備： 振盪器，其產生第1局部振盪訊號； 刀頻為，其藉由將第1局部振盪訊號分頻為丨/m，產生 相位為〇之第2局部振盪訊號與相位為27〇。之第2局部振 盪訊號； 第5混頻器，其混合於上述振盪器產生之第1局部振盪 ⑻號與於上述分頻器產生之相位為0。之第2局部振盪訊 號’產生頻率為fRF且相位為0。之時鐘訊號；及 第6混頻器，其混合於上述振盪器產生之第1局部振盈 訊號與於上述分頻器產生之相位為270。之第2局部振盪訊 號’產生頻率為fRF且相位為9〇。之時鐘訊號。 11 ·如請求項9之射頻收發信機，其中 上述射頻發送機進而包含： 低通濾波器，其用於限制將應發送之數位訊號施行類 比轉換而形成的基帶訊號之同相成分及正交成分之帶 寬；及 放大器，其增大於上述正交調變器之由向上轉換所獲 得之射頻訊號之電力。 12·如請求項9之射頻收發信機，其中進而包含： 訊號產生器，其產生第1局部振盪訊號及第2局部振盪 訊號’並發送至上述射頻接收機内之變頻電路； 上述訊號產生器可產生使用於上述射頻發送機内之向 上轉換之時鐘訊號，並發送至上述射頻發送機。 13·如請求項12之射頻收發信機，其中進而具備： 96948.doc 1252634 、衣其為接收上述射頻裁波，以於上述所需頻率有 效動作之方式設計；及 0刀換機構’其用以切換連接上述天線於上述射頻接收 j、接又权式與連接上述天線於上述射頻發送機之發送 於接受模式期間， 號的電路部分的動作 停止上述訊號產生器之產生時鐘訊 96948.doc