TWI502902B - 無線接收器、無線接收器系統及其方法 - Google Patents

無線接收器、無線接收器系統及其方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI502902B
TWI502902B TW098141472A TW98141472A TWI502902B TW I502902 B TWI502902 B TW I502902B TW 098141472 A TW098141472 A TW 098141472A TW 98141472 A TW98141472 A TW 98141472A TW I502902 B TWI502902 B TW I502902B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
circuit
signal
frequency
wireless receiver
passive
Prior art date
Application number
TW098141472A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201042928A (en
Inventor
Benjamin Walter Cook
Axel Dominique Berny
Original Assignee
Apple Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Apple Inc filed Critical Apple Inc
Publication of TW201042928A publication Critical patent/TW201042928A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI502902B publication Critical patent/TWI502902B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/30—Circuits for homodyne or synchrodyne receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/14—Balanced arrangements
    • H03D7/1425—Balanced arrangements with transistors
    • H03D7/1441—Balanced arrangements with transistors using field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/14—Balanced arrangements
    • H03D7/1425—Balanced arrangements with transistors
    • H03D7/1458—Double balanced arrangements, i.e. where both input signals are differential
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/14—Balanced arrangements
    • H03D7/1425—Balanced arrangements with transistors
    • H03D7/1466—Passive mixer arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/16—Multiple-frequency-changing
    • H03D7/165—Multiple-frequency-changing at least two frequency changers being located in different paths, e.g. in two paths with carriers in quadrature
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/26—Circuits for superheterodyne receivers
    • H04B1/28—Circuits for superheterodyne receivers the receiver comprising at least one semiconductor device having three or more electrodes

Description

無線接收器、無線接收器系統及其方法
一種無線接收器、無線接收器系統及其方法，特別係指一種被動式無線接收器、無線接收器系統及其方法。
接收系統接收一個輸入訊號，以及執行各種輸入訊號的處理程序來產生一個或多個輸出訊號。不同接收系統的設計試圖依靠在接收系統上的特定應用改變執行特色。執行特色的例子包含頻率選擇能力(frequency selectivity)、接收系統的功率消耗(power consumption)、雜訊係數(noise figure,NF)、一分貝壓縮點(one decibel compression point,P1dB )、三階擷取點(three-order intercept point,IP3)、動態範圍(dynamic range)、以及免除發送訊號在接收系統內的衰敗。
常見的接收系統從可用的動力來源浪費重要的能量藉以提供輸入訊號的放大與頻率轉換，尤其，元件提早出現在射頻(RF)訊號路徑(例如：最近的天線)。這樣的接收器在射頻訊號路徑使用主動元件，例如低雜訊放大器(low noise amplifier,LNA)及/或整流混頻器(current-commutating mixer)，藉以放大及/或轉換由天線提供之輸入訊號的頻率。這些主動元件的重要表現，例如雜訊係數以及線性(linearity)(通常為P1dB 及/或IP3)，會隨著主動元件的功率消耗而有基本極限，且通常可由增加偏向電流(bias current)及/或可用電壓餘量(available voltage headroom)來改進。這些能量的交換在高性能被要求的時候導致高的電流消耗，或是等價的，在低能量被要求時，有不充足的性能。
相反的，被動元件(例如電感、電容、電阻、開關)提供高的自身線性以及消耗少的能量或不消耗能量。一些被動網路，例如由高品質因素元件構成的LC諧振器，能夠以低的損耗以及低的雜訊係數達到大的電壓增益。另外，使用被動開關以及電容(例如被動混頻器)能夠達到高的、線性的、低雜訊的頻率轉換。在被動混頻器中，當微小的能量用來致能或撤銷所組成的開關時，訊號路徑仍保持被動。此外，製程(process)技術的進步可以產生較低電阻的開關以致於以較少能量來致能或撤銷開關，提高被動混頻器中的能量/效能交換。如此，被動電路以引人注目的低能量消耗提供一個達到與接收器前端(front-end)之傳統主動元件相同功能的機會。
使用相當多的被動RF接收器的已知無線收發器(transceiver)，訊號路徑被Ben W.Cook等作者發表在2006年之固態電路的IEEE期刊第四期第12號「Low-Power 2.4-GHz Transceiver With Passive RX Front-End and 400-mV Supply」中。這個刊物公開了包含被動電壓增益網路的基本接收器，被動電壓增益網路被一個外部天線所驅動，隨後，被動轉換混頻器(switching mixer)提供頻率轉換為基帶(baseband)。這個接收器提供訊號放大以及頻率轉換而消耗極少能量。由於放鬆了需要應用的性能需求，這個接收器被構想以便最小化能量消耗以及支援由極小的供應電源進行操作。因此，如上述之刊物所指，需要應用的強健與性能不是很緊要的，反之，複雜度以及能量損耗的最小化才是工作的重點。
在上述刊物所提到的被動電壓增益網路具有一個固定的中心 頻率(center frequency)以及一個固定的電壓增益。缺乏增益控制的接收器無法適應範圍廣泛的輸入訊號，如同普遍被需要的無線資料應用。在上述刊物的工作中，被動切換混頻器被自由運轉的控壓震盪器(voltage controlled oscillator,VCO)直接驅動。因此，接收器的採樣頻率(sampling frequency)既不明確也不穩定，且接收器不能夠從不同的RF通訊頻道自動的調整並接收訊號。其次，因為沒有隔離控壓震盪器以及混頻器，混頻器的採樣頻率容易由於獲得耦合的RF輸入訊號而受到衰敗的影響。再者，驅動混頻器之控壓震盪器的正弦波形，耦合未重疊之必要條件介於驅動階段與線性的下降間，以及由接收器達到雜訊性能。最後，在刊物中的被動切換混頻器不能夠讓電壓增益大於0dB，因此，限制了整體的RF增益，從而減少一個特定能量可完成的靈敏度。
許多應用偏好僅可能小能量消耗的接收器系統。例如，攜帶式的無線資料裝置偏好長的電池壽命，且必須保持足夠的性能來遵守特定的無線通訊標準。在這些應用中，接收器系統滿足性能規格並使用低功率的被動電路來提供訊號放大與頻率轉換是可能的，而不是目前的消耗主動元件。
有鑒於先前技術存在採樣頻率不穩定、不能夠從不同的RF通訊頻道自動的調整並接收訊號、電壓增益無法大於0dB的問題，本發明遂揭露一種被動式無線接收器、無線接收器系統及其方法，其中：本發明所揭露之無線接收器，至少包含：輸入電路，用以接收輸入訊號並產生第一輸出訊號，輸入電路包含被動網路，被動 網路用以決定輸入訊號，被動網路包含諧振電路，諧振電路係選自包含使用在晶片內外或介於諧振電路與其外部環境間之介面的電感、電容與電阻的網路、晶片內或外的機電元件、電磁諧振器、電磁散熱器、調諧天線、及晶片內或外的傳輸線網路之群組；動態轉換電路，用以在第一輸出訊號上進行頻率轉換；轉換訊號產生器，用以驅動動態轉換電路，並透過採樣頻率致能與撤銷動態轉換電路，採樣頻率係由頻率控制電路所控制使其穩定。
本發明所揭露之無線接收器系統，至少包含：輸入電路，用以接收輸入訊號並產生第一輸出訊號，輸入電路包含被動網路，被動網路用以決定輸入訊號；動態轉換電路，用以在第一輸出訊號上進行頻率轉換；轉換訊號產生器，用以驅動動態轉換電路，並透過採樣頻率致能與撤銷動態轉換電路，採樣頻率係由頻率控制電路所控制使其穩定。
本發明所揭露之無線接收方法，其步驟至少包括：接收無線訊號；使用被動網路處理無線訊號，其中，處理無線訊號包含決定無線訊號；依據被決定之無線訊號產生第一輸出訊號；產生多個控制訊號用以控制動態轉換電路於採樣頻率中；穩定控制訊號；處理第一輸出訊號，藉以實現在第一輸出訊號上進行頻率轉換並產生第二輸出訊號；應用控制訊號，藉以驅動該動態轉換電路致能及撤銷動態轉換電路。
本發明所揭露之系統與方法如上，與先前技術之間的差異在於本發明透過輸入電路接收輸入訊號並產生第一輸出訊號，轉換訊號產生器驅動動態轉換電路在第一輸出訊號上進行頻率轉換，並透過採樣頻率致能與撤銷動態轉換電路，藉以解決先前技術所存在的問題，並可以達成增加整體RF增益，並增加特定能量可完成的靈敏度之技術功效。
以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式，內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施，藉此實現本發明可達成的功效。
「第1圖」描繪一個被動無線接收器100之實施例的系統方塊圖。被動無線接收器100由天線102接收一個輸入訊號，並在輸入訊號上執行包含頻率轉換為第二頻率等訊號處理以及使用被動訊號路徑由天線輸入到輸出訊號端子(terminal)，藉以產生一個或多個輸出訊號。一個被動無線接收器100的典型實施例達成被動電壓的放大以及頻率轉換為低更多的頻率(例如下降至基帶)。被動無線接收器100的輸出頻率係為輸入訊號之頻率以及內部產生之切換訊號之頻率的函數。被動無線接收器100的輸出訊號可能被傳遞到執行額外訊號處理的其他元件，例如常見的「類比基帶電路(analog baseband circuit)」。上述的元件包含在被動無線接收器100中，其不會增加功率至輸出訊號。相反的，輸出訊號包含的功率本質上係由接收自天線之輸入訊號的功率所組成。
輸入訊號被天線102接收，天線102係為捕捉周圍電磁訊號的被動元件。這些周圍的電磁訊號通常包含重要信號以及背景雜訊與其他訊號。天線102可能為「寬帶(wide band)天線」或「狹帶(narrow band)天線」，可能為「單端(single-ended)天線」或「差動(differential)天線」，可能有任何的阻抗值。天線102之典型阻抗值係為50歐姆(ohms)。被天線102接收的輸入訊號被提供給輸入電路104。
被動無線接收器100使用輸入電路104以及動態轉換電路106在輸入訊號上執行多個類比處理操作，藉以產生一個或多個類比輸出。輸入電路104係為被動電路，其輸入與天線102耦合，且輸出被動態轉換電路106採樣。更詳細的討論如下，輸入電路104包含「諧振電路(resonant circuit)」，例如LC電路或機電(electromechanical)電路。輸入電路104決定輸入訊號的條件為提供電壓增益、阻抗匹配、以及動態轉換電路106在頻率轉換前的過濾。
動態轉換電路106係為提供被動無線接收器100之輸出訊號的被動轉換類比電路。動態轉換電路106依據轉換訊號產生器108所提供的採樣頻率，在輸入電路104的輸出訊號上執行頻率轉換。更詳細的討論如下，動態轉換電路106可能執行額外的類比訊號處理，例如「濾波」、「訊號總合(signal summation)」、或是「抽取(decimation)」。動態轉換電路106使用一個或多個開關及/或電容採樣輸入電路104的輸出訊號。
轉換訊號產生器108產生以及傳送一個或多個驅動訊號，並與動態轉換電路106耦合。驅動訊號致能或撤銷動態轉換電路106中的開關。因此，轉換訊號產生器108的輸出決定動態轉換電路160的採樣頻率。轉換訊號產生器108也執行「波形塑造(waveform shaping)」、「隔離」(isolation)、以及「自動頻率調整操作」。「波形塑造」包含開關訊號之波形特性的修改，例如振幅、諧波內容、以及相位(phase)重疊的程度。「自動頻率調整操作」提供穩定的採樣頻率，從而調整被動無線接收器100到適當的通訊頻道。「隔離」避免被動無線接收器100的採樣頻率被天線102所接收之訊號或其他干擾源影響。
在被動無線接收器100的特定實施例中，輸入訊號的頻率明顯的高出輸出訊號。在這個實施例中，動態轉換電路106執行頻率轉換，使得在RF(無線電頻率)的通訊頻道中之輸入訊號被轉換為較低的頻率(例如基頻)。在其他的實施例中，輸入訊號以及輸出訊號可能具有任何關聯的頻率。
「第2圖」描繪出包含在被動無線接收器100中之輸入電路104的實施例。輸入電路104提供「頻率選擇能力(frequency selectivity)」以及處理大量接踵而來之訊號(包含需要的訊號以及干擾的訊號)的能力。輸入電路104影響被動無線接收器100的動態範圍，藉以提供增益控制。為了增進被動無線接收器100對範圍廣泛的輸入訊號之功率位準(power level)的忍受能力，被動無線接收器100具有沿著訊號路徑在一個或多個位置自動校正其增益的能力。
輸入電路104包含接收來自天線102之輸入訊號的被動電壓增益網路202。被動電壓增益網路202產生輸出訊號(「第2圖」中之「IC輸出」)，且被動電壓增益網路202與「第1圖」中之動態轉換電路106進行通訊。此外，輸出訊號會被傳送到訊號強度測定系統210。頻率測定系統208測量被動電壓增益網路202的中心頻率，如諧振頻率(resonant frequency)，以及產生被傳送到頻率控制模組206的頻率控制訊號，頻率控制模組206控制被動電壓增益網路202的頻率響應(frequency response)。頻率控制訊號使被動電壓增益網路202在必要時校正自己的中心頻率。在特定的實施例中，頻率測定系統208以及頻率控制模組206偵測並校正被動電壓增益網路202的中心頻率來增進效能。
訊號強度測定系統210測量輸出訊號的振福及/或功率位準，以及產生傳送給增益控制模組204的增益控制訊號，增益控制模組204控制與被動電壓增益網路202相關的增益。增益控制訊號使被動電壓增益網路202在必要時校正自己的增益。在特定的實施例中，被動電壓增益網路202能夠在某些情況下有正的、零、或負的(dB)電壓增益。
在「第2圖」中之204、206、208、以及210等測量元件或控制元件，能夠連續不斷的或間歇的被致能。此外，頻率以及增益能夠以連續的類比手段或離散步進(discrete-step)的手段被校正。配置被動元件之被動電壓增益網路202的例外，「第2圖」所示之元件可以被配置為被動及/或主動的電子元件。
雖然沒有表現在「第2圖」中，一個或多個非必須的被動元件可能在被動電壓增益網路202接收輸入訊號之前先處理輸入訊號。這些非必須的被動元間包含如一個或多個「界面網路(interface network)」及/或一個或多個「被動訊號濾波器(filter)」。「界面網路」包含貝楞變壓器(balanced-unbalanced transformer,balun transformer)以及匹配網路。「被動訊號濾波器」包含「陶瓷濾波器(ceramic filter)」以及「表面聲波(surface acoustic wave. SAW)濾波器」。
「第3圖」描繪在被動無線接收器100中之轉換訊號產生器108的實施例。轉換訊號產生器108產生致能以及撤銷在動態轉換電路106中之開關的轉換訊號(「第3圖」中之「轉換訊號產生器輸出」)。轉換訊號的頻率取自可變頻率震盪器304的輸出。可變頻率震盪器304的頻率被控制以及被穩定來提供整個系統的運作。為了提供必要的頻率控制與穩定，自動頻率合成器(frequency synthesizer) 302改進可變頻率震盪器304的運作。如果沒有這個頻率控制以及穩定，可變頻率震盪器304將受到自身頻率之準確性以及對時間、溫度、製造的變化性與不必要的干擾訊號等係數之穩定性的支配。自動頻率合成器302具有控制可變頻率震盪器304之輸出頻率及/或相位的準確性以及穩定性的能力，使得可變頻率震盪器304之輸出頻率及/或相位的準確性以及穩定性高於沒有自動頻率合成器302之自動頻率震盪器。自動頻率合成器302干擾可變頻率震盪器304使得頻率以及相位錯誤自動的被改正。在特定的實施例中，自動頻率合成器302有依據一個或多個控制訊號自動的調整為新頻率的能力。
轉換訊號產生器108也包含隔離模組306以及波形塑造模組308。隔離模組306將來自可變頻率震盪器304的轉換訊號與其他不需要的訊號(如被動電壓增益網路202的輸出訊號)以及其他雜訊(如致能波形塑造模組308所傳入之電力來源的干擾)來源隔離。波形塑造模組308塑造與轉換訊號相關的波形，例如波形的振幅、諧波內容、以及相位重疊的程度。有關實施隔離模組306以及波形塑造模組308的額外細節在本發明中將會被討論。
「第4圖」描繪轉換訊號產生器108中之相位固定迴路(phase locked loop)的實施例。表現在「第4圖」中的元件配置「第3圖」所描述之自動頻率合成器302以及可變頻率震盪器304的功能。相位/頻率偵測器402接收參考頻率訊號以及來自頻率分割器408的回饋訊號。參考頻率訊號係取自高準確度且穩定的頻率參考訊號(Fref)，例如來自晶體諧振震盪器(crystal resonator oscillator)的參考訊號。在運作中，相位/頻率偵測器402可能執行相位偵測或是頻率偵測。相位/頻率偵測器402的輸出被提供給產生震盪器控制訊號的迴路濾波器404。震盪器控制訊號被產生震盪器輸出訊號(Fout)的可變頻率震盪器406接收。震盪器輸出訊號也被提供給執行除以N之運算的頻率分割器408。頻率分割器408的輸出被提供給相位/頻率偵測器402做為輸入。
在「第4圖」的實施例中，運作在穩定狀態時，震盪器輸出訊號被定義為N倍的參考頻率訊號，也就是「Fout=N＊Fref」。頻率分割器408提供明確定義之可程式頻率模組N，其中，N可以為整數或分數。震盪器輸出訊號的頻率被頻率分割器408使用變化的N值來控制。
「第4圖」描繪特定的自動頻率合成器。其他的自動頻率合成器包含延遲固定迴路或頻率固定迴路。
「第5A圖」至「第5E圖」描繪包含於轉換訊號產生器中之執行隔離以及波形塑造之電路的幾個實施例。「第5A圖」說明執行隔離之緩衝器(buffer)502的例子。緩衝器502接收震盪器輸出訊號，並產生轉換訊號(如「第5A圖」中之「轉換訊號產生器輸出訊號」)。緩衝器502有執行「訊號隔離」、「訊號緩衝」、「訊號保護(shielding)」、以及「電力/接地分離」、「繞過(bypassing)」或「解耦合(decoupling)」等一個或多個功能的能力。
「第5B圖」說明以可選擇的緩衝器執行波形塑造之系統的實施例。波形塑造模組504接收震盪器輸出訊號，並產生轉換訊號(如「第5B圖」中之「轉換訊號產生器輸出訊號」)。一個或多個可選擇的緩衝器506以及508可能與波行塑造模組504的輸出及/或輸出耦合。波形塑造模組504擁有調節自身輸出訊號之各種特徵的能力，例如訊號振幅、訊號波形塑造、相位屬性以及時間屬性。此外，波形塑造模組504能夠提供下列的一個或多個功能：「訊號隔離」、「訊號緩衝」、「訊號保護」、以及「電力/接地分離」、「繞過」或「解耦合」。
「第5C圖」說明以可選擇的波形塑造以及可選擇的緩衝器執行頻率分離之系統的實施例。頻率分離器510接收震盪器輸出訊號，並產生轉換訊號(如「第5C圖」中之「轉換訊號產生器輸出訊號」)。可選擇的波形塑造模組512更可能修改轉換訊號產生器輸出訊號。此外，一個或多個可選擇的緩衝器514、516以及518可能耦合頻率分離器510的輸入及/或輸出。頻率分離器510提供頻率分割，例如在不同頻率運作的可變頻率分割器以及動態轉換電路，從而改善可變頻率震盪器以及動態轉換電路的隔離。
頻率分離器510能夠由頻率分割器、頻率混頻器或由頻率分割器與頻率混頻器的組合來實現。當頻率分離器510被可選擇的波形塑造模組512以及一個或多個緩衝器(例如514、516以及518)使用，系統更改善訊號隔離，並提供需要之訊號振幅、訊號波形塑造、以及訊號頻率、相位與時間屬性的控制。
「第5D圖」說明使用自動頻率調整、波形塑造、以及以頻率分離器與緩衝器進行隔離的完整轉換訊號產生器。「第5D圖」的實施例包含相位/頻率偵測器520、充電幫浦(charge pump) 522、可變頻率震盪器524、可變頻率分割器526、以及三角積分調變器(sigma-delta modulator) 528。其中，元件520、522、524、526以及528表現出一個實現自動頻率調整的鎖相迴路(phase-locked loop,PLL)。
緩衝器530接收可變頻率震盪器524的輸出訊號，並提供隔離可變頻率震盪器與轉換訊號產生器之輸出。固定頻率分割器532分割可變頻率震盪器524的輸出頻率，提供附加的隔離，以及產生如「第5E圖」所示之正交相位(quadrature phase)關係的四個輸出。來自波形塑造電路的邏輯閘(logic gate) 534、536、538以及540接收固定頻率分割器532的四個正交輸出，並產生四個正交相位關係不重疊的脈波(pulse)。在本發明中，許多被動動態轉換網路利用不重疊的脈波來提高性能。
「第6圖」描繪處理被接收之無線訊號之方法600的例子之流程圖。起出，無線訊號被天線接收(步驟602)。輸入電路接收無線訊號，並使接收的無線訊號處於良好狀態(步驟604)。輸入電路依據接收的無線訊號產生第一輸出訊號(步驟606)。轉換訊號產生器在一個採樣頻率上產生一個或多個控制一個或多個在動態轉換電路中之開關的控制訊號(步驟608)。動態轉換電路在第一輸出訊號上執行頻率轉換，藉以產生第二輸出訊號(步驟610)。第二輸出訊號之後會被傳送到利用第二輸出訊號的其他系統或元件。
「第7A圖」至「第7G圖」描繪數個可能包含在被動無線接收器中的輸入電路。這些輸入電路係為「第1圖」中之輸入電路104的例子。在本發明中，輸入電路具有多個屬性，例如輸入/輸出的性質(如：單端或是差動)、頻率選擇能力(如：寬帶、已調整的諧振、或已調整的非協振)、以及可達到的被動電壓增益。
「第7A圖」說明差動多分接頭電容諧振電路(differential tapped capacitor resonant circuit) 702，差動多分接頭電容諧振電路702係為已調整的諧振器，且能夠顯現被動電壓增益，其具有一個差動(differential)輸入(Vin )以及一個差動輸出(Vout )。差動多分接頭電容諧振電路702的中心頻率(fo )依據電感值L以及電容C1 與C2 的系列組合來計算。中心頻率(fo )由以下的方程式得出：
增加C2 到C1 的相對規模能夠讓特定的頻率、差動多分接頭電容諧振電路702的增益、以及電路的品質因子(Q)增加。包含諧振器的損失以及輸入源的阻抗的電路模型用來計算差動多分接頭電容諧振電路702的電壓增益(Av )，輸出阻抗(Ro )以及雜訊因子(F)。「第7B圖」說明一個電路模型的例子。在差動多分接頭電容諧振電路702的實施例中，輸入源的電阻(RS )以及電容的串聯電阻(series resistance)(RL )係主要的損失來源。在其他實施例中，在電容中的內部損失可能是很大的。為了簡化以下的方程式，定義一個包含由輸入源電阻(RS )所提供之損失相等的電容品質因子(QC )。電容品質因子(QC )的值由以下方程式被計算：
其中，ω係角頻率(radian frequency)。差動多分接頭電容諧振電路702之輸出阻抗是真實的諧振(例如沒有想像中的元件)，其可以由以下的方程式計算：
差動多分接頭電容諧振電路702的電壓增益(Av )係為頻率的函數，且在網路的中心頻率下具有最大值：
差動多分接頭電容諧振電路702的雜訊因子(F)在中心頻率下可以由以下的方程式計算：
因此，雜訊因子增加更高的電感品質因子。同樣的，電壓增益有助於更高的電感品質因子以及更高的電感值。本發明所提之其他的諧振器LC網路的類似特色在於依賴電感以及品質因子。差動多分接頭電容諧振電路702能夠被結合到積體電路或是其他的元件中。差動多分接頭電容諧振電路702能夠調整範圍廣泛之頻率以及電壓增益。差動多分接頭電容諧振電路702的其他實施例提供單端輸入/輸出替代差分輸入/輸出，或是能夠提供單端到差分的轉換。
「第7C圖」說明關聯一個「π型網路(pi-network)」以及一個「LC陷波器(LC trap)」之電路704的實施例。電路704具有一個單端輸入(Vin )以及一個單端輸出(Vout )，電路704係一個已調整的諧振器，且能夠顯現被動電壓增益。電路704的「π型網路」部分，包含電感L1 以及電容C1 與C2 。電路704的「LC陷波器」部分，包含電感L2 以及電容C3 。LC陷波器的功能係為急劇帶阻濾波器(sharp bandstop filter)，其通常係放置在比通帶(passband)更高的頻率，且往往在通帶的諧波(harmonics)上。LC限波器所提供的阻帶(stopband)係在電感L2 以及電容C3 之串聯諧振器頻率的中心。在其他的實施例中，多個LC限波器可能與電路輸入連接。
若電路的串聯諧振係在比通帶更高的頻率，則當頻率係在通帶之內，LC陷波器將表現與電容C2 並聯之電容的阻抗，因此，會影響通頻的中心頻率。電路704能夠調整範圍廣泛的頻率以及電壓增益，以及在LC陷波器之諧振頻率的鄰近區域提供已增加的抑制(rejection)。
「第7D圖」說明關聯寬帶貝楞升壓變壓器(wideband balun step-up transformer)之電路706的實施例。電路706具有一個單端輸入(Vin )以及一個差動輸出(Vout )。電路706係為寬帶而不是調整過的，且可能提供顯現電壓增益。電路706的電壓增益係依據與變壓器708相關之比n:1決定。電路706在需要差動輸出的寬帶應用中特別有用。電路706能夠在差動輸出被動電路中被單獨的或組合使用，例如在「第7A圖」所顯示的差動多分接頭電容諧振電路702。
「第7E圖」說明關聯多分接頭電容機電諧振器(tapped capacitor electro-mechanical resonator)之電路710的實施例。電路710具有一個單端輸入(Vin )以及一個單端輸出(Vout )，電路710係已調整的諧振器，且能夠顯現電壓增益。電路710具有兩個諧振模式：串聯諧振模式以及並聯諧振模式。電路710的通帶係電路710之並聯諧振模式的中心，在那裡可以實現電壓增益。並聯諧振稍微比串聯諧振更高頻。串聯諧振係依據LS 以及CS 的值計算，而並聯諧振係依據LS 、CS 以及CP 的值計算。電路710包含一個機電諧振器712。電容C1 以及C2 能夠在通帶的範圍內被調整到與網路的電壓增益一致，以及能夠提供諧振頻率的微調(fine-trimming)。由於電路710的頻率並未寬到可調整，且電路710在急劇抑制(steep rejection)的阻帶中具有窄的以及穩定的通帶，因此，電路710在窄帶或固定頻率的應用特別有用。
當使用寬到可調整的輸入電路時，例如「第7A圖」以及「第7B圖」所顯示的輸入電路，輸入電路會為了最理想的效能而自動偵測並調整通帶的中心頻率。在「第7E圖」所示之實施例中，會在輸入電路中創造一個震盪器，並在預先決定之時間的參考週期，例如時鐘信號(clock signal,CLK)發生時計算該震盪器的循環(cycle)數，藉以計算中心頻率。中心頻率接著依據致能或禁能在電路中的開關電容被調整，直到需要參考週期的循環計數被獲得。該震盪器之產生、偵測以及頻率調整係週期性的與離線的校準(calibration)，例如在接收器沒有接收資料時。在校準的期間，震盪器720的主動核心(active core)在其固有諧振(natural resonance)上連接到諧振被動網路藉以引起震盪。計數器722增加與震盪器之頻率成比例的數字輸出。頻率校準有限狀態機(frequency calibration finite state machine) 724執行校準演算法，該校準演算法係反覆的比較在時間間格中由時鐘訊號(CLK)的已知頻率被建立的計算值，以及調整電容726與728，直到收斂為可以接受的頻率。
「第7G圖」描繪「第2圖」所提之訊號強度測定系統210以及增益控制模組204的實施例。訊號強度測定系統210以及增益控制模組204的用途為控制被線性需求設定之被動電壓增益這樣的輸出訊號電壓水平低於預定的門檻值。輸出訊號的頂值電壓(peak voltage)水平係由執行短暫的週期性校準來偵測，例如在接收時開始。頂值電壓水平使用RF頂值偵測器730來測定，並使用主動電壓比較器732與最大需求電壓水平進行比較。被動接收器網路的增益及其輸出之訊號振幅水平接著被連接到被動諧振網路的可變電阻734改變。降低電阻增加有效減少其電壓增益之被動網路的損失。振幅控制有限狀態機(amplitude control finite state machine) 736執行校準演算法，該校準演算法根據電壓比較器之輸出連續改變電阻，直到趨近於可以接受的頂值電壓水平。「第7G圖」中之諧振網路的電壓增益也能夠依據多個成比例的電容C1 以及C2 被調整，但是這樣的增益調整的方法可能會導致網路的中心頻率產生變動。
「第8A圖」至「第10B圖」描繪動態轉換電路以及與其相關之採樣時間波形圖(sampling clock waveform)的幾個實施例。動態轉換電路的功能為產生由輸入電路所接收的訊號之頻率轉換版本的輸出訊號。動態轉換電路可能提供其他的訊號處理功能，例如大量破壞、電壓增益、以及離散或連續的時間模擬濾波。動態轉換電路使用一個或多個開關以及電容(包含內含的或是外部的)執行上述的功能。開關係由轉換訊號產生器所產生之訊號致能或禁能。在特定的實施例中，動態轉換電路係被實現在積體電路中，該些積體電路的開關係由使用積體金屬板電容(integrated metal plate capacitor)實現的N通道金屬氧化半導體(negative-channel metal-oxide semiconductor,NMOS)或P通道金屬氧化半導體(positive-channel metal-oxide semiconductor,NMOS)、場效應電晶體(field-effect transistor,FET)、或是NMOS與PMOS的組合，以及電容所組成。
「第8A圖」說明被動轉換混頻器電路802的實施例。被動轉換混頻器電路802具有一個單端輸入(Vin )以及一個差動輸出(Vout )。被動轉換混頻器電路802使用被波形驅動的兩個開關S1 與S2 ，以及兩個電容C1 與C2 。被動轉換混頻器電路802的採樣頻率fclk 依據以下的方程式被計算：
fclk =1/Tclk
其中，Tclk 為與一個循環相關的時間。被動轉換混頻器電路802將採樣頻率周圍之頻率的頻譜(spectrum)轉換為中心在0赫茲(Hz)的頻譜。如「第8B圖」所示，係獲得每個Tclk 的兩個樣本，以及在電容C1 與C2 上，被動轉換混頻器電路802於兩樣本之間的不同輸出。採樣的操作係由來源與電容在輸出時的阻抗而產生之受限的頻帶。因此，來自採樣頻率的訊號具有更低的電壓增益之輸出。「第8B圖」中所示之採樣時鐘波形係非重疊的，且其造成開關的開啟或關閉。為了避免性能下降，被動轉換混頻器電路802需要S1 與S2 為非重疊的波形。S1 與S2 的重疊將在兩個被儲存於電容C1 與C2 上之不同的獨立樣本間產生有效的短路，因此，輸出訊號的振幅會減少。因此，S1 與S2 的工作循環(duty-cycle,D)應該保持低於1/2，藉以避免重疊。
「第8C圖」說明被動轉換混頻器電路810的一個實施例，被動轉換混頻器電路810帶有方便描述被動轉換混頻器電路810之電壓增益與雜訊效能之近似模型的電阻。被動轉換混頻器電路810的輸入係由帶有源電阻(RS )的電壓源所驅動，且混頻器的每個開關包含一個串聯的電阻(RSW )，藉以做為開關之「導通電組(on-resistance)」的模型。被動轉換混頻器電路810依據工作循環(D)的值，提供高於6dB的電壓增益，其中，工作循環(D)與如「第8D圖」所示之驅動波形S1 與S2 相關。被動轉換混頻器電路810的電壓增益(Av )係依據sinc函數大概的被描述，其中，工作循環(D)係S1 與S2 的工作循環。因此，電壓增益(Av )構成之開關的電阻以及驅動波形S1 與S2 的振幅大致上獨立。在工作循環(D)趨近於0時，電壓增益(Av )能達到其最大值：2V/V(或6dB)，且在工作循環(D)趨近於1/2時，電壓增益(Av )趨近於其最小值：2/π。
被動轉換混頻器電路810的雜訊效能係依賴RSW 以及RS 。被動轉換混頻器之全部輸出雜訊密度(在V2 /Hz)係依據以下的方程式被提供：
被動轉換混頻器電路810的雜訊係數(noise factor,F)係依據以下的方程式被提供：
當工作循環(D)為0.375(D=0.375)時，被動轉換混頻器電路810的雜訊係數(F)為最小值。與被動轉換混頻器電路810有關之基本的電壓增益以及雜訊效能的交換係依據前述之包含RSW 、RS 以及D的方程式而獲得。雜訊係數依據工作循環(D)的適當選擇以及讓RSW 比RS 小很多而被縮到最小。因此，高來源電阻以及低開關電阻的組合係有益於減少雜訊係數。特別是，減少開關電阻的技術水平連續改善雜訊效能。在本發明中所述的其他被動轉換混頻器之拓僕的特徵為類似的交換。
當被動轉換混頻器電路810直接被天線使用真實的阻抗驅動，則在前述之兩個方程式中，RS 能夠被設定為天線的阻抗。或是若被動轉換混頻器的輸入係由使用被調整為fclk 之中心頻率的諧振LC網路所驅動，則RS 能夠在諧振時，依據LC網路之輸出阻抗的真實部分來逼近。
「第9A圖」說明複雜輸出之被動轉換混頻器電路902的實施例。被動轉換混頻器電路902具有一個差動輸入(Vin )以及一個差動輸出(Vout )。被動轉換混頻器電路902包含兩個差動輸入/輸出混頻器，一個被標記為I，另一個被標記為Q。動轉換混頻器電路902的採樣頻率係fclk ，且每個Tclk 提供給複雜的輸出I以及Q，藉以獲得四個樣本。輸出I通常被稱為「真實輸出訊號」，輸出Q通常被稱為「虛構輸出訊號」。輸出I係跨越電容C1 進行測量，輸出Q係跨越電容C2 進行測量。
由於被動轉換混頻器電路902具有一個差動輸入以及一個差動輸出，被動轉換混頻器電路902在輸入以及其他來源(如基底雜訊)產生時，大致上不受共模干擾(common-mode interference)。此外，被動轉換混頻器電路902能夠不採用明顯非線性的失真，而容許輸入訊號高於如「第8A圖」所示之電路的電壓振幅的兩倍。由於具有高於每個訊號近3dB之聯合訊噪比(signal-to-noise ratio,SMR)之複雜輸出I與Q的產生，被動轉換混頻器電路902也能夠達到比被動轉換混頻器電路802較低的雜訊係數。然而，被動轉換混頻器電路902的最大電壓增益被限制在0dB。「第9B圖」說明被標記為S1 、S2 、S3 以及S4 的四個採樣時鐘波形控制被動轉換混頻器電路902中的八個開關。在「第9B圖」中的四個採樣時鐘波形為非重疊的，藉以避免被動轉換混頻器電路902的效能下降。因為被動轉換混頻器電路902使用四個非重疊的相位，所以工作循環(D)應該小於1/4。
「第10A圖」說明具有多個複雜輸出以及正的被動電壓增益之被動混頻器電路1002的實施例。被動混頻器電路1002具有一個差動輸入訊號(Vin )以及一個差動輸出訊號。被動混頻器電路1002的採樣頻率係為fclk ，且每個Tclk 提供給複雜的輸出I以及Q，藉以獲得四個樣本。「第10B圖」說明被標記為S1 、S2 、S3 以及S4 的四個採樣時鐘波形控制被動混頻器電路1002中的八個開關。在「第10B圖」中的四個採樣時鐘波形為非重疊的，藉以避免被動混頻器電路1002的效能下降。因為被動混頻器電路1002使用四個非重疊的相位，所以工作循環(D)應該小於1/4。與被動轉換混頻器電路902相似的，被動混頻器電路1002提供不受共模干擾以及低實現複雜度的效益，且具有增加6dB之實際電壓增益的額外效益。被動混頻器電路1002的實際電壓增益產生自被儲存在分離之電容上且由時鐘訊號之每一個相位上收集的樣本，安排電路的輸出係收集自不同路徑(如I以及Q)之兩樣本的連續時間之電壓總合。因此，當Q輸出為在相位S2 以及S4 之期間被收集之樣本的電壓總合時，I輸出係在相位S1 以及S3 之期間被收集之樣本的電壓總合。
「第10C圖」說明具有多個複雜輸出以及可程式化電壓增益的被動混頻器電路1004。被動混頻器電路1004依靠被標記為G之輸入控制訊號的狀態提供兩個操作的模式。當輸入控制訊號(G)為高電位(high)時，被動混頻器電路1004的功能等效於「第10A圖」中之被動混頻器電路1002，其提供高於6dB的實際電壓增益。當輸入控制訊號(G)為低電位(low)時，被動混頻器電路1004的功能等效於「第9A圖」中之被動轉換混頻器電路902，其提供最大值為0dB的電壓增益。在被動混頻器電路1004中之可程式化電壓增益的內容可能提高接收器動態範圍。「第10D圖」說明被標記為S1 、S2 、S3 以及S4 的四個採樣時鐘波形控制被動混頻器電路1004中的八個開關。
「第11圖」說明包含一個互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)積體電路(integrated circuit,IC)之被動無線接收器的實施例。在此將描述虛線1102所形成之區域內所表示的各種元件以及電路。
在此描述的各種元件以及電被表現在「第11圖」中，例如被動輸入電路、動態轉換電路、以及轉換訊號產生器。在「第11圖」的實施例中，被動輸入電路包含被動匹配網路1106、貝愣變壓器1108、寄生連接線電感(parasitic bondwire inductor,Lbw) 1110、靜電放電(Electro Static Discharge,ESD)保護元件1112、差動LC陷波器1114(Lt 與Ct 的組合)、差動多分接頭電容諧振電路1116、以及自動頻率校正與振幅控制迴路1118。
被動匹配網路1106幫助匹配天線1104以及貝愣變壓器1108間之需求的阻抗。貝愣變壓器1108提供單端輸入至差動輸出訊號的精準轉換，且也可能拋棄超出頻帶之不需要的RF訊號。寄生連接線電感1110明確的顯示出其影響整個被動網路的特徵。靜電放電保護元件1112預防對設備造成永久性損壞的靜電放電事件。靜電放電保護元件1112以附加的電容(以及小範圍的損失)增加C2 的整體價值。差動LC陷波器1114提供在自然諧振頻率附近拋棄不需要的RF訊號。LC陷波器諧振頻率高於所需要之RF訊號頻帶，其有效的增加附加電容C2 的整體價值(在接近所需之RF訊號頻帶的頻率上)。差動多分接頭電容諧振電路1116大致上提供RF電壓增益、低雜訊係數、高選擇性以及高線性度(linearity)。自動頻率校正與振幅控制迴路1118提供被動網路諧振頻率以及增益的精準控制，藉以在計算增益、選擇性以及線性度時提供被動輸入電路強健的與更好的效能。「第11圖」所示之轉換訊號產生器包含鎖相迴路1120、緩衝器1122、固定頻率分割器1124以及波形塑造電路1126。在「第5D圖」先前的說明中，轉換訊號產生器產生四個正交相位關係為非重疊的脈波藉以驅動動態轉換電路。「第11圖」所示之動態轉換電路應用先前所述之被動混頻器電路1002的NMOS。「第11圖」所示之區塊1130表示可能被用來處理與數位化被動無線接收系統的輸出訊號之傳統模擬基帶電路(analog baseband circuitry)的特定應用。
「第11圖」所示之被動無線接收器達到大致的RF增益，高線性度、低雜訊、以動態轉換電路進行頻率轉換、以及過濾動態轉換電路的輸出，來自天線的所有被動訊號路徑由接收器輸入持續到動態轉換電路輸出。
當提供相似的功能以及效能(例如雜訊係數、動態範圍、干擾免疫力)時，在此所揭露之系統與方法的實施例幫助比較低功率系統與傳統的接收器系統。依據採用開關以及其他被動元件的損失所達成的靈敏度是有限的，達成的靈敏度在製造過程中可能很好被控制。再者，由於技術水平讓CMOS開關的通道長度變小，採用CMOS開關的損失以及致能與撤銷CMOS開關所需的功率消耗縮小。由一分貝壓縮點(P1dB )或三階擷取點(IP3)所測量之被動無線接收器的線性度，主要可能依據驅動動態主換電路之轉換訊號的振幅而被限制，且可能遠勝使用採用固有非線性主動元件以擴大及/或轉換RF訊號之頻率的傳統接收器。另外，由於訊號路徑的被動性，可達成之被動無線接收器的動態範圍大致上由系統功率損耗中分離，與傳統的接收器系統不同。此外，部分的實施例可能一起使用一個傳統的訊號處理技術。例如，一個實施例可能包含本發明所提之被動無線接收器系統以及提供基帶訊號處理的傳統低頻元件。因被動無線接收器所產生之傳統基帶電路的額外功率損耗是非常小的，由於其操作的低頻以及其對系統雜訊係數的影響依據由被動無線接收器系統所提供之電壓增益的方塊而減少。
雖然本發明所提之元件與模組以特定的排列被表示以及描述，元件以及模組的排列可能被修改藉以在不同的方法中處理訊號。在其他的實施例中，一個或多個附加的元件或模組可能被加入本發明所提之系統中，且一個或多個元件或模組可能由本發明所提之系統中移除。其他的實施例可能結合兩個或多個本發明所提的於件或模組為一個元件或模組。
雖然本發明所揭露之實施方式如上，惟所述之內容並非用以直接限定本發明之專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露之精神和範圍的前提下，對本發明之實施的形式上及細節上作些許之更動潤飾，均屬於本發明之專利保護範圍。本發明之專利保護範圍，仍須以所附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．被動無線接收器
102．．．天線
104．．．輸入電路
106．．．動態轉換電路
108．．．轉換訊號產生器
202．．．被動電壓增益網路
204．．．增益控制模組
206．．．頻率控制模組
208．．．頻率測定系統
210．．．訊號強度測定系統
302．．．自動頻率合成器
304．．．可變頻率震盪器
306．．．隔離模組
308．．．波形塑造模組
402．．．相位/頻率偵測器
404．．．迴路濾波器
406．．．可變頻率震盪器
408．．．頻率分割器
502．．．緩衝器
504．．．波形塑造模組
506．．．緩衝器
508．．．緩衝器
510．．．頻率分離器
512．．．波形塑造模組
514．．．緩衝器
516．．．緩衝器
518．．．緩衝器
520．．．相位/頻率偵測器
522．．．充電幫浦
524．．．可變頻率震盪器
526．．．可變頻率分割器
528．．．三角積分調變器
530．．．緩衝器
532．．．固定頻率分割器
534．．．邏輯閘
536．．．邏輯閘
538．．．邏輯閘
540．．．邏輯閘
600．．．方法
702．．．差動多分接頭電容諧振電路
704．．．電路
706．．．電路
708．．．變壓器
710．．．電路
712．．．機電諧振器
720．．．震盪器
722．．．計數器
724．．．頻率校準有限狀態機
726．．．電容
728．．．電容
730．．．RF頂值偵測器
732．．．主動電壓比較器
734．．．可變電阻
736．．．振幅控制有限狀態機
802．．．被動轉換混頻器電路
810．．．被動轉換混頻器電路
902．．．被動轉換混頻器電路
1002．．．被動混頻器電路
1004．．．被動混頻器電路
1102．．．虛線
1104．．．天線
1106．．．被動匹配網路
1108．．．貝愣變壓器
1110．．．寄生連接線電感
1112．．．靜電放電保護元件
1114．．．差動LC陷波器
1116．．．差動多分接頭電容諧振電路
1118．．．自動頻率校正與振幅控制迴路
1120．．．鎖相迴路
1122．．．緩衝器
1124．．．固定頻率分割器
1126．．．波形塑造電路
1130．．．區塊(模擬基帶電路)
步驟602　天線接收無線訊號
步驟604　輸入電路接收無線訊號並使接收的無線訊號處於良好狀態
步驟606　輸入電路依據接收的無線訊號產生第一輸出訊號
步驟608　轉換訊號產生器在採樣頻率上產生控制動態轉換電路的控制訊號
步驟610　動態轉換電路在第一輸出訊號上執行頻率轉換，藉以產生第二輸出訊號
第1圖為本發明所提之被動無線接收器之功能區塊圖。
第2圖為本發明實施例所提之包含於被動無線接收器中之輸入電路。
第3圖為本發明實施例所提之包含於被動無線接收器中之轉換訊號產生器。
第4圖為本發明實施例所提之包含於轉換訊號產生器中之鎖相迴路。
第5A-5E圖為本發明實施例所提之包含於轉換訊號產生器中之執行隔離與波形塑造之電路。
第6圖為本發明所提之處理已接收之無線訊號之方法流程圖。
第7A-7G圖為本發明實施例所提之能夠包含於被動無線接收器中之輸入電路。
第8A-10D圖為本發明實施例所提之動態轉換電路以及驅動動態轉換電路之相關時鐘波形。
第11圖為本發明實施例所提之包含CMOS積體電路之被動無線接收器。
104．．．輸入電路
202．．．被動電壓增益網路
204．．．增益控制模組
206．．．頻率控制模組
208．．．頻率測定系統
210．．．訊號強度測定系統

Claims (37)

  1. 一種無線接收器系統，係用以實現被動訊號程序及傳送一輸出資料，該輸出資料之功率主要由所接收之一輸入訊號之功率所組成，該無線接收器系統至少包含：一輸入電路，用以接收該輸入訊號並產生一第一輸出訊號，該輸入電路包含一被動網路，該被動網路用以決定該輸入訊號；一動態轉換電路，用以在該第一輸出訊號上進行頻率轉換，其中該動態轉換電路包括複數個採樣開關(sampling switch)；及一轉換訊號產生器，用以驅動(drive)該動態轉換電路，並透過一採樣頻率(sampling frequency)致能與撤銷該動態轉換電路之該複數個採樣開關，該採樣頻率係由一頻率控制電路所控制使其穩定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係包含一諧振電路(resonator circuit)，用以在該動態轉換電路程序前決定已接收之一輸入訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之無線接收器系統，其中該諧振電路係被選自包含使用在晶片內外(on-chip or off-chip)或介於該諧振電路與其外部環境間之介面(interface)的電感、電容與電阻的網路、晶片內或外的機電(electromechanical)元件、電磁諧振器(electromagnetic resonator)、電磁散熱器(electromagnetic radiator)、調諧天線(tuned antenna)、及晶片內或外的傳輸線網路之群組。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係包含一貝楞電路(balanced-unbalanced circuit,balun circuit)，用以在該動態轉換電路程序前決定已接收之一輸入訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之無線接收器系統，其中該貝楞電路係被選自包含使用在晶片內外或介於該諧振電路與其外部環境間之介面的電感、電容與電阻的網路、晶片內或外的傳輸線網路、磁耦合線圈(magnetically coupled coils)、表面聲波(surface acoustic wave)裝置、及陶瓷(ceramic)裝置之群組。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係包含陶瓷電路(ceramic circuit)、諧振貝楞電路(resonator balun circuit)、非諧振貝楞電路及表面聲波濾波器(filter)其中之一，用以在該動態轉換電路程序前決定已接收之一輸入訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係包含一匹配網路，用以在該動態轉換電路程序前決定已接收之一輸入訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之無線接收器系統，其中該匹配網路係被選自包含使用在晶片內外或介於該諧振電路與其外部環境間之介面的電感、電容與電阻的網路、及晶片內或外的傳輸線網路之群組。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該輸入訊號之功率係由一天線獲得。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動 網路係用以提供電壓增益(gain)。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係用以提供頻率選擇能力(frequency selectivity)。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係用以提供單端差動訊號轉換(single-ended-to-differential signal conversion)。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係用以提供阻抗匹配。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該被動網路係用以提供阻抗轉換。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，更包含一頻率校準(calibration)電路，用以調整該被動網路的頻率響應(frequency response)以改進效能。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，更包含一增益控制電路，用以調整該被動網路的該電壓增益。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該動態轉換電路係一交換類比電路區塊，用以取樣該輸入電路的該輸出訊號，及實現被動訊號程序與頻率轉換。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該轉換訊號產生器係用以設定對應該動態轉換電路之該採樣頻率。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該頻率控制電路係一自動頻率合成器，用以控制該動態轉換電路之該採樣頻率。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該轉換訊號產生器更包含： 一自動頻率合成電路，用以控制一可變頻率震盪器(variable oscillator)，藉以提供一可變頻率震盪器輸出訊號；一波形塑造電路(waveform shaping circuit)，用以決定該第一輸出訊號；及一隔離電路，用以由該波形塑造電路及其他干擾訊號中隔離出該可變頻率震盪器於該動態轉換電路之輸入端中。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該動態轉換電路係用以實現類比訊號程序。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該動態轉換電路係用以實現訊號過濾(filter)。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該動態轉換電路係用以實現訊號總合(signal summation)。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該動態轉換電路係用以實現訊號抽取(signal decimation)。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該動態轉換電路係用以提供可程式化的電壓增益。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該動態轉換電路主要係以開關及電容實現。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該輸入電路更用以操作頻率及增益控制。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該轉換訊號產生器更用以抵制由於輸入訊號的寄生耦合所產生的衰敗。
  29. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收器系統，其中該轉換訊號產生器更用以操作波形塑造及時間，藉以避免相位間的 重疊。
  30. 一種無線接收器，該無線接收器至少包含：一輸入電路，用以接收一輸入訊號並產生一第一輸出訊號，該輸入電路包含一被動網路，該被動網路用以決定該輸入訊號，該被動網路包含一諧振電路，該諧振電路係選自包含使用在晶片內外或介於該諧振電路與其外部環境間之介面的電感、電容與電阻的網路、晶片內或外的機電元件、電磁諧振器、電磁散熱器、調諧天線、及晶片內或外的傳輸線網路之群組；一動態轉換電路，用以在該第一輸出訊號上進行頻率轉換，其中該動態轉換電路包括複數個採樣開關(sampling switch)；及一轉換訊號產生器，用以驅動該動態轉換電路，並透過一採樣頻率致能與撤銷該動態轉換電路之該複數個採樣開關，該採樣頻率係由一頻率控制電路所控制使其穩定。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之無線接收器，其中該被動網路係用以提供電壓增益。
  32. 如申請專利範圍第30項所述之無線接收器，其中該被動網路係用以提供頻率選擇能力。
  33. 如申請專利範圍第30項所述之無線接收器，其中該被動網路係用以提供單端差動訊號轉換。
  34. 如申請專利範圍第30項所述之無線接收器，其中該被動網路係用以提供阻抗匹配。
  35. 一種無線接收方法，該方法至少包含下列步驟：接收一無線訊號； 使用一被動網路處理該無線訊號，其中，處理該無線訊號包含決定該無線訊號；依據被決定之該無線訊號產生一第一輸出訊號；產生多個控制訊號用以控制一動態轉換電路之複數個採樣開關於一採樣頻率中；穩定該些控制訊號；處理該第一輸出訊號，藉以實現在該第一輸出訊號上進行頻率轉換並產生一第二輸出訊號；及應用該些控制訊號，藉以驅動該動態轉換電路致能及撤銷該動態轉換電路之該複數個採樣開關。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之無線接收方法，其中該處理該無線訊號之步驟係包含提供電壓增益給該無線訊號之步驟。
  37. 如申請專利範圍第35項所述之無線接收方法，其中，其中該處理該無線訊號之步驟係包含提供頻率選擇能力給該無線訊號之步驟。
TW098141472A 2008-12-05 2009-12-04 無線接收器、無線接收器系統及其方法 TWI502902B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/329,403 US8086208B2 (en) 2008-12-05 2008-12-05 Passive wireless receiver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201042928A TW201042928A (en) 2010-12-01
TWI502902B true TWI502902B (zh) 2015-10-01

Family

ID=42231632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098141472A TWI502902B (zh) 2008-12-05 2009-12-04 無線接收器、無線接收器系統及其方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8086208B2 (zh)
EP (1) EP2374058B1 (zh)
JP (1) JP5687630B2 (zh)
KR (1) KR101617908B1 (zh)
CN (1) CN102292703B (zh)
TW (1) TWI502902B (zh)
WO (1) WO2010065659A1 (zh)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI390699B (zh) * 2008-01-31 2013-03-21 Realtek Semiconductor Corp 具有靜電保護功能之網路通訊裝置
US8669871B2 (en) * 2009-11-13 2014-03-11 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Implementation of on-off passive wireless surface acoustic wave sensor using coding and switching techniques
US9270353B2 (en) 2011-08-04 2016-02-23 Warren Grossman Communication system for spatially-encoded wireless communications
TWI488466B (zh) * 2012-04-17 2015-06-11 Acer Inc 手持式電子裝置
US9246436B2 (en) 2012-07-16 2016-01-26 Linear Technology Corporation Low power radio receiver
US9866197B2 (en) 2013-06-06 2018-01-09 Qorvo Us, Inc. Tunable RF filter based RF communications system
US9871499B2 (en) 2013-03-15 2018-01-16 Qorvo Us, Inc. Multi-band impedance tuners using weakly-coupled LC resonators
US9780756B2 (en) 2013-08-01 2017-10-03 Qorvo Us, Inc. Calibration for a tunable RF filter structure
US9899133B2 (en) 2013-08-01 2018-02-20 Qorvo Us, Inc. Advanced 3D inductor structures with confined magnetic field
US9859863B2 (en) 2013-03-15 2018-01-02 Qorvo Us, Inc. RF filter structure for antenna diversity and beam forming
US9685928B2 (en) 2013-08-01 2017-06-20 Qorvo Us, Inc. Interference rejection RF filters
US9294045B2 (en) 2013-03-15 2016-03-22 Rf Micro Devices, Inc. Gain and phase calibration for closed loop feedback linearized amplifiers
US9755671B2 (en) 2013-08-01 2017-09-05 Qorvo Us, Inc. VSWR detector for a tunable filter structure
US9628045B2 (en) 2013-08-01 2017-04-18 Qorvo Us, Inc. Cooperative tunable RF filters
US9774311B2 (en) 2013-03-15 2017-09-26 Qorvo Us, Inc. Filtering characteristic adjustments of weakly coupled tunable RF filters
US9825656B2 (en) 2013-08-01 2017-11-21 Qorvo Us, Inc. Weakly coupled tunable RF transmitter architecture
US9705478B2 (en) 2013-08-01 2017-07-11 Qorvo Us, Inc. Weakly coupled tunable RF receiver architecture
US9800282B2 (en) * 2013-06-06 2017-10-24 Qorvo Us, Inc. Passive voltage-gain network
US9780817B2 (en) 2013-06-06 2017-10-03 Qorvo Us, Inc. RX shunt switching element-based RF front-end circuit
US9966981B2 (en) 2013-06-06 2018-05-08 Qorvo Us, Inc. Passive acoustic resonator based RF receiver
US9705542B2 (en) 2013-06-06 2017-07-11 Qorvo Us, Inc. Reconfigurable RF filter
US9496840B2 (en) 2014-05-16 2016-11-15 Linear Technology Corporation Radio receiver
CN104052410B (zh) * 2014-06-27 2019-08-30 京信通信系统（中国）有限公司 高效率线性功放系统及其实现方法
CN104809944B (zh) * 2015-04-21 2017-06-06 中国人民解放军海军工程大学 一种正交接收机综合实验装置
US10796835B2 (en) 2015-08-24 2020-10-06 Qorvo Us, Inc. Stacked laminate inductors for high module volume utilization and performance-cost-size-processing-time tradeoff
US9748993B2 (en) * 2015-09-08 2017-08-29 Mediatek Inc. Radio frequency receiver front-end with gain control capability as well as improved impedance matching control capability
US11139238B2 (en) 2016-12-07 2021-10-05 Qorvo Us, Inc. High Q factor inductor structure
US10903791B2 (en) * 2017-02-11 2021-01-26 Mumec, Inc. Super-regenerative transceiver with improved frequency discrimination
EP3404425A1 (en) * 2017-05-18 2018-11-21 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Dynamic probe, dynamic measurement system and method for probing a dynamic data signal
CN110231614B (zh) * 2019-07-05 2024-01-26 电子科技大学 基于无源变频的微波测距系统
KR102250843B1 (ko) * 2019-10-11 2021-05-11 쓰리에이로직스(주) 오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터와 이를 포함하는 시스템
US11750166B2 (en) 2021-01-13 2023-09-05 Marvell Asia Pte. Ltd. Method and device for high bandwidth receiver for high baud-rate communications
US11309904B1 (en) 2021-02-24 2022-04-19 Marvell Asia Pte Ltd. Method and device for synchronization of large-scale systems with multiple time interleaving sub-systems
US20240040406A1 (en) * 2021-12-17 2024-02-01 Rakuten Mobile, Inc. Physical network function device access control

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050164669A1 (en) * 2004-01-28 2005-07-28 Axiom Microdevices, Inc. High dynamic range time-varying integrated receiver for elimination of off-chip filters
US20080181340A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Silicon Laboratories, Inc. Spur Rejection Techniques for an RF Receiver

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125495A (ja) * 1994-10-20 1996-05-17 Asahi Kasei Micro Syst Kk アナログ入力選択回路
US5742213A (en) 1995-09-14 1998-04-21 Vari-L Company, Inc. Unbalanced to balanced high impedance ratio wideband transformer circuit
US6653885B2 (en) 2001-05-03 2003-11-25 Peregrine Semiconductor Corporation On-chip integrated mixer with balun circuit and method of making the same
US7203472B2 (en) 2002-03-15 2007-04-10 Nokia Corporation Method and apparatus providing calibration technique for RF performance tuning
US7248850B2 (en) * 2002-12-10 2007-07-24 Nanoamp Solutions, Inc. Passive subharmonic mixer design
US7356317B2 (en) * 2004-07-14 2008-04-08 Silicon Storage Technology, Inc. Adaptive-biased mixer
CA2524751C (en) 2004-10-27 2009-12-29 Synergy Microwave Corporation Passive reflection mixer
KR100777188B1 (ko) * 2006-11-30 2007-11-19 (주)카이로넷 발룬을 내장한 알에프 리시버, 알에프 트랜시버 및다중입출력 알에프 트랜시버
US7599675B2 (en) * 2006-12-12 2009-10-06 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for receiving radio frequency signals
JP2008160672A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Sony Corp ミキサ回路の入力回路
US7865164B2 (en) * 2007-09-27 2011-01-04 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods for downconverting radio frequency signals
US7899426B2 (en) * 2007-10-30 2011-03-01 Qualcomm Incorporated Degenerated passive mixer in saw-less receiver

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050164669A1 (en) * 2004-01-28 2005-07-28 Axiom Microdevices, Inc. High dynamic range time-varying integrated receiver for elimination of off-chip filters
US20080181340A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Silicon Laboratories, Inc. Spur Rejection Techniques for an RF Receiver

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cook, B.W.; Berny, A.; Molnar, A.; Lanzisera, S.; Pister, K.S.J., "Low-Power 2.4-GHz Transceiver With Passive RX Front-End and 400-mV Supply," Solid-State Circuits, IEEE Journal of , vol.41, no.12, pp.2757,2766, Dec. 2006(2006/12/01)doi:10.1109/JSSC.2006.884801 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR101617908B1 (ko) 2016-05-03
CN102292703A (zh) 2011-12-21
JP2012511281A (ja) 2012-05-17
TW201042928A (en) 2010-12-01
CN102292703B (zh) 2015-06-17
EP2374058A4 (en) 2014-01-01
WO2010065659A1 (en) 2010-06-10
EP2374058A1 (en) 2011-10-12
US20100144305A1 (en) 2010-06-10
US8086208B2 (en) 2011-12-27
EP2374058B1 (en) 2016-08-24
KR20110120273A (ko) 2011-11-03
JP5687630B2 (ja) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI502902B (zh) 無線接收器、無線接收器系統及其方法
US6417737B1 (en) Adaptive radio transceiver with low noise amplification
US8130053B2 (en) Tank tuning for band pass filter used in radio communications
US8965315B2 (en) Impedance circuit and method for signal transformation
US6920311B2 (en) Adaptive radio transceiver with floating MOSFET capacitors
He et al. A 2.5-GHz low-power, high dynamic range, self-tuned Q-enhanced LC filter in SOI
US9191127B2 (en) Signal filtering
US20100099369A1 (en) Automatic frequency tuning system and method for an fm-band transmit power amplifier
US20100176847A1 (en) Voltage-current converter and filter circuit using same
US10063205B2 (en) Semiconductor device
US20170353205A1 (en) Multi-band programmable receiver
TWI594584B (zh) 經改良的無線電接收器
US10326491B2 (en) Transceiving device
WO2006128075A1 (en) Filter calibration
US11722160B2 (en) Radio frequency receiver for carrier aggregation
Maxim et al. A Fully Integrated 0.13-$\mu $ m CMOS Digital Low-IF DBS Satellite Tuner Using a Ring Oscillator-Based Frequency Synthesizer
Choi et al. A passive mixer-first receiver front-end without external components for mobile TV applications
Wang et al. Application of spread spectrum for EMI reduction in class D amplifier
US10483921B2 (en) Clockless frequency detector
KR20080072790A (ko) 필터 보정
Rudell et al. A 5/sup th/-order continuous-time harmonic-rejection G/sub m/C filter with in-situ calibration for use in transmitter applications
KR20020068345A (ko) 싱글칩 ｃｍｏｓ 송신기/수신기 및 그의 사용방법
US10581409B2 (en) Clocked frequency detector RF auto-tuning system
JP4618759B2 (ja) 単一チップｃｍｏｓ送信機／受信機およびその使用方法
EP4169163A1 (en) High-accuracy adaptive digital frequency synthesizer for wireless power systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees