TWI551063B - 用於無線多模應用之發射器以及發射一信號之方法 - Google Patents

用於無線多模應用之發射器以及發射一信號之方法 Download PDF

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Description

用於無線多模應用之發射器以及發射一信號之方法
本發明涉及無線發射器，尤其指一種能提供多模應用之無線發射器以及將基頻信號升頻為一射頻信號的方法。
特定的實施方式通常涉及無線發射器。
除非本文另外說明，否則本節中描述的方法不是相對於本申請案中申請專利範圍的習知技術，並且包含在本節中不被認為是習知技術。
圖1描繪了傳統的發射器100。同相(I)和正交(Q)信號之間的差分可通過獨立的通道進行處理。例如，I和Q信號被輸入至對信號進行放大的數位可編程增益放大器(DPGA)102a/102b內。數位類比轉換器(DACs)104a/104b將數位I和Q信號轉換為類比信號。然後，I和Q信號被輸入低通濾波器(LPFs)106a/106b，其提供了對元件雜訊、量化雜訊的衰減，並且提供了增益。
升頻器108a/108b接收來自於低通濾波器(LPFs)106a/106b的I和Q信號。並且，合成器110產生本地振盪器(LO)信號。然後，分頻器/LO產生器112產生LO信號I型(LO I)和LO信號Q型(LO Q)。LO I信號被發送至升頻器108a而LO Q信號被發送至升頻器108b。升頻器108a和108b將I和Q信號(基頻處)升頻為差分射頻(RF)信號。來自於升頻器108a和升頻器108b的輸出端的差分RF信號通過電流總和電路114相加並且通過匹配器116轉換為單端輸出。
匹配器116將RF信號輸出至功率放大器(PA)緩衝器118(或預功率放大器)。每個PA緩衝器118可用於無線頻帶，例如：第二代(2G)高頻帶(HB)、2G低頻帶(LB)、第三代(3G)HB、3G HB/LB和3G LB。PA緩 衝器118用於驅動與積體晶片(IC)分離的外部功率放大器。通常，低通濾波器106未充分地提供無線應用所需的濾波和線性。
圖2A描繪了傳統的差分PA緩衝器118。升頻器108a/108b分別包括Gm電晶體對202a/202b和混頻器204a/204b。基頻I和Q信號分別在Gm電晶體對202a和202b處被接收。Gm電晶體對202a/202b將電壓轉換為電流。
混頻器204a和混頻器204b分別接收LO I和LO Q信號，並且將I和Q信號升頻為差分RF信號。差分RF信號在級聯電晶體對206中被結合。然後，結合的RF信號將為交流電(AC)，其通過AC耦合電容器208a和208b耦合於PA緩衝器118。例如，PA緩衝器118包括電晶體差分對210和電晶體211a以及211b。PA緩衝器118對信號進行緩衝並將差分信號輸出至匹配器116。然後，匹配器116將RF信號輸出至Pout處的功率放大器。
圖2B描繪了傳統的單端PA緩衝器118。Gm電晶體對202a/202b、混頻器204a/204b和級聯電晶體對206以圖2A描述的相同方式操作。來自於級聯電晶體對206的差分RF信號被輸出至匹配器116。然後，匹配器116的單端輸出通過AC耦合電容器208交流耦合於PA緩衝器118。PA緩衝器118包括對信號進行緩衝的第一電晶體212a和第二電晶體212b。然後，單端輸出被輸出至功率放大器。
在圖2A和圖2B的例子中，PA緩衝器118增大了雜訊和失真，這對信號的線性存在影響。
在一實施方式中，一種設備包括升頻單元，配置為將基頻信號升頻為射頻(RF)信號；提供用於複數個無線頻帶的複數個匹配器；以及多工電路，耦合於複數個匹配器，其中，升頻單元通過多工電路耦合於每個匹配器。多工電路配置為基於正在使用的無線頻帶將來自於升頻單元的射頻信號多工至複數個匹配器中的一個。
在一實施方式中，多工電路包括複數組電晶體，其中每組電 晶體與複數個匹配器中的一個相關聯。
在一實施方式中，所述設備包括複數個升頻單元，其中複數個升頻單元中的每一個耦合於複數組電晶體。
在另一實施方式中，一種設備包括：配置為對信號進行濾波之濾波器的極點對，第該一極點對包括第一極點和第二極點；配置為對信號進行緩衝的鏡像緩衝器；以及濾波器的第三極點，耦合於鏡像緩衝器並且配置為對由鏡像緩衝器緩衝的信號進行濾波。
在一實施方式中，濾波器的第三極點包括：第一電阻器、第二電阻器、電容器和配置為選擇第一電阻器或第二電阻器中的一個的開關電路。
在一實施方式中，開關電路包括：耦合於第一開關的第一電晶體、耦合於第二開關的第二電晶體；其中當第一開關被關閉時，第二開關位於第一信號路徑之外，第一信號路徑將極點對耦合於第一電阻器，其中當第二開關被關閉時，第一開關位於第二信號路徑之外，第二信號路徑將極點對耦合於第二電阻器。
在另一實施方式中，一種方法包括：將基頻信號升頻為射頻(RF)信號；確定用於多模發射器的複數個無線頻帶中的一無線頻帶；以及基於正在使用的無限頻帶將RF信號多工至複數個匹配器中的一個匹配器。
下面的詳細描述和附圖提供了對本發明的本質和優點更好的理解。
100‧‧‧發射器
102a、102b‧‧‧數位可編程增益放大器
104a、104b‧‧‧數位類比轉換器
106a、106b‧‧‧低通濾波器
108a、108b‧‧‧升頻器
110‧‧‧合成器
112‧‧‧分頻器/LO產生器
114‧‧‧電流總和電路
116‧‧‧匹配器
118‧‧‧緩衝器
202a、202b‧‧‧Gm電晶體對
204a、204b‧‧‧混頻器
206‧‧‧級聯電晶體對
208、208a、208b‧‧‧電容器
210‧‧‧電晶體差分對
211a、211b‧‧‧電晶體
212a‧‧‧第一電晶體
212b‧‧‧第二電晶體
300‧‧‧發射器
302a、302b‧‧‧數位可編程增益放大器
304a、304b‧‧‧數位類比轉換器
306a、306b‧‧‧低通濾波器
308、308a、308b‧‧‧鏡像緩衝器
309‧‧‧升頻器
310‧‧‧升頻單元
312、312a、312b‧‧‧Gm電晶體對
314、314a、314b‧‧‧混頻器
316‧‧‧合成器
318‧‧‧分頻器/LO產生器
320‧‧‧多工電路
322、322a、322b‧‧‧級聯電晶體對
324、324b-324f‧‧‧匹配器
324a‧‧‧第一匹配器
324b‧‧‧第二匹配器
410‧‧‧功率放大器
802a、802b‧‧‧濾波器
806a、806b‧‧‧電阻器
808a、808b‧‧‧差分運算放大器
810a、810b‧‧‧電晶體
812a、812b‧‧‧電阻器
814a、814b‧‧‧電容器
854a、854b、856a、856b‧‧‧複極點對
858a‧‧‧第一電阻器
858b‧‧‧第二電阻器
860a‧‧‧開關(sw1a)
860b‧‧‧開關(sw1b)
860c‧‧‧開關(sw1c)
861a‧‧‧電晶體(M1C)
861b‧‧‧電晶體(M1)
862a‧‧‧開關(sw2a)
862b‧‧‧開關(sw2b)
862c‧‧‧開關
866a‧‧‧電晶體(M2C)
866b‧‧‧電晶體(M2)
1102、1104、1106、1108、1110、1112‧‧‧步驟
1-802a‧‧‧濾波器
2-802a‧‧‧濾波器
1-812a‧‧‧電阻器
2-812a‧‧‧電阻器
1-814a‧‧‧電容器
2-814a‧‧‧電容器
2G‧‧‧第二代
3G‧‧‧第三代
CPPs‧‧‧複極點對
G‧‧‧第二終端
HB‧‧‧高頻帶
I‧‧‧信號
LB‧‧‧低頻帶
LO‧‧‧本地振盪器
Q‧‧‧信號
P‧‧‧第一終端
P1‧‧‧第一終端
P2‧‧‧第二終端
R1、R2‧‧‧電阻器
S1、S2‧‧‧電壓
S1B、S2B‧‧‧電壓
Vc1、Vc2‧‧‧電壓
VDD‧‧‧輸入電壓
Vg1p、Vg1n、Vg2p、Vg2n‧‧‧信號
VSS‧‧‧接地
圖1描繪了傳統的發射器；圖2A描繪了傳統的差分PA緩衝器；圖2B描繪了傳統的單端PA緩衝器；圖3描繪了根據一實施方式之發射器的實施例；圖4A描繪了根據一實施方式之單端輸出的實施例；圖4B示出了根據一實施方式之差分輸出的實施例； 圖4C示出了根據一實施方式之用於驅動多個無線頻帶的發射器的另一個實施例；圖5描繪了根據一實施方式之用於提供減少的功率的發射器的實施例；圖6描繪了根據一實施方式之用於提供多工的發射器的實施例；圖7示出了根據一實施方式之示出了多個無線頻帶的圖6的發射器的實施例；圖8A描繪了發射器的實施例，其示出了根據一實施方式的濾波器；圖8B示出了根據一實施方式之濾波器的實施例；圖8C描繪了根據一實施方式之低通濾波器和濾波器的實施例；圖9描繪了根據一實施方式之濾波器的更詳細的實施例；圖10描繪了根據一實施方式之2G無線頻帶的發射器的實施例；以及圖11描繪了根據一實施方式之用於發射信號的方法。
本文描述的是用於無線發射器的技術。在下面的描述中，為了解釋的目的，大量實施例和具體細節被闡述以提供對本發明的實施方式的深入理解。由申請專利範圍限定的特定實施方式可包括這些實施例中的一些或所有性質或者與下面描述的其他性質的結合，並且可進一步包括本文描述的性質或內容的修改和等價物。
圖3描繪了根據一個實施方式的發射器300的實施例。差分同相(I)和正交(Q)信號可通過獨立的通道被處理。I和Q通道將一起描述，但按照圖3所示的路徑。例如，I和Q信號是在數位可編程增益放大器(DPGA)302a/302b中被放大的。數位類比轉換器(DAC)304a/304b將數位I和Q信號轉換為類比信號。然後，類比I和Q信號被輸入低通濾波器(LPF)306a/306b中。下面將更詳細地描述新穎的濾波方法。
鏡像緩衝器308a/308b接收來自於低通濾波器(LPF)306a/306b的I和Q信號並且將電壓鏡像至升頻器309。升頻器309包 括升頻單元310，其包括基頻Gm電晶體對312a/312b和混頻器314a/314b。基頻Gm電晶體對312a/312b分別接收基頻I信號和基頻Q信號，並且對來自於LPF306a/306b的電流進行鏡像。例如，基頻Gm電晶體對312a/312b將來自於鏡像緩衝器308a/308b的電壓轉換為電流。並且，合成器316產生本地振盪器(LO)信號。然後，分頻器/LO產生器318產生LO信號I型(LO I)和LO信號Q型(LO Q)。LO I和LO Q信號可為差分的。混頻器314a和314b使用LO I信號和LO Q信號以將基頻I和Q信號升頻為差分射頻(RF)信號。
提供多工電路320以將RF信號多工至匹配器324。級聯多工器可用於對RF信號進行多工。在一個實施方式中，級聯多工器可通過使用級聯電晶體對322實現，級聯電晶體對322將來自於混頻器314a和314b的電流進行加總。例如，來自於混頻器304a和304b的射頻信號通過級聯電晶體對322被結合為差分射頻信號。
發射器300可為多模的並且可使用多個無線頻帶發射信號。無線頻帶對應於不同的無線標準並且以不同的頻率發射RF信號。匹配器324被提供給不同的無線頻帶，例如：第二代(2G)高頻帶(HB)、2G低頻帶(LB)、第三代(3G)HB、3G HB/LB和3G LB。匹配器324是基於所使用的無線頻帶來選擇的。在該實施例中，匹配器324將單端輸出發送至與積體電路(IC)分開的功率放大器，但是可提供不同的輸出。此外，匹配器324可為晶片外的或者在PA封裝中。
因此，發射器300提供了未包含PA緩衝器之直接的升頻及輸出方式(up and out approach)。也即是說，匹配器324直接將RF信號輸出晶片而無需通過PA緩衝器。因此，不存在來自於PA緩衝器的額外雜訊和失真。
發射器300的相同結構可用於驅動多個無線頻帶。例如，一些頻帶可需要差分輸出而一些可需要單端輸出(平衡或非平衡輸出)。在一實施方式中，單端輸出可通過封裝改變轉化為多個差分輸出。也即是說，單端輸出可通過對來自於匹配器324終端的接地改變被轉換，以輸出第二信號。這輸出了來自於匹配器324的兩個終端的差分信號。因此，相同的結構可配置為驅動平衡或非平衡的輸出。
圖4A描繪了根據一實施方式的單端輸出的實施例。通過示 出僅僅一個用於無線頻帶的匹配器324簡化了單端輸出。可提供用於其他無線頻帶的相似結構。如圖所示，匹配器324輸出來自於第一終端P的單端輸出(Pout)。第二終端G耦合於接地(VSS)。
輸入電壓VDD可約為1.8V。最大輸出功率(Pout)可通過下述方式對電晶體進行偏置而滿足：基頻Gm電晶體對312a/312b偏置在飽和區，混頻器314a/314b中實現的電晶體偏置在三極體區，並且級聯電晶體對322偏置在飽和區。3G無線頻帶在1.8V電源的情況下可要求Pout為+6dBm(50歐姆負載)。通過使用上面的偏置方法，這些要求可在優於-38dBc的相鄰通道洩漏比(ACLR)的情況下滿足。傳統上，混頻器314a/314b中的電晶體偏置在飽和區。然而，這將導致向級聯電晶體對322內看的阻抗變換，這將影響信號的線性。通過將混頻器電晶體偏置在三極體區，阻抗改變達到最小並且對線性的影響達到最小。
圖4B示出了根據一實施方式之差分輸出的實施例。如圖所示，匹配器324提供了第一終端P1和第二終端P2處的差分輸出。 並非將終端P2耦合於接地，終端P2輸出的信號可為來自於終端P1的信號輸出的互補信號。差分輸出用於驅動多模功率放大器410，該放大器為晶片外的。如上所述，當差分信號從匹配器324發送至功率放大器410時，差分信號未通過PA緩衝器。
圖4C示出了根據一實施方式之用於驅動多個無線頻帶的發射器300的另一實施例。第一匹配器324a為高頻帶無線頻帶提供了差分輸出信號Pout_HB，而第二匹配器324b為低頻帶無線頻帶提供了差分輸出信號Pout_LB。多模/多頻帶功率放大器(PA)410接收信號Pout_HB和Pout_LB。
在一實施方式中，發射器300使用的功率可被減小。圖5描繪了根據一個實施方式之用於提供減小的功率的發射器300的實施例。如圖所示，多個升頻器309是以並聯的形式提供。每個升頻器309包括升頻單元310和由級聯電晶體對322表示的多工電路320。
提供N個無線頻帶，其可將信號輸出至一個或多個功率放大器。例如，N個PA可提供給N個無線頻帶。儘管未示出N個無線頻帶的匹配器，但是匹配器324提供給每個無線頻帶並且將RF信號發送至該無 線頻帶的功率放大器。每個升頻器309耦合於每個無線頻帶的匹配器324。例如，級聯的電晶體對322以並聯的形式耦合於每個匹配器324。
為了減小功率，可關閉升頻器309。例如，通過使用電壓將級聯電晶體對322的閘極進行偏置以將它們關閉，級聯的電晶體對322可被關閉。這也可減小發射器300使用的電流，這是因為當它們被關閉時，電流未流經級聯的電晶體對322。因此，電流和功率可通過關閉一部分升頻器309而減少。例如，如果對一半升頻器309關閉了一半級聯電晶體對322，那麼功率和電流可被減小一半。
除了能夠減小功率，多工電路320也可用於將升頻單元310耦合於不同無線頻帶。例如，圖6描繪了根據一實施方式之用於提供多工的發射器300的實施例。提供N個升頻單元310。例如，可提供80個升頻單元310。升頻單元310接收I和Q信號，將I和Q信號升頻為RF信號，並且然後將RF信號輸出至多工電路320。圖6所示的實現方式係為單個混頻器314a所示。相似的電路可用於混頻器314b並且可與圖6所示的實現方式結合。
多工電路320配置為將升頻單元310耦合到由發射器300支援的無線頻帶。例如，上述7個無線頻帶可被支持。每個無線頻帶包括匹配器324，其用於將RF信號輸出至功率放大器。如圖所示，提供用於3G HB的頻帶#1和用於3G HB的頻帶#2。儘管這兩個頻帶被示出，但是可提供其他無線頻帶。
多工電路320可包括多組級聯多工器，其將來自於混頻器314的RF信號在匹配器324間多工。在一實施方式中，級聯電晶體對322用於將升頻單元310耦合於匹配器324。儘管描述了級聯電晶體對322，但是可使用其他執行方式。在一實施例中，級聯電晶體對322的組數目可為N*X，其中N為升頻單元的個數，X為輸出的個數。例如，如果存在7個輸出，那麼提供7組80個級聯電晶體對322，總數為560個級聯電晶體對322。因此，每個輸出包括一組80個級聯電晶體對322。
當選擇一無線頻帶時，與該無線頻帶相關聯的一組級聯電晶體對322被開啟並且與其他無線頻帶相關聯的級聯電晶體對322被關閉。例如，如果使用頻帶#1，那麼級聯電晶體對322a之閘極處的 偏置電壓頻帶1_ON(Band1_ON)偏置成使級聯電晶體322a開啟。並且，級聯電晶體對322b之閘極處的偏置電壓頻帶2_ON(Band2_ON)偏置成使無線頻帶#2的一組級聯電晶體對322b關閉。這使升頻單元310通過級聯電晶體對322a耦合於匹配器324a。並且，因為級聯電晶體對322b被關閉，因此升頻單元310未耦合於匹配器324b。相反地，當使用無線頻帶#2時，偏置電壓頻帶2_ON偏置成使級聯電晶體對322b開啟，並且偏置電壓頻帶1_ON偏置成使級聯電晶體對322a關閉。這使升頻單元310耦合於匹配器324b而非匹配器324a。因此，多工是通過對不同組級聯電晶體對322進行偏置以開啟一組電晶體對並關閉其他組電晶體對而提供的。
圖7示出了圖6發射器300的實施例，示出根據一實施方式的多個無線頻帶。在該實施例中，示出了用於I通道和Q通道的單個升頻單元310。多個升頻單元310可並聯，但未示出。
升頻單元310耦合於多工電路320。提供了多工電路320的簡化示意圖，於其中未示出匹配器324的一組電晶體中的所有級聯電晶體對322。在簡化示意圖中，級聯電晶體對322將升頻單元310耦合於匹配器324a-324f。6個輸出匹配器324中的每一個將不同無線頻帶的信號提供給功率放大器。第7個輸出(未示出)可耦合於用於偏移和增益校正的電阻器和電源電壓VDD。多工電路320基於所選擇的無線頻帶將來自於升頻單元310的RF信號多工於匹配器324。例如，如果選擇了無線頻帶3G HB，那麼升頻單元310通過匹配器324d的級聯電晶體對322耦合於匹配器324d。
濾波器可插入在鏡像緩衝器308和升頻單元310之間以提供對I和Q信號的濾波。圖8A描繪了根據一實施方式之發射器300的實施例，示出了濾波器802a/802b。濾波器802a和802b設置在鏡像緩衝器308a/308b與升頻單元310之間。濾波器802a/802b分別包括電阻器812a/812b和電容器814a/814b。圖8是一個升頻單元310的簡化圖。然而，可以並聯的形式提供其他升頻單元。
濾波器802a/802b提供了對來自於低通濾波器306和來自於鏡像緩衝器308的雜訊的濾波。例如，I通道的信號Vg1p和Vg1n是通過濾波器802a進行濾波的，而Q通道的信號Vg2p和Vg2n是通過濾波器802b 進行濾波的。對於I和Q信號，通過使用電阻器806a/806b(RGm)，低通濾波器306a/306b的輸出被轉換為電流。由於來自於電晶體810a/810b汲極的負反饋的緣故，電阻器806a/806b分別位於虛擬接地處，並且將來自於低通濾波器306a/306b的輸出的電壓轉換為電流。
然後，電流分別輸入至差分運算放大器808a和808b。電晶體810a和810b分別耦合於運算放大器808a/808b的輸出端，並且分別通過信號Vg1p/Vg1n和Vg2p/Vg2n以這樣的電壓對它們的閘極進行調變，該電壓產生與通過電阻器806a/806b中的每一個的電流相等的汲極電流。信號Vg1p和Vg1n通過濾波器802a，然後調變Gm電晶體對312a的閘極。信號Vg2p和Vg2n通過濾波器802b，然後調變Gm電晶體312b的閘極。這分別在Gm電晶體對312a/312b的汲極處產生了與來自於低通濾波器306a/306b的輸出電壓成正比的AC電流。
濾波器802a/802b可按照如圖8A的不同方式實現。例如，圖8B示出了根據一實施方式之濾波器802a的實施例。濾波器802b可按照相似的方式實現。第一濾波器1-802a耦合成接收信號Vg1p，並且包含電阻器1-812a和電容器1-814a。電容器1-814a耦合於接地。濾波器1-802a的輸出耦合於Gm電晶體對312a的第一電晶體。
濾波器2-802a接收信號Vg1n。提供了電阻器2-812a和電容器2-814a。電容器2-814a耦合於接地。濾波器2-802a的輸出耦合於Gm電晶體對312a的第二電晶體。濾波器1-802a和2-802a可替代圖8A所示的濾波器802使用。
繼續參照圖8A，當與低通濾波器306結合時，濾波器802a/802b可為n階濾波器的一部分。例如，低通濾波器306和濾波器802可為三階或五階濾波器的一部分。圖8C描繪了根據一個實施方式的低通濾波器306a/306b和濾波器802a/802b的實施例。
低通濾波器306a/306b可實現為一個或兩個複極點對(CPPs)。如圖所示，在該實施例中，提供兩個CPPs 854a/854b和856a/856b。濾波器的極點可基於濾波器的傳遞函數來確定。在一實施方式中，通過使用低通濾波器306和濾波器802實現了巴特沃思(Butterworth)濾波器，然而，可使用其他濾波器。
CPPs 1提供了對分別由DACs 304a/304b引入的雜訊的濾波。CPPs 2也提供了對由DACs 304a/304b和CPP 1引入的雜訊的濾波。濾波器802a/802b提供了對分別由CPP 2和鏡像緩衝器308a/308b引入的雜訊的濾波。
濾波器802a/802b可為五階濾波器的第五極點，其實現五階回應濾波器，或者可為三階濾波器的第三極點，其實現三階回應濾波器。濾波器802a/802b可稱作Tx極點。儘管三階濾波器和五階濾波器被描述，但是也可使用N階濾波器。因為濾波器802a/802b分別位於具有CPP 1和CPP 2的信號通道中，因此濾波器802a/802b是更高階濾波器中的實極點。在一實施方式中，Tx極點放置在與基頻頻譜的頻帶邊緣相距足夠遠的頻率處，以使對線性的影響下降至最低限度，但是提供對雜訊的雜訊貢獻的針對性濾波。例如，如果基頻信號處於2MHz，那麼Tx極點可放置在4MHz附近或者放置在基頻信號頻率的2倍位置處。
濾波器802是可編程的。圖9描繪了根據一實施方式之濾波器802a的更詳細的實施例。只有I信號處理通道的一個分支由對稱軸標註。I通道和Q通道的其他分支的操作相似。濾波器802a是可編程的，其中第一電阻器858a或第二電阻器858b可耦合於低通濾波器306a的輸出端。也可使用額外的電阻器858。
濾波器802a提供了可編程性並且也限制了失真。例如，開關電阻可導致非線性。因為當選擇電阻器858b時，電阻器858a的開關不在信號路徑上，並且當選擇電阻器858a時，電阻器858b的開關不在信號路徑上，因此失真被限制。
當電阻器R1用於Tx極點時，電壓S1為高(例如：1)而電壓S1B為低(例如：0)。這關閉了開關(sw1a)860a，其通過電阻器806a將電晶體(M1)861b耦合於LPF輸出端並且將電晶體M1開啟。電壓S1B打開開關(sw1b)860b。並且，因為電壓S1為高，因此開關(sw1c)860c也被關閉。這將電壓Vc1耦合至電晶體(M1C)861a的閘極並且將電晶體M1C偏置在飽和區(偏置也可位於三極體區)以使電晶體M1C被啟動。並且，電壓S2低(例如：0)，電壓S2b高(例如：1)。這將開關(sw2a)862a打開並將開關(sw2b)862b關閉。並且，S2低且開關862c打開。這將電晶體(M2C)866a耦合至接地(VSS) 並且電晶體M2C未被啟動。
上面將電晶體M1和電晶體M1C放置在反饋回路中並且選擇用作環路濾波器電阻器的電阻器R1。開關sw1a的開關非線性位於反饋回路中並且反饋回路對由開關引起的任何非線性進行補償。並且，因為開關862a打開，因此電晶體866b(M2)的閘極是浮動的。因此，電阻器R2位於電路外。此外，從電晶體M1至濾波器802a的輸出端的信號路徑不包含任何開關，並且因此產生高線性信號。
當選擇電阻器(R2)858b時，電壓S1為低而電壓S1b為高。這將電晶體M1C的閘極耦合於接地並且因此它未被啟動。開關860a也被打開以使電晶體M1未耦合於低通濾波器的輸出端。
電壓S2為高而電壓S2b為低。這將關閉開關862a並且將電晶體(M2)866b偏置為啟動。並且，電晶體M2C耦合於電壓Vc2並且偏置為啟動。這提供了選擇電阻器R2的信號路徑。從電晶體M2至濾波器802a的輸出端的信號路徑未包含開關並且因此產生高線性信號。這樣，提供了高線性可編程濾波器。
發射器300也可用於支持2G無線頻帶。圖10示出了根據一實施方式之用於2G無線頻帶的發射器300的實施例。2G頻帶可僅使用I通道。因此，發射器300的操作可轉換為不使用Q通道。直流(DC)輸出是I通道中的DAC 304a的輸出。零輸出是DAC 304b的Q通道中的輸出。DAC 304a和304b可編程為輸出DC輸出和零輸出。
合成器316產生高斯最小頻移鍵控(GMSK)信號。GMSK信號用於將I信號升頻為2G射頻信號。分頻器/LO產生器318產生LO I和LO Q調變信號。在混頻器314a處，I通道中的I信號與LO I信號混頻。Q通道已經通過使用零輸出被無效化，然後LO Q信號由混頻器314b輸出。然而，級聯電晶體對322b是通過將它們的閘極偏置到VSS被無效化的。因此，該通道是關閉的或者與匹配器324斷開。混頻器314a通過使用GMSK LO I信號將I信號升頻為RF信號。級聯電晶體對322a的閘極是通過使用電壓Vc1被偏置的，電壓Vc1將電晶體偏置在飽和區以使電晶體啟動。因此，混頻器314a輸出的RF信號被發送至匹配器324。
因此，相同的I和Q通道路徑可用於2G和3G無線頻帶。 然而，如參照圖10所述，2G頻帶使用應用於I通道的DC輸出並且Q通道被關閉。當正在使用需要兩個通道的無線頻帶時，如3G，那麼兩個通道可被啟動。
圖11描繪了根據一個實施方式的用於發射信號的方法。在步驟1102處，I和Q信號被放大。在步驟1104處，I和Q信號被轉換為類比I和Q信號。在步驟1106處，對I和Q信號施加濾波。
在步驟1108處，I和Q信號被升頻為RF信號。在1110處，執行用於無線頻帶的多工。在步驟1112處，RF信號被發送至匹配器324以輸出至功率放大器。
除非文中清楚地規定，否則在本文的描述中以及所有申請專利範圍中使用的“一”、和“該”包括複數參考。並且，除非文中清楚地規定，否則在本文的描述以及所有申請專利範圍中使用的“在...中”的意義包括“在...中”和“在...上”。
上面的描述說明本發明的各種實施方式以及可如何實現本發明的各個方面的例子。上面的實施例和實施方式不應該被認為是僅有的實施方式，而它們被提出以說明由以下的申請專利範圍限定的本發明的靈活性和優點。基於上面的公開和以下的申請專利範圍，在不偏離由申請專利範圍定義的本發明的範圍的情況下，可利用其他佈局、實施方式、實現和等價物。
對相關申請案的交叉引用
本發明主張2009年5月19日申請標題為“Transmit Architecture for Cellular Multi-Mode Applications”之美國第61/179,593號臨時申請案、2009年5月19日申請標題為“Transmit Upconversion Circuitry for Cellular Multi-Mode Applications”之美國第61/179,596號臨時申請案和2009年5月26日申請標題為“Transmit Upconversion Circuitry for Cellular Multi-Mode Applications”之美國第61/181,219號臨時申請案之優先權，該等申請內容以參考的形式完整地併入本文中。
300‧‧‧發射器
302a、302b‧‧‧數位可編程增益放大器
304a、304b‧‧‧數位類比轉換器
306a、306b‧‧‧低通濾波器
308a、308b‧‧‧鏡像緩衝器
309‧‧‧升頻器
310‧‧‧升頻單元
312、312a、312b‧‧‧Gm電晶體對
314a、314b‧‧‧混頻器
316‧‧‧合成器
318‧‧‧分頻器/LO產生器
320‧‧‧多工電路
322‧‧‧級聯電晶體對
324‧‧‧匹配器
2G‧‧‧第二代
3G‧‧‧第三代
HB‧‧‧高頻帶
LB‧‧‧低頻帶
LO‧‧‧本地振盪器
I‧‧‧信號
Q‧‧‧信號

Claims (32)

  1. 一種將一基頻信號升頻之方法，該方法包括：接收該基頻信號；選擇複數個升頻單元，用以在一無線頻帶中將該基頻信號升頻為複數個射頻(RF)信號；以及將該複數個射頻信號多工至與該無線頻帶相關聯的一匹配器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該複數個升頻單元係第一複數個升頻單元，且該選擇步驟進一步包括：啟動該第一複數個升頻單元，其中該第一複數個升頻單元係第二複數個升頻單元的子單元(subset)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該多工步驟包括：組合該複數個射頻信號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該複數個升頻單元係藉由施加一偏置電壓至該複數個升頻單元來選擇的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其更包括：藉由將該基頻信號的同相信號及該基頻信號的正交信號與一本地振盪器信號混合，以升頻該基頻信號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其更包括：使用一第一濾波器對該基頻信號進行濾波；使用一鏡像電路對該基頻信號進行緩衝；以及使用一第二濾波器對來自於該鏡像電路的該基頻信號進行濾波。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該第一濾波器和該第二濾波器形成一N階濾波器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該匹配器係複數個匹配器中的一第一匹配器；該無線頻帶係複數個無線頻帶中的一第一無線頻帶；以及該多工步驟更包括：將第一組複數個射頻信號多工至與該第一無線頻帶相關聯的該第一匹配器；以及將第二組複數個射頻信號多工至與一第二無線頻帶相關聯的一第二匹配器。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該多工步驟包括：通過一組電晶體將該複數個射頻信號耦合至該匹配器。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其更包括：偏置該複數個升頻單元中的至少一個的混頻器電晶體，以在一線性區中操作。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該匹配器係複數個匹配器中的一第一匹配器；以及該多工步驟更包括：將第一組複數個射頻信號多工至與該複數個匹配器的該第一匹配器；以及將第二組複數個射頻信號多工至與該複數個匹配器中的一第二匹配器。
  12. 一種將一基頻信號升頻之設備，該設備包括：複數個升頻單元；多工電路，配置以將複數個射頻信號多工至與一無線頻帶相關聯的一匹配器；以及控制電路，配置以選擇該複數個升頻單元，用以將該基頻信號升頻為該複數個射頻(RF)信號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該複數個升頻單元係第一複數個升頻單元，且該控制電路係進一步配置以：啟動該第一複數個升頻單元，其中該第一複數個升頻單元係第二複數個升頻單元的子單元(subset)。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該多工電路係配置以組合該複數個射頻信號。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該控制電路藉由施加一偏置電壓至該複數個升頻單元來選擇該複數個升頻單元。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該複數個升頻單元中的至少一個包括：一混頻器，配置以藉由將該基頻信號的同相信號及該基頻信號的正交信號與一本地振盪器信號混合，以升頻該基頻信號。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該控制電路係進一步配置以： 使用一第一濾波器對該基頻信號進行濾波；使用一鏡像電路對該基頻信號進行緩衝；以及使用一第二濾波器對來自於該鏡像電路的該基頻信號進行濾波。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的設備，其中該第一濾波器和該第二濾波器形成一N階濾波器。
  19. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該匹配器係複數個匹配器中的一第一匹配器；該無線頻帶係複數個無線頻帶中的一第一無線頻帶；以及該多工電路係進一步配置以：將第一組複數個射頻信號多工至與該第一無線頻帶相關聯的該第一匹配器；以及將第二組複數個射頻信號多工至與一第二無線頻帶相關聯的一第二匹配器。
  20. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該多工電路係進一步配置以：通過一組電晶體將該複數個射頻信號耦合至該匹配器。
  21. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該複數個升頻單元中的至少一個更包括：一混頻器電晶體，其在一線性區中被偏置。
  22. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中該匹配器係複數個匹配器中的一第一匹配器；以及該多工電路係進一步配置以：將第一組複數個射頻信號多工至該複數個匹配器的該第一匹配器；以及將第二組複數個射頻信號多工至該複數個匹配器中的一第二匹配器。
  23. 一種將一基頻信號升頻之設備，該設備包括：複數個升頻單元；複數個匹配器；複數個電晶體，每一個電晶體配置以將該複數個升頻單元中的一升頻單元耦合至該複數個匹配器；以及控制電路，配置以藉由該複數個電晶體及該複數個匹配器的一或多個來選擇一或多個升頻單元，以升頻該基頻信號。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該控制電路係進一步配置以組合複數個射頻信號中的子組射頻信號(a subset of RF signals)。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該控制電路係進一步配置以藉由施加一偏置電壓至該一或多個升頻單元來選擇該一或多個升頻單元。
  26. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該複數個升頻單元中的至少一個包括：一混頻器，配置以藉由將該基頻信號的同相信號及該基頻信號的正交信號與一本地振盪器信號混合，以升頻該基頻信號。
  27. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該控制電路係進一步配置以：使用一第一濾波器對該基頻信號進行濾波；使用一鏡像電路對該基頻信號進行緩衝；以及使用一第二濾波器對來自於該鏡像電路的該基頻信號進行濾波。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的設備，其中該第一濾波器和該第二濾波器形成一N階濾波器。
  29. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該複數個匹配器包括一第一匹配器及一第二匹配器；以及該複數個電晶體中的至少一個係進一步配置以：將第一組複數個射頻信號耦合至該第一匹配器；以及將第二組複數個射頻信號耦合至該第二匹配器。
  30. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該複數個電晶體係配置以：通過多組電晶體對將該複數個升頻單元耦合至該複數個匹配器。
  31. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該複數個升頻單元中的至少一個包括：一混頻器電晶體，其在一線性區中被偏置。
  32. 如申請專利範圍第23項所述的設備，其中該複數個匹配器包括一第一匹配器及一第二匹配器；以及該控制電路係進一步配置以：藉由該第一匹配器選擇第一組複數個升頻單元，以升頻該基頻信號；以及 藉由該第二匹配器選擇第二組複數個升頻單元，以升頻該基頻信號。
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