TWI729588B - 多模式處理電路及其多模式控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例提供一種多模式處理電路及其多模式控制方法。多模式處理電路包括但不僅限於控制電路及混波器。控制電路用以接收輸入訊號，並依據此輸入訊號輸出控制訊號及另一控制訊號中的一者。混波器耦接控制電路，並用以將控制電路所輸出的控制訊號與另一輸入訊號、或另一控制訊號與此另一輸入訊號混波，以將輸出訊號輸出。藉此，可整合混波器及緩衝器於單一單元，並可實現模式快速切換。

Description

多模式處理電路及其多模式控制方法
本發明是有關於一種多模式整合技術，且特別是有關於一種多模式處理電路及其多模式控制方法。
混波器(mixer)與緩衝器(buffer)是通訊傳送器、接收器或收發器中常見的電子元件。值得注意的是，混波器與緩衝器都可接收本地振盪器(Local Oscillator，LO)所提供的本地振盪訊號。在現有技術中，電路設計會為個別的混波器與緩衝器搭配開關(switch)電路來切換使用本地振盪訊號。然而，前述現有電路設計所需要的佈線(layout)面積較大，且系統整體較為耗電。此外，混波與緩衝兩模式之間頻繁切換使用也可能會造成插入損失(insertion loss)。由此可知，整合混波器與緩衝器的現有電路設計仍有待改進。
本發明實施例提供一種多模式處理電路及其多模式控制方法。
本發明實施例的多模式處理電路，其包括但不僅限於控制電路及混波器。控制電路用以接收輸入訊號，並依據此輸入訊號輸出控制訊號及另一控制訊號中的一者。混波器耦接控制電路，並用以將控制電路所輸出的控制訊號與另一輸入訊號、或另一控制訊號與此另一輸入訊號混波，以將輸出訊號輸出。
另一方面，本發明實施例多模式控制方法，其包括但不僅限於下列步驟：提供前述多模式處理電路；依據控制訊號操作於一模式；依據另一控制訊號操作於不同的另一模式。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依據本發明一實施例的多模式處理電路100的元件方塊圖。請參照圖1，多模式處理電路100包括但不僅限於控制電路110及混波器130。多模式處理電路100可應用在各類型通訊傳送器或收發器。例如，多模式處理電路100可設在雷達裝置或測距裝置中。
控制電路110用以接收輸入訊號IS1。此輸入訊號IS1可能是任何波形(例如，弦波、三角波或方波等)的交流訊號、或任何波形或固定振幅的直流訊號。在一實施例中，輸入訊號IS1是待混波的中頻(Intermediate Frequency，IF)訊號。在另一實施例中，輸入訊號IS1是直流偏壓。又一實施例中，輸入訊號IS1是經編碼的數位訊號。
此外，控制電路110可依據輸入訊號IS1選擇性地輸出控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者。在一實施例中，控制電路110可依據模式選擇操作選擇輸出控制訊號CS1或控制訊號CS2。此模式選擇操作可能是基於預設觸發條件(例如，相關於測距或物件偵測的偵測結果、時間等)，也可能是基於使用者在輸入裝置(例如，開關、鍵盤、觸碰面板等)上的輸入操作。此外，在一實施例中，控制訊號CS1是直流訊號，且控制訊號CS2是交流訊號。值得注意的是，直流或交流訊號的選擇相關於模式的選擇，並待後續實施例詳細說明。
控制電路110的變化有很多種。圖2A是依據本發明一實施例的控制電路110-1的元件方塊圖。請參照圖2A，控制電路110-1包括控制開關111。控制開關111的輸入端T11用以接收輸入訊號IS1，其輸入端T12用以接收輸入訊號IS3，且其輸出端T13耦接混波器130並用以選擇性地輸出控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者。
在一實施例中，輸入訊號IS1是中頻訊號，輸入訊號IS3是直流偏壓(例如，電源供應電壓(VDD)、或其他固定電壓)。控制電路110-1可能更連接有控制端(圖未繪示)，此控制端是反應於前述模式選擇操作而接收對應控制訊號(相關於選擇輸入訊號IS1或輸入訊號IS3)，從而選擇輸入訊號IS1作為控制訊號CS2輸出(即，控制訊號CS2是中頻訊號)、或選擇輸入訊號IS3作為控制訊號CS1輸出(即，控制訊號CS1是直流偏壓)。
圖2B是依據本發明另一實施例的控制電路110-2的元件方塊圖。請參照圖2B，控制電路110-2包括數位至類比轉換器(Digital-to-Analog Converter，DAC)113及低通濾波器(Low Pass Filter，LPF)115。數位至類比轉換器113可藉由N階(N為大於零的正整數)過取樣調變器或N-位元(N-bit)奈奎斯特(Nyquist)頻率取樣器來實現。在本實施例中，輸入訊號IS1是經編碼的數位訊號，且數位至類比轉換器113依據輸入訊號IS1的編碼內容輸出控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者。例如，表(1)是編碼內容與數位至類比轉換器113的輸出電壓的對照表： 表(1)
編碼內容 輸出端1(伏特) 輸出端2(伏特) 模式
00 0 1.2 緩衝
01 0.33 1.0 混波
10 0.67 0.67 無輸出
11 1.0 0.33 混波
編碼內容為“00”，則輸出訊號為0或1.2伏特的直流偏壓(即，直流形式的控制訊號CS1)；編碼內容為“01”，則輸出訊號為介於0.33及1伏特之間的交流訊號(即，控制訊號CS2)；編碼內容為“10”，則輸出訊號為0.67伏特的直流偏壓(即，直流形式的控制訊號CS1)；編碼內容為“11”，則輸出訊號為介於1及0.33伏特之間的交流訊號(即，控制訊號CS2)。而模式項目待後續實施例詳述。
需說明的是，表(1)中的項目、其數值及項數可能依據實際需求而變化，本發明實施例不加以限制。此外，表(1)記錄兩個輸出端，其中一端可耦接至混波器130。
另一方面，低通濾波器115耦接數位至類比轉換器113，並對數位至類比轉換器113所輸出的控制訊號CS1或控制訊號CS2進行低通濾波處理，以濾除雜訊。
在其他實施例中，控制電路110亦可能是其他晶片或數位電路，並經組態依據模式選擇操作而選擇僅輸出控制訊號CS1或僅輸出控制訊號CS2。
請參照圖1，混波器130耦接控制電路110，接收控制電路110所輸出的控制訊號CS1或控制訊號CS2，並用以將控制訊號CS1與輸入訊號IS2、或控制訊號CS2與輸入訊號IS2混波，以將輸出訊號OS1輸出。
在一實施例中，輸入訊號IS2是振盪器 (圖未繪示)或其他訊號產生器所提供的時脈訊號或本地震盪訊號。混波器130可基於時脈訊號或本地震盪訊號對控制訊號CS1或控制訊號CS2混波(上變頻(up conversion))以形成射頻訊號(即，輸出訊號OS1)。
混波器130的變化有很多種。圖3A是依據本發明一實施例的混波器130-1的元件方塊圖。請參照圖3A，混波器130-1包括開關電路131及133，從而形成非平衡式混波器。
開關電路131包括電晶體T1。電晶體T1的控制端(例如，閘極)耦接控制電路110的輸出端並用以接收控制訊號CS1或控制訊號CS2，電晶體T1的第一端(例如，源極)耦接電流源SC1(其另一端用以耦接一參考電壓端，例如是接地)，且電晶體T1的第二端(例如，汲極)作為開關電路131的輸出端。開關電路131受控於控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者而改變導通程度，例如可被導通或斷開，使控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者輸出或截止。
例如，控制訊號CS1為高電壓準位，則開關電路131導通，使開關電路131輸出控制訊號CS1至開關電路133。又例如，交流形式的控制訊號CS2輸入至開關電路131，即可動態控制開關電路131的導通程度，例如是導通或斷開。再例如，控制訊號CS1為低電壓準位(也就是參考電壓的電位，例如是接地電位)，則開關電路131斷開，使開關電路131無輸出。
開關電路133包括電晶體T2。電晶體T2的控制端(例如，閘極)用以接收輸入訊號IS2，電晶體T2的第一端(例如，源極)耦接開關電路131的輸出端，且電晶體T2的第二端(例如，汲極)作為開關電路133的輸出端。開關電路133受控於輸入訊號IS2而改變導通程度，例如可被導通或斷開，使控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者通過或截止，進而達成混波效果。開關電路133即可依據開關電路131所輸出的控制訊號CS1與輸入訊號IS2、或控制訊號CS2與輸入訊號IS2進行混波(例如，操作在混波模式)，以形成輸出訊號OS1。
若開關電路133接收控制訊號CS1，則輸出訊號OS1的載波頻率可以是控制訊號CS1與輸入訊號IS2的載波頻率總和。在一實施例中，控制訊號CS1為直流訊號，則輸出訊號OS1的載波頻率等同於輸入訊號IS2的載波頻率，且混波器130可作為緩衝器使用(例如，操作在緩衝模式)。
另一方面，若開關電路133接收控制訊號CS2，則輸出訊號OS1的載波頻率可以是控制訊號CS2與輸入訊號IS2的載波頻率總和。在一實施例中，控制訊號CS2為具有特定週期特性的交流訊號(例如，弦波的中頻訊號或其他波形的訊號)，輸出訊號OS1即形成射頻訊號。
在一實施例中，多模式處理電路100更包括扼流圈CH。扼流圈CH的一端耦接混波器130-1的輸出端(例如，開關電路133的輸出端)，且其另一端接收電源供應電壓VDD或其他固定電壓。扼流圈CH可用於降低或濾除雜訊干擾。
圖3B是依據本發明另一實施例的混波器130-2的元件方塊圖。請參照圖3B，與混波器130-1的實施例不同之處在於，混波器130-2更包括開關電路135，從而形成單平衡式混波器。
開關電路135包括電晶體T3。電晶體T3的控制端(例如，閘極)用以接收輸入訊號IS4，電晶體T3的第一端(例如，源極)耦接開關電路131的輸出端，且電晶體T3的第二端(例如，汲極)作為開關電路135的輸出端(可選擇性地耦接扼流圈CH)。輸入訊號IS4可以是時脈訊號或本地震盪訊號。開關電路135受控於輸入訊號IS4而改變導通程度，例如可被導通或斷開，使控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者通過或截止，進而達成混波效果。開關電路135即可依據開關電路131所輸出的控制訊號CS1與輸入訊號IS4、或控制訊號CS2與輸入訊號IS4進行混波(例如，操作在混波模式)，以形成不同於輸出訊號OS1的輸出訊號OS2。
在一實施例中，輸入訊號IS4是輸入訊號IS2的反相訊號。若開關電路133接收控制訊號CS2(例如，具有特定週期特性的交流訊號)，則輸出訊號OS2的載波頻率是控制訊號CS2與輸入訊號IS2的載波頻率差值。在其他實施例中，輸入訊號IS4也可能與輸入訊號IS2不同頻率。
在另一實施例中，若開關電路131接收直流形式的控制訊號CS1，則混波器130-2可作為差分(differential)放大器，即可具有緩衝功能(例如，操作在緩衝模式)，且輸出訊號OS1及OS2相關於輸入訊號IS2及IS4的電壓差值。
前述實施例是相關於單一混波器，然多模式處理電路100還有其他變化。
圖4是依據本發明另一實施例的多模式處理電路100’的元件方塊圖。請參照圖4，與多模式處理電路100的實施例不同之處在於，多模式處理電路100’更包括另一個混波器150(耦接控制電路110’)，且控制電路110’提供兩個輸出端以分別輸出控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者至混波器130及混波器150。
控制電路110’的變化有很多種。圖5是依據本發明一實施例的控制電路110’-1的元件方塊圖。請參照圖5，與控制電路110-1的實施例不同之處在於，控制電路110’-1更包括控制開關117。控制開關117的輸入端T21用以接收反相的輸入訊號IS1(以輸入訊號IS1-表示)，其輸入端T22接地，且其輸出端T23耦接混波器150並用以輸出控制訊號CS1或控制訊號CS2。即，控制電路110’-1包括兩個輸出端T13及T23。
相似地，控制電路110’-1可能更連接有控制端(圖未繪示)，此控制端是反應於前述模式選擇操作而接收對應控制訊號(相關於選擇輸入訊號IS1及IS1-、或輸入訊號IS3及參考電位端的電位，例如是接地)，從而選擇輸入訊號IS1作為混波器130的輸出且選擇輸入訊號IS1-作為混波器150的輸出(即，輸出控制訊號CS2)，或者選擇輸入訊號IS3作為混波器130的輸出且選擇混波器150不輸出或0電位(即，輸出控制訊號CS1)。
例如，表(2)是控制電路110’-1的輸出電壓與模式的對照表： 表(2)
輸出端T23 輸出端T13 模式
接地 VDD 緩衝
- + 混波
相同電位 無輸出
+ - 混波
若輸出端T23接地且輸出端T13輸出電源供應電壓VDD(即，輸入訊號IS3，且也可能是其他固定電壓)，則輸出訊號電源供應電壓VDD(即，直流的控制訊號CS1)；若輸出端T23輸出輸入訊號IS1-且輸出端T13輸出輸入訊號IS1，則輸出訊號為控制訊號CS2(交流形式的振幅可能為正值或負值)；若輸出端T13及T23輸出相同電位的訊號，即輸出直流的控制訊號CS1。
在另一實施例中，控制電路110’可以是如圖2B實施例的控制電路110-2。以表(1)的對照表為例，輸出端1可耦接混波器150，且輸出端2可耦接混波器130。
另一方面，圖6是依據本發明又一實施例的混波器130及150的元件方塊圖。請參照圖6，混波器130以圖3B實施例中的混波器130-2為例，但於其他實施例可能是圖3A的混波器130-1或其他混波器，且其詳細說明將不再贅述。而另一混波器150-1包括開關電路151、153及155，且與混波器130-2共同形成雙平衡式混波器(例如，吉爾伯特單元(Gilbert cell))。
開關電路151包括電晶體T4。電晶體T4的控制端(例如，閘極)耦接控制電路110的輸出端(例如，圖5的輸出端T23或表(1)的輸出端1)並用以接收控制訊號CS1或控制訊號CS2，電晶體T4的第一端(例如，源極)耦接電流源SC3(其另一端接地)，且電晶體T4的第二端(例如，汲極)作為開關電路151的輸出端。開關電路151受控於控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者而導通或斷開，使控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者輸出或截止。
開關電路153包括電晶體T5。電晶體T5的控制端(例如，閘極)用以接收輸入訊號IS5，電晶體T5的第一端(例如，源極)耦接開關電路151的輸出端，且電晶體T5的第二端(例如，汲極)作為開關電路153的輸出端(可選擇性地耦接扼流圈CH)。開關電路153受控於輸入訊號IS5而導通或斷開，使控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者通過或截止，進而達成混波效果。開關電路153即可依據開關電路151所輸出的控制訊號CS1與輸入訊號IS5、或控制訊號CS2與輸入訊號IS5進行混波(例如，操作在混波模式)，以形成輸出訊號OS2。
在一實施例中，輸入訊號IS5的載波頻率相同於輸入訊號IS2。例如，輸入訊號IS5即為輸入訊號IS2。若開關電路153接收反相的控制訊號CS2(例如，具有特定週期特性的交流訊號)，則輸出訊號OS2的載波頻率是控制訊號CS2與輸入訊號IS2的載波頻率差值(即，反相的控制訊號CS2與輸入訊號IS5的載波頻率總和)。
開關電路155包括電晶體T6。電晶體T6的控制端(例如，閘極)用以接收輸入訊號IS4，電晶體T6的第一端(例如，源極)耦接開關電路151的輸出端，且電晶體T6的第二端(例如，汲極)作為開關電路155的輸出端(可選擇性地耦接扼流圈CH)。輸入訊號IS4可以是時脈訊號或本地震盪訊號。開關電路155受控於輸入訊號IS4而改變導通程度，例如可被導通或斷開，使控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者通過或截止，進而達成混波效果。開關電路155即可依據開關電路151所輸出的控制訊號CS1與輸入訊號IS4、或控制訊號CS2與輸入訊號IS4進行混波(例如，操作在混波模式)，以形成輸出訊號OS1(假設輸入訊號IS4為輸入訊號IS2的反相訊號)。
在一實施例中，若開關電路151接收直流形式的控制訊號CS1，則混波器150-1可作為差分放大器，即可具有緩衝功能(例如，操作在緩衝模式)，且輸出訊號OS1及OS2相關於輸入訊號IS4及IS5的電壓差值。
需說明的是，在另一實施例中，混波器150亦可能不包括開關電路155(即，混波器150僅包括開關電路151及153)，且其相關說明可參酌圖3A中混波器130-1的敘述，於此不再贅述。
此外，請參照圖4，在一實施例中，多模式處理電路100’更包括模式決定電路170。模式決定電路170耦接控制電路110’(例如，前述控制電路110’的控制端)。模式決定電路170輸出控制訊號CS3，且控制電路110’可基於控制訊號CS3選擇輸出控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者。
在一實施例中，此控制訊號CS3是依據偵測結果決定控制電路110’提供控制訊號CS1及控制訊號CS2中的一者，且此偵測結果是基於輸出訊號OS1所偵測。具體而言，混波器130的輸出端可連接射頻前端電路(圖未繪示，例如，功率放大器(Power Amplifier ，PA)及天線)，以將輸出訊號OS1及/或輸出訊號OS2傳送而出。接收器可接收輸出訊號OS1及/或輸出訊號OS2的反射訊號，並依據參考距離判斷是否有移動物體的分析結果。而模式決定電路170可基於分析結果提供控制訊號CS3。例如，控制訊號CS3是高電位表示有移動物體，且低電位表示未有移動物體。
在另一實施例中，此控制訊號CS3也可能是基於使用者的輸入操作、時間調整或其他分析結果而產生。
由前述說明可知，本發明實施例的混波器130及150將整合緩衝器以共同形成單一單元，並可藉由輸入不同控制訊號CS1及CS2，形成混波器及緩衝器中的一者。以下將詳細說明其運作。為了方便說明，以下將以圖4及圖6的實施例為主來說明，然其他實施例亦可實現。
圖7是依據本發明一實施例的多模式控制方法的流程圖。請參照圖7，多模式處理電路100’依據控制訊號CS1操作於一模式(步驟S710)。在一實施例中，控制訊號CS1為直流訊號。以表(2)及圖5的控制電路110’-1為例，控制開關111的輸出端T13連接輸入端T12，控制開關117的輸出端T23連接輸入端T22，且此模式為緩衝模式。或者，以表(1)及圖2B的控制電路110-2為例，編碼內容為“00”，且假設電源供應電壓VDD為1.2伏特。
值得注意的是，請參照圖6，混波器130-2的開關電路131的電壓為電源供應電壓VDD，且開關電路133的輸出端的電壓為電源供應電壓VDD，使得混波器130-2無輸出。另一方面，混波器150-1的開關電路151的電壓為參考電位端的電位，例如是0伏特，且開關電路153的輸出端的電壓為電源供應電壓VDD，使得混波器150-1作為差動放大器，即具有緩衝功能。在緩衝模式下，多模式處理電路100’可提供1-連續波(Continuous Wave，CW)訊號(例如，輸出訊號OS1及OS2作為雷達訊號)，並可用於物體移動偵測。
在另一實施例中，若混波器130-2與混波器150-1接收相同電位的訊號(例如，表(1)中編碼內容為“10”，或表(2)中的相同電位)。此時，開關電路131及151所形成的差動對(pair)將兩電位相減得出0電位，並使混波器130-2與混波器150-1皆無輸出(以下稱作無輸出模式)。
在一實施例中，緩衝模式結合無輸出模式可實現在超寬頻(Ultra-wideband，UWB)應用。具體而言，圖8是依據本發明一實施例的短脈衝(pulse)訊號的波形圖。請參照圖8，多模式處理電路100’在時間區間TD中切換至緩衝模式，並待時間區間TD結束而切換至無輸出模式。假設時間區間TD的數值小於特定門檻值(例如，小於或大約2奈秒(nanoseconds，ns))，將使得輸出訊號OS1及/或OS2在頻譜上形成平坦的展頻訊號，並可作為UWB應用，以進行距離及位置決定。
請參照圖7，多模式處理電路100’依據控制訊號CS2操作於另一模式(步驟S730)。在一實施例中，控制訊號CS2為交流訊號。以表(2)及圖5的控制電路110’-1為例，控制開關111的輸出端T13連接輸入端T11，控制開關117的輸出端T23連接輸入端T21，且此模式為混波模式。或者，以表(1)及圖2B的控制電路110-2為例，編碼內容為“01”或“11”。值得注意的是，請參照圖6，交流形式的輸入訊號IS1及IS1-將動態地改變開關電路131及151的導通程度，例如開啟或關閉開關電路131及151，且結合時脈訊號或本地震盪訊號的輸入，即可達到混波功能。
在混波模式下，多模式處理電路100’可提供2-CW訊號(例如，輸出訊號OS1及OS2作為雷達訊號)，並可用於對移動物體的距離偵測(例如，短範圍窄頻距離估測)。具體而言，以圖6為例，假設混波器130-2接收的控制訊號CS2為中頻訊號，且混波器150-1接收的控制訊號為反相的中頻訊號。圖9A是依據本發明一實施例的2-CW應用的波形圖。請參照圖9A，假設輸出訊號OS1及OS2的訊號波形如圖所示。輸出訊號OS1的頻率f 1為本地震盪訊號f LO與中頻訊號f IF的載波頻率總和(即，f 1=f LO+ f IF)，且輸出訊號OS2的頻率f 2為本地震盪訊號f LO與反相的中頻訊號f- IF的載波頻率總和(即，f 2=f LO- f IF)。
值得注意的是，基於都卜勒(Doppler)頻移，訊號傳播距離與相位的變化相關。假設輸出訊號OS1及OS2經由射頻前端電路傳送而出，不同載波頻率的兩傳送訊號經移動物體反射且透過接收器接收後，兩訊號之間的相位差Δφ將相關於移動物體的相對距離。
圖9B是依據本發明一實施例的2- CW應用的相位與時間(距離)對應圖。請參照圖9B，相位φ f1對應於輸出訊號OS1的相位(例如，本地震盪訊號的相位φ LO與中頻訊號的相位φ IF的總和，即φ f1=φ LO+ φ IF)，且相位φ f2對應於輸出訊號OS2的相位(例如，本地震盪訊號的相位φ LO與中頻訊號的相位φ IF的差值，即φ f2=φ LO- φ IF)。相位差Δφ即為兩相位φ f1及φ f2的差值(即，Δφ= φ f1- φ f2)。值得注意的是，由於混波器130及150可同步輸入本地震盪訊號，即可為輸出訊號OS1與輸出訊號OS2之間提供同步的初始參考相位。由於初始參考相位可同步，因此相位差Δφ所對應的距離估測結果亦能較準確。
在一實施例中，若基於控制訊號CS1的模式(即，使用1-CW動態偵測)的偵測結果(即，前述分析結果)是出現移動物體，則模式決定電路170可產生驅動控制電路110提供控制訊號CS2的控制訊號CS3，即可切換至基於控制訊號CS2的模式(即，使用2-CW針對移動物體的距離偵測)。另一方面，若基於控制訊號CS1的模式的偵測結果是未出現移動物體，則多模式處理電路100’維持在當前模式。由於1-CW動態偵測相較於2-CW距離偵測更省電，而透過前述切換機制可讓多模式處理電路100’有距離偵測需求(例如，出現移動物體)的情況下再切換至2-CW距離偵測的模式，且無須隨時維持在2-CW距離偵測，從而節省能量。
另一方面，本發明實施例的混波器130及150是電流驅動(如圖3A、圖3B及圖6)，且透過改變輸入訊號IS1及IS1-的電壓準位或是透過改變數位編碼內容，即可實現快速切換模式。
綜上所述，本發明實施例的多模式處理電路及其多模式控制方法，將緩衝器與混波器整合，例如可將混波器及緩衝器整合於單一單元，從而節省佈線面積及功耗。此外，經由輸入不同控制訊號，即可實現模式切換，並可減少插入損失。在雷達應用上，本發明實施例可提供1-CW、2-CW及短脈衝模式的偵測或估測。在電流驅動切換的情況下，本發明實施例可實現快速模式切換。此外，針對2-CW的距離偵測，可提供同步的初始參考相位，從而提升距離估測的準確性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、100’：多模式處理電路 110、110-1、110-2、110’、110’-1：控制電路 111、117：控制開關 113：數位至類比轉換器 115：低通濾波器 130、130-1、130-2、150、150-1：混波器 131~135、151~155：開關電路 170：模式決定電路 CS1、CS2、CS3：控制訊號 IS1~IS5、IS1-：輸入訊號 OS1、OS2：輸出訊號 SC1、SC3：電流源 T11、T12、T21、T22：輸入端 T13、T23：輸出端 T1~T6：電晶體 CH：扼流圈 VDD：電源供應電壓 S710~S730：步驟 TD：時間區間 Δφ：相位差 φ f1、φ f2、φ IF、-φ IF：相位
圖1是依據本發明一實施例的多模式處理電路的元件方塊圖。 圖2A是依據本發明一實施例的控制電路的元件方塊圖。 圖2B是依據本發明另一實施例的控制電路的元件方塊圖。 圖3A是依據本發明一實施例的混波器的元件方塊圖。 圖3B是依據本發明另一實施例的混波器的元件方塊圖。 圖4是依據本發明另一實施例的多模式處理電路的元件方塊圖。 圖5是依據本發明一實施例的控制電路的元件方塊圖。 圖6是依據本發明又一實施例的混波器的元件方塊圖。 圖7是依據本發明一實施例的多模式控制方法的流程圖。 圖8是依據本發明一實施例的短脈衝(pulse)訊號的波形圖。 圖9A是依據本發明一實施例的2-連續波(Continuous Wave，CW)應用的波形圖。 圖9B是依據本發明一實施例的2-CW應用的相位與時間(距離)對應圖。
100：多模式處理電路 110：控制電路 130：混波器 CS1、CS2：控制訊號 IS1、IS2：輸入訊號 OS1：輸出訊號

Claims (20)

  1. 一種多模式處理電路，包括：一控制電路，用以接收一第一輸入訊號，並依據該第一輸入訊號輸出一第一控制訊號及一第二控制訊號中的一者，其中該第一控制訊號是一直流訊號；以及一混波器，耦接該控制電路，並用以將該控制電路所輸出的該第一控制訊號與一第二輸入訊號或該第二控制訊號與該第二輸入訊號混波，以輸出一第一輸出訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多模式處理電路，其中該控制電路包括：一第一控制開關，包括：一第一輸入端，用以接收該第一輸入訊號；一第二輸入端，用以接收一第三輸入訊號；以及一輸出端，耦接該混波器，並用以輸出該第一控制訊號或該第二控制訊號，其中該第一控制開關選擇該第一輸入訊號作為該第一控制訊號輸出、或選擇該第三輸入訊號作為該第二控制訊號輸出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多模式處理電路，其中該控制電路包括：一數位至類比轉換器，依據該第一輸入訊號的編碼內容輸出該第一控制訊號及該第二控制訊號中的一者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多模式處理電路，其中該混波器包括：一第一開關電路，耦接該控制電路，並受控於該第一控制訊號及該第二控制訊號中的一者，使該第一控制訊號及該第二控制訊號中的一者輸出或截止；以及一第二開關電路，耦接該第一開關電路，受控於該第二輸入訊號，並依據該第一開關電路所輸出的該第一控制訊號與該第二輸入訊號或該第二控制訊號與該第二輸入訊號進行混波，以形成該第一輸出訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的多模式處理電路，其中反應於接收該第一控制訊號，該第二開關電路所輸出該第一輸出訊號的載波頻率是該第一控制訊號與該第二輸入訊號的載波頻率總和；以及反應於接收該第二控制訊號，該第二開關電路所輸出該第一輸出訊號的載波頻率是該第二控制訊號與該第二輸入訊號的載波頻率總和。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的多模式處理電路，其中該第二控制訊號是一交流訊號。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的多模式處理電路，其中該混波器更包括：一第三開關電路，耦接該第一開關電路，接收一第四輸入訊號，受控於該第四輸入訊號，並依據該第一開關電路所輸出的該 第一控制訊號與該第四輸入訊號或該第二控制訊號與該第四輸入訊號進行混波，以形成不同於該第一輸出訊號的一第二輸出訊號。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的多模式處理電路，更包括：一第二混波器，耦接該控制電路，並用以將該控制電路所輸出的該第一控制訊號與一第五輸入訊號或該第二控制訊號與該第五輸入訊號混波，以輸出不同於該第一輸出訊號的一第三輸出訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的多模式處理電路，其中該混波器耦接該控制電路的一第一輸出端，該第二混波器耦接該控制電路的一第二輸出端，該第一輸出端及該第二輸出端共同輸出該第一控制訊號及該第二控制訊號中的一者。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的多模式處理電路，其中該控制電路包括：一第二控制開關，包括：一第三輸入端，用以接收反相的該第一輸入訊號；一第四輸入端，用以耦接一參考電壓端；以及一第二輸出端，耦接該第二混波器，並用以輸出該第一控制訊號或該第二控制訊號，其中該第二控制開關選擇不輸出、或選擇該反相的第一輸入訊號作為該第二控制訊號輸出。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的多模式處理電路，其中 反應於接收該第二控制訊號，該第二混波器所輸出該第三輸出訊號的載波頻率是反相的該第二控制訊號與該第五輸入訊號的載波頻率總和。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的多模式處理電路，其中該第五輸入訊號的載波頻率相同於該第二輸入訊號。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的多模式處理電路，該第二混波器包括：一第四開關電路，耦接該控制電路，並受控於該第一控制訊號及該第二控制訊號中的一者，使該第一控制訊號及該第二控制訊號中的一者輸出或截止；一第五開關電路，耦接該第四開關電路，受控於該第五輸入訊號，並依據該第四開關電路所輸出的該第一控制訊號與該第五輸入訊號或該第二控制訊號與該第五輸入訊號進行混波，以形成該第三輸出訊號；以及一第六開關電路，耦接該第四開關電路，接收一第六輸入訊號，受控於該第六輸入訊號，並依據該第四開關電路所輸出的該第一控制訊號與該第六輸入訊號或該第二控制訊號與該第六輸入訊號進行混波，以形成不同於該第三輸出訊號的一第四輸出訊號。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的多模式處理電路，更包括：一扼流圈，其一端耦接該混波器輸出端，其另一端接收一第六輸入訊號；以及 一電流源，其一端耦接該混波器，其另一端用以耦接一參考電壓端。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的多模式處理電路，更包括：一模式決定電路，耦接該控制電路，並依據一偵測結果決定該控制電路提供該第一控制訊號及該第二控制訊號中的一者，其中該偵測結果是基於該第一輸出訊號所偵測。
  16. 一種多模式控制方法，包括：提供如申請專利範圍第1項所述的多模式處理電路；依據該第一控制訊號操作於一第一模式；以及依據該第二控制訊號操作於一第二模式，其中該第二模式不同於該第一模式。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的多模式控制方法，其中該第一模式用於物體移動偵測。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的多模式控制方法，其中該第二模式用於一移動物體的距離偵測。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的多模式控制方法，其中更包括：反應於該第一模式下的偵測結果是出現一移動物體，切換至該第二模式，其中該第二模式用於該移動物體的距離偵測。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的多模式控制方法，其中依據該第二控制訊號操作於該第二模式的步驟包括： 提供如申請專利範圍第7項所述的第三開關電路或第8項所述的第二混波器；以及為該第一輸出訊號與該第二輸出訊號之間或第一輸出訊號與第三輸出訊號之間提供同步的初始參考相位。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW448633B (en) * 1998-09-30 2001-08-01 Conexant Systems Inc Using a single side band mixer to reject image signals in a wireless station
TW200303122A (en) * 2002-02-06 2003-08-16 Koninkl Philips Electronics Nv A multi-band receiver
TW200713797A (en) * 2005-09-23 2007-04-01 Kuei-Ann Wen Dual-band mixer and its design flow
TW201041299A (en) * 2009-05-15 2010-11-16 Chunghwa Telecom Co Ltd Transceiver IQ offset autonomous compensation method and apparatus thereof
US10422856B2 (en) * 2017-04-21 2019-09-24 Futurewei Technologies, Inc. Frequency nonlinearity calibration in frequency-modulated continuous wave radar

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162452A (en) * 1977-07-05 1979-07-24 Texas Instruments Incorporated Channel selection for a television receiver having low-gain high frequency RF-IF section
JP4451827B2 (ja) * 2005-08-29 2010-04-14 アルプス電気株式会社 電子回路及びテレビジョンチューナ
US20070135076A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Sirific Wireless Corporation Wideband mixer with multi-standard input
CN101325399A (zh) * 2007-06-15 2008-12-17 瑞铭科技股份有限公司 I/q不匹配补偿的通讯装置及混波电路
JP6743048B2 (ja) * 2015-04-24 2020-08-19 ユー−ブロックス、アクチエンゲゼルシャフトｕ−ｂｌｏｘ ＡＧ 電荷キャンセラ回路を用いて信号をミキシングするための方法および装置
US10698013B2 (en) * 2015-11-27 2020-06-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Lock-in amplifier, integrated circuit and portable measurement device including the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW448633B (en) * 1998-09-30 2001-08-01 Conexant Systems Inc Using a single side band mixer to reject image signals in a wireless station
TW200303122A (en) * 2002-02-06 2003-08-16 Koninkl Philips Electronics Nv A multi-band receiver
TW200713797A (en) * 2005-09-23 2007-04-01 Kuei-Ann Wen Dual-band mixer and its design flow
TW201041299A (en) * 2009-05-15 2010-11-16 Chunghwa Telecom Co Ltd Transceiver IQ offset autonomous compensation method and apparatus thereof
US10422856B2 (en) * 2017-04-21 2019-09-24 Futurewei Technologies, Inc. Frequency nonlinearity calibration in frequency-modulated continuous wave radar

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