專利名稱：頻率轉換電路裝置及包含該電路裝置之移動無線裝置的制作方法
技術領域：
本發明系相關于一頻率轉換電路裝置，以及亦相關于具有該電路裝置之一移動無線裝置。
通常，復合數值(Complex-value)信號處理系被用于具有一相對而言較寬之頻寬的近代傳輸以及接收裝置(，舉例而言，移動無線裝置)之中，在此例子中，正交調制器(quadrature modulators)，舉例而言，向量調制器(vector modulators)，系被用于在該傳輸方向中進行頻率轉換，而在接收方向中，舉例而言，在一低IF接收器結構中，一局部振蕩器信號(L0信號)則會被用于向下混合(down-mix)已接收信號與一相對而言較低的中間頻率位準，另外，該局部振蕩器信號以及該載波信號必須為復合數值形式，也就是說，包括兩個已經相對于彼此而通過90°相位位移的信號分量，的需求，其系被會被負加于具有復合數值信號處理之該傳輸器以及接收器架構之上，而此型態之直角信號則是會包括一同相(in-phase)信號分量，以及一正交信號分量。
然而，通常習知被用于產生載體信號以及局部振蕩器信號的局部振蕩器系僅會提供所謂的單端信號(single-ended signals)，因此，相位位移器系通常會被用于產生仍然需要被用于產生兩個直角信號分量的該相位位移，由于該相位位移之正確性系會直接影響該接收器之特征數據，特別是關于鏡像頻率抑制。
此外，在近代的傳輸以及接收架構中的振蕩器，系通常并不會在傳輸頻率進行振蕩，卻是在可以以盡可能少之努力而被轉換成為該傳輸頻率的一頻率處進行振蕩，而此系會相關于該傳輸頻率對于，舉例而言，一VCO(Voltage Controlled Oscillator，電壓控制振蕩器)形式之，該振蕩器的影響系可以被減少的優點。
本發明之一目的即在于載明一種頻率轉換電路裝置，其系會提供一復合數值形式之輸出信號，并且，系會于程序中，減少輸出頻率對于該電路之輸入頻率之影響，而本發明之在一目的則是在于載明一種具有該電路裝置的移動無線裝置，且該移動無線裝置系關于鏡像頻率抑制、電流需求、以及相位噪聲而有所改進。
關于該電路裝置，該目的系根據本發明并藉由一頻率轉換電路裝置而加以達成，該頻率轉換裝置系包括-一輸入，系用于供給處于一輸入頻率的一輸入信號；-一輸出，系加以設計，以分接處于一輸出頻率之(取決于該輸入信號的)一復合輸出信號，以及系包括一同相(in-phase)路徑以及一正交路徑；-一第一頻率混合器，其系具有一連接至該電路裝置之該輸入的一第一輸入，一第二輸入，以及耦接至該電路裝置之該輸出的一輸入；-一第二頻率混合器，其系具有一連接至該電路裝置之該輸入的一第一輸入，一第二輸入，以及耦接至該電路裝置之該輸出的一輸入；以及-一分頻器，其系具有被耦接至該第一頻率混合器之該輸出的一輸入，被耦接至該第二頻率混合器之該第二輸入的一同相輸出，以及被耦接至該第一頻率混合器之該第二輸入的一正交輸出，以達成供給處于一已除降(divided-down)之輸出頻率之一信號的一個別信號分量。
依照本發明之原則，處于一輸入頻率的一輸入信號系會被轉換成為處于一輸出頻率的一輸出信號，而其中，該輸出頻率系取決于該輸入信號。處于該輸出頻率的該輸出信號系為一復合信號的形式，并且，系包括彼此正交的一同相分量以及一正交分量，因此，該輸出信號的該同相以及該正交分量系已經相應地相對于彼此而相位位移通過90°。根據本發明之原則，該輸入信號并不會分裂成為每一個皆按照路線到達頻率混合器之輸入的兩個信號路徑，而是，依照本發明，該輸入信號系僅被供給至所述頻率混合器之每一個的一輸入。再者，來自該兩個頻率混合器至少其中之一之(處于該輸出頻率的)該輸出信號系被饋送至所述頻率混合器之所述個別的第二輸入，而此系會對應于本發明利用一分頻器而分開此反饋信號的頻率之原則，也就是說，將處于該已除降(divided-down)頻率之該輸出信號供給至該兩個頻率混合器之該兩個輸入的原則，在此例子中，由于該分頻器系具有兩個彼此正交的信號輸出，因此，該反饋信號系會以已經相對于彼此而相位位移通過90°的兩個信號分量，而被供給至所述頻率混合器，結果是，在該兩個頻率混合器之所述輸出的所述信號分量系亦會已經相對于彼此而相位位移通過90°，并且，系會一起形成本發明頻率轉換器之該所需的IQ輸出信號。
依照本發明的原則，將該輸入頻率自該輸出頻率進行解耦(decoupling)系可以確保小量的努力，此外，由于該頻率轉換電路的簡單設計，因此，所敘述之該頻率轉換操作系存在一低功率消耗以及良好的相位噪聲特征，而在此例子中，由于負加于該兩個頻率混合器的所述線性需求系為低，因此，所述頻率混合器系對該電路之該低功率消耗有所貢獻。
來自該電路裝置的該復合輸出信號系可以被用于在一傳輸路徑中，舉例而言，在向量調制器中，的遞增頻率轉換，以及被用作為用于遞減頻率轉換的一局部振蕩器信號兩者，在此例子中，所敘述的該頻率轉換電路系以給予一小量電路復雜度的一高度正確性而進行操作。
根據本發明之原則，所述正交信號分量系會被直接產生在該輸入信號的頻率轉換期間。在此例子中，該兩個頻率混合器系利用該輸出信號會以一已經被分解成為IQ分量之信號的形式出現在其輸出的方式而進行驅動，而該頻率轉換器之該頻率反饋路徑系在此例子中加以使用。依照本發明之原則，該輸出信號以及其分量之相位角的正確性系并非取決于RC公差，也就是說，積體分量的制造公差，并且，系亦無關于頻率，此外，兩個頻率混合器系會一起具有較一個頻率混合器以及一個(通常會被提供，以及系為，舉例而言，一RC全通濾波器之形式的)相位位移器顯著為低的一功率消耗。
在該頻率轉換電路中的該兩個頻率混合器系較佳地為遞增頻率混合器的形式。
較佳地是，該分頻器系為具有一除法因子2之分頻器的形式。在此例子中，該輸入頻道系會對應于1.5倍的該輸出頻率，也就是說，連接至該頻率轉換電路之該輸入的一振蕩器系于1.5倍于該所需輸出頻率進行振蕩，而具有一除法因子2之分頻器系可以在以一特別簡單的方法而加以執行。
特別地是，在一較佳實施例中，該分頻器系為具有兩個正交輸出的一正反器模塊之形式，且每一個輸出系會驅動該兩個頻率混合器的其中之一。此型態的一正反器在積體無線頻率技術中系為標準分量，并且，其系使得在該反饋路徑中(依照本發明之原則)將該頻率除以2，以及將該信號分裂成為意欲于驅動該兩個頻率混合器的正交分量成為可能。
在此例子中，該兩個頻率混合器其中之一的一輸出系較佳地被耦接至該正反器的時鐘輸入，亦達成形成該會受路徑的目的。
較佳地是，一用于去耦合該輸出信號之該(等)DC分量的裝置系被個別連接于所述頻率混合器之該輸出以及該電路之該輸出之間，以及因此連接于所述頻率混合器其中之一之該輸出以及該分頻器之該輸入之間，而較佳地是，該去耦合該(等)DC分量的裝置系為一串聯電容之形式，并且，系會抑制依照本發明而可能發生在該輸出信號中、以及可能源自于頻率混合的所述DC分量。
關于該移動無線裝置，該目的系藉由包括具有上述特征之一電路裝置的一移動無線裝置而加以達成，其系具有-至少一意欲于將一所需信號之頻率在基頻以及一無線電頻率之間進行轉換的裝置，并且，該裝置系具有一輔助輸入，以達成供給處于一載波頻率(carrier frequency)之一復合信號的目的；-一頻率產生器，其系會于一輸出提供處于一參考頻率之一參考信號；以及-該頻率轉換電路裝置其輸入系被耦接至該頻率產生器的該輸出，以及其輸出系被耦接至該頻率轉換裝置的該輔助輸入。
正如已經指明的，本發明之頻率轉換電路系特別地適用于在移動無線裝置中驅動頻率轉換器、調制器、以及解調制器，在此例子中，一頻率產生器，舉例而言，一VCO，系會被連接至該電路裝置的該輸入，而該電路的該輸出則會被連接至用于轉亂一所需信號之頻率的一裝置。由于本發明之該頻率轉換電路系適用于在移動無線裝置之傳輸路徑以及接收路徑兩者中驅動頻率轉換器，因此，該頻率轉換電路裝置的該輸出系可以被連接至在一傳輸路徑中之一遞增頻率混合器的一輸入，以及連接至在一接收路徑中之一遞減頻率混合器的一輸入。
所敘述之移動無線裝置系使得可以藉由很少的復雜度，無關于生產，以及在頻率方面正確無誤而提供載波頻率以及IQ信號形式之局部振蕩器頻率，以及同時間，利用一所需信號之復合數值信號處理而設計傳輸及/或接收架構。
在圖式中
第1圖其系使用一簡單的方塊圖來顯示依照本發明原則之頻率轉換電路的一示范性實施例；以及第2圖其系使用一簡單的方塊圖來顯示具有如第1圖所顯示之一頻率轉換電路之一移動無線裝置的一示范性實施例。
第1圖系顯示一頻率轉換頻率裝置，其系具有一輸入1，以及一IQ輸出2，其中，該輸入1系為一單端(single-ended)輸入的形式，以及，系加以設計來供給處于一輸入頻率的一輸入信號sin(3/2ωt)，而該IQ輸出2則為一輸出終端對的形式，以用于分接(tap off)處于取決于該輸入頻率之一輸出頻率sin ωt，cos ωt的一復合輸出信號，再者，遞增頻率轉換器形式的一第一頻率混合器3以及一第二頻率混合器4系亦加以提供，而所述混合器、4的每一個系具有一第一輸入，一第二輸入，以及一輸出，其中，所述頻率混合器3、4的所述第一輸入系會被連接至該電路裝置的該輸入1，以及所述頻率混合器3、4的所述第二輸入系會被連接至一反饋路徑，此將于之后有更詳盡的敘述。另外，一緩沖放大器5，以及一下游串聯電容6，系被連接至所述頻率轉換器3、4之每一個的所述輸出，而一正反器模塊(flip-flopmodule)7的時鐘輸入8則是會被連接至該串聯電容6耦接至該頻率混合器3的輸出，再者，該串聯電容6耦接至該第一頻率混合器3的該輸出系會更進一步被連接至該IQ輸出2的一輸出終端，同樣地，被耦接至該第二頻率轉換器4之該輸出的該串聯電容6系亦會被連接至該頻率轉換電路之該IQ輸出2的一輸出終端。至于將該頻率除以2的該正反器7，則是具有兩個輸出，而此兩個輸出系為一0°輸出以及一90°輸出的形式，并且系加以設計，以用于分接已經相對于彼此而相位位移通過90°之兩個信號分量，再者，(操作為一分頻器之)該正反器7之該兩個輸出的每一個系會被連接至該兩個頻率混合器3、4之每一個的一第二輸入。
在該輸入1以及該輸出2之間的(到目前為止所敘述之)該頻率轉換電路系被提供為參考符號14，而提供一相對應振蕩器信號的一頻率產生器12系是會被連接至該輸入1，以達成供給處于該輸入頻率sin(3/2ωt)之該輸入信號的目的，而且，(一電壓控制振蕩器12形式之)該頻率產生器系會經由一緩沖放大器10而連接至該輸入，另外，在一移動無線裝置中的一頻率轉換器系會，舉例而言，經由另外的緩沖放大器11，而連接至該輸出對2(關于此方面，請參閱之后的第2圖)。
由于處于輸出角頻率(angular frequency)ω的一輸出信號系可以源自該頻率轉換電路4的所述輸出2，因此，一同相(in-phase)路徑以及一正交路徑系可以衍生出一相對應的正弦信號以及余弦信號，其系被敘述為sin(ωt)以及cos(ωt)，而所述頻率混合器3、4的每一個系會混合(該正反器7所提供的)一反饋信號以及該輸入信號，在此例子中，該反饋信號系處于該輸出頻率的一半，并且，系藉由在該復合反饋信號之分量中的式子sin(1/2ωt)以及cos(1/2ωt)而加以敘述。若是這些反饋信號分量系與在所述頻率混合器3、4中的該輸入信號進行混合時，則此系會在所述頻率混合器之所述輸出造成處于該角頻率ω的所述所需頻率，并且，另一方面，處于兩倍該角頻率2ω之額外且不需要的頻率分量系可以在沒有任何問題的情形下，以一簡單的方法，藉由低通濾波器、或是藉由將所述遞增混合器設計為抑制鏡像頻率的混合器、或是藉由對熟習無線頻率技術之人而言所熟知的方法而加以抑制。
該不具一RC全通濾波器(all-pass filter)的簡單設計系使得產生如第1圖所示之本發明的頻率轉換電路成為可能，而使得其能具有一低功率消耗、一高頻率正確性、以及系大部分不受制于程序公差，此外，該輸出頻率系自該輸入頻率去耦合(decoupled)，正如所述，因此而避免該輸出頻率對于該振蕩器12的影響，而由于系不需要一RC全通濾波器，因此，該顯示于第1圖中之電路的功率消耗系相對而言為低。
第2圖系顯示在一移動無線裝置中之該頻率轉換電路14(顯示在第1圖中者)的一應用實例。該移動無線裝置系具有一傳輸路徑以及一接收路徑，其中，一遞增頻率轉換器15系加以提供于該傳輸路徑之中，而一遞減頻率轉換器15則是被提供該接收路徑之中，而且所述轉換器的每一個系皆加以設計，以用于處理復合的所需信號。在該傳輸路徑之中，該頻率轉換器15系會經由一基本信號路徑而被連接至會提供一基頻調制信號BB-TX之一數字信號處理器17的輸出，而該頻率轉換器15的輸出則是會被耦接至一雙工單元18，且該雙工單元18則會再被連接至一天線19，更甚者，該雙工單元18系會被連接至于該接收路徑中之一遞減頻率轉換器16的輸入，而該遞減頻率轉換器16則依次會經由基頻信號處理路徑而被連接至該數字信號處理器單元17之輸入，以達成供給一已調制基頻信號BB-RX的目的。另外，用于處理所述所需信號的所述頻率轉換器15、16的每一個系具有一輔助輸入，以達成供給一載體信號、或是一局部振蕩器信號的目的，而該信號乃是藉由一頻率產生器12而加以產生，并且，系在該頻率轉換電路進行調適，因此，為了這個目的，該頻率調適電路14的該輸入1系會被耦接至該頻率產生器12的該輸出，而該頻率調適電路14的該輸出2則是會被連接至所述頻率混合器15、16之每一個的一輔助輸入。
在第2圖中所顯示的該收發器，系由于所述頻率混合器3、4之低功率消耗與高頻率正確性，以及僅占用小量的芯片表面積，以及負加于該頻率混合器上之低線性需求的事實，而特別地適合于大量生產。
參考符號列表1Input輸入2IQ outputIQ輸出3Frequency mixer頻率混合器4Frequency mixer頻率混合器5Amplifier放大器6Capacitor電容7Frequency divider分頻器8Clock input時鐘輸入10 Amplifier放大器11 Amplifier放大器12 VCOVCO14 Frequency conversion circuit頻率轉換電路15 Step-up mixer遞增混合器16 Step-down mixer遞減混合器17 Digital signal processing數字信號處理18 Duplexing unit雙工單元19 Antenna天線
權利要求
1.一種頻率轉換電路裝置，其系具有-一輸入(1)，其系用于供給處于一輸入頻率的一輸入信號；-一輸出(2)，其系加以設計，以分接處于一輸出頻率取決于該輸入信號的一復合輸出信號，以及系包括一同相(in-phase)路徑以及一正交路徑；-一第一頻率混合器(3)，其系具有一連接至該電路裝置之該輸入(1)的一第一輸入，一第二輸入，以及耦接至該電路裝置之該輸出(2)的一輸出；-一第二頻率混合器(4)，其系具有一連接至該電路裝置之該輸入(1)的一第一輸入，一第二輸入，以及耦接至該電路裝置之該輸出(2)的一輸出；以及-一分頻器(7)，其系具有耦接至該第一頻率混合器(3)之該輸出的一輸入，耦接至該第二頻率混合器(4)之該第二輸入的一同相輸出，以及耦接至該第一頻率混合器(3)之該第二輸入的一正交輸出，以達成供給處于一已除降(divided-down)之輸出頻率之一信號的一個別信號分量。
2.根據權利要求第1項所述之該電路裝置，其特征在于，該分頻器(7)系為一具有一除法因子2之分頻器的形式。
3.根據權利要求第1或第2項所述之該電路裝置，其特征在于，該分頻器(7)系包括具有形成該分頻器(7)之所述同相以及正交輸出之一零度輸出以及一90度輸出的一正反器。
4.根據權利要求第3項所述之該電路裝置，其特征在于，該正反器系具有形成該分頻器(7)之該輸入的一時鐘輸入。
5.根據權利要求第1至第4項其中之一所述之該電路裝置，其特征在于，一用于去耦合(decoupling)該電路裝置之該輸出信號之該(等)DC分量的裝置(6)系被連接于該第一頻率混合器(3)之該輸出以及該分頻器(7)之該輸入之間。
6.根據權利要求第1至第5項其中之一所述之該電路裝置，其特征在于，一用于去耦合該電路裝置之該輸出信號之該(等)DC分量的裝置(6)系被連接至該第二頻率混合器(4)之該輸出。
7.根據權利要求第5或第6項所述之該電路裝置，其特征在于，該用于去耦合該(等)DC分量的裝置(6)系為一電容。
8.一種包括具有如權利要求第1至第7項其中之一之特征之一電路裝置的移動無線裝置，其系包括-至少一意欲于將一所需信號之頻率在基頻以及一無線電頻率之間進行轉換的裝置(15，16)，且該裝置(15，16)系具有一輔助輸入，以達成供給處于一載波頻率(carrier frequency)之一復合信號的目的；-一頻率產生器(12)，其系會于一輸出提供處于一參考頻率之一參考信號；以及-該頻率轉換電路裝置(14)其輸入系被耦接至該頻率產生器(12)的該輸出，以及其輸出系被耦接至該頻率轉換裝置(15，16)的該輔助輸入。
全文摘要
一頻率轉換電路裝置(14)系加以載明，而該電路裝置系會在其輸出(2)提供一復合輸出信號。該電路系包括兩個頻率混合器(3、4)，而所述頻率混合器系，一方面，藉由一輸入信號，以及另一方面，藉由一反饋信號而加以驅動，在此例子中，該反饋信號系為已除頻之輸出信號，并且，系已經被分解成為一同相分量以及一正交分量。所述的該頻率轉換電路(14)系使得以無關于生產公差并且在頻率方面正確無誤的方式，而產生處于一輸出頻率之一信號成為可能，而該信號系為一IQ信號之形式，并且系額外地，就頻率而言，自該輸入信號進行去耦合，因此，該頻率轉換電路(14)系特別地適合被用于移動無線收發器中。
文檔編號H03B27/00GK1643779SQ03806138
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月17日 優先權日2002年3月15日
發明者C·格雷溫格, A·漢科 申請人:因芬尼昂技術股份公司