專利名稱：射頻集成電路和無線電發射器集成電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統，更具體地說，涉及一種射頻集成電路。
背景技術：
眾所周知，通信系統能在無線和/或有線連接的通信設備之間支持無線和 有線通信。這種通信系統的范圍涉及連接到因特網的國內和/或國際移動電話 系統，和點到點的室內無線網絡。每一種通信系統都是根據一個或多個通信標 準形成的并由此進行運作的。例如，無線通信系統根據一個或多個標準運行，
包括但不限于IEEE802.11、藍牙、ZigBee、高級移動電話服務(AMPS)、數 字AMPS、移動通信全球系統(GSM)、碼分多址(CDMA)、區域多點傳輸系 統(LMDS)、多路多點傳輸系統(MMDS)、射頻識別(RFID)和/或它們 的變化形式。
無線通信設備(例如移動電話，雙向無線電，個人數字助理(PDA)，個 人電腦(PC),膝上型計算機，家庭娛樂設備，RFID讀卡機，RFID標簽等)可以 直接或間接地與其他無線通信設備進行通信，這取決于無線通信系統的類型。 若是進行直接通信(也稱作點對點的通信)，那么參與無線通信的設備使它們 的接收器和發送器調諧到同一個信道或相同的多個信道(例如無線通信系統的 多個射頻載波之一或一些系統的特定RF頻率)并通過那個(些)信道進行通 信。若是進行間接無線通信，那么每一個無線通信設備都通過指定的信道直接 與關聯的基站(例如移動服務)和/或關聯的網關(例如室內或建筑內的無線 網絡)進行通信。通過系統控制器，通過公共交換電話網，通過因特網，禾口/ 或通過一些其他的廣域網絡，關聯的基站和/或關聯的網關彼此之間直接通信， 進而完成無線通信設備之間的通信連接。
對于每個參與無線通信的無線通信設備來說，它都包含有內置的無線電收
發機(也就是接收器和發射器)或者與關聯的無線電收發機相連(例如用于室 內或建筑內的無線通信網絡的站點、射頻調制解調器等)。眾所周知的是，接 收器與天線相連，其中接收器包括低噪放大器、 一個或多個中頻級、濾波級和
數據恢復級。低噪放大器通過天線接收入站RF信號然后進行放大。 一個或多 個中頻級將RF信號與一個或多個本級振蕩進行混合用于將放大后的RF信號轉 換成中頻(IF)信號。濾波級對該基帶信號或IF信號濾波，以此削弱多余的帶 外信號，生成濾波后的信號。數據恢復級依據特定無線通信標準從濾波后的信 號中恢復得到原始數據。
眾所周知，發射器包括數據調制級、 一個或多個中頻級和功率放大器。數 據調制級將原始數據轉換成符合特定無線通信標準的基帶信號。一個或多個中 頻級將基帶信號與一個或多個本級振蕩混合生成RF信號。在通過天線發送RF 信號之前，功率放大器先該放大RF信號。
在很多無線電收發機的應用中，發送和/或接收的原始數據包括數字化的 視頻圖像信號(例如MPEG文件、JPEG和/或它們的結合)。周知的是，圖像 傳感器用于捕捉模擬圖像信號。圖像傳感器將捕捉到的模擬圖像信號偏置到特 定水平，進行放大，然后進行數字化(例如將模擬信號轉換為數字信號，這可 根據JPEG或MPEG規范進行轉換)。
目前，圖像傳感器是作為集成電路使用光電二極管陣列來實現的。雖然集 成圖像傳感器芯片為通信設備制造商提供了較小的形狀因子，但這些芯片仍然 是單獨的元件，需要占用印刷電路板(PCB)空間和至/來自PCB上的其它集成 電路的連接。
因此，需要一種帶有片上圖像傳感器的射頻集成電路。
發明內容
本發明涉及一種操作設備和方法，通過對以下附圖的說明，以及對說明書 和權利要求中的描述而將該操作設備和方法進一步展現。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種射頻集成電路(RFIC)，包括 光電二極管陣列電路，用于將所接收的光轉換為電圖像信號；
數字轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于發送模式時將所述電圖像信 號轉換為數字圖像信號，以及在所述射頻集成電路處于接收模式時將下變頻信 號轉換為數字接收基帶或低中頻(IF)信號；
發射基帶處理模塊，用于將數字圖像信號轉化為數字發送基帶信號或低中 頻信號；
模擬轉換模塊，用于將所述數字發射基帶信號或低中頻信號轉換為模擬發
射基帶信號或模擬低中頻信號；
上變頻模塊，基于發射本地振蕩，將所述模擬發射基帶信號或模擬低中頻
信號轉換為上變頻信號；
功率放大器電路，用于放大所述上變頻信號，產生發射射頻(RF)信號； 低噪放大器電路，用于放大接收射頻信號，產生放大后的接收射頻信號； 下變頻模塊，基于接收本地振蕩，將所述放大后的接收射頻信號轉換為下
變頻信號；
接收基帶處理模塊，用于將所述數字接收基帶信號或低中頻信號轉換為所 述數字信號。
優選地，所述光電二極管陣列電路包括
多個光電二極管，用于從所接收的光中產生多個黑白電信號； 多個透鏡，用于將所接收的光提供給所述多個光電二極管； 多個濾色鏡，用于過濾所述多個黑白電信號，產生多個彩色電信號； 處理模塊，用于處理所述多個彩色電信號以產生所述電圖像信號，其中所 述處理包括至少以下之一定時、曝光控制、快門控制、白平衡和增益調節。 優選地，所述光電二極管陣列電路包括 多個主動式像素傳感器。 優選地，所述數字轉換模塊包括
放大器，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時放大所述電圖像信號以 產生放大后的電圖像信號，以及在所述射頻集成電路處于接收模式時放大所述 下變頻信號以產生放大后的下變頻信號；
模數轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時將所述放大后的電圖像信號轉換為數字信號，以及在所述射頻集成電路處于接收模式時將所述
放大后的下變頻信號轉換為數字接收基帶信號或低中頻信號；
圖像編碼模塊，用于將所述數字信號轉換為所述數字圖像信號。
優選地，所述圖像編碼模塊包括以下至少之一
初始成像處理模塊； 聯合圖像專家組(JPEG)編碼模塊； 運動圖像專家組(MPEG)編碼模塊； 圖像編碼模塊。
優選地，所述數字轉換模塊包括
放大器，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時放大所述電圖像信號以 產生放大后的電圖像信號；
第一模數轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時將所述放大 后的電圖像信號轉換成數字信號；
第二模數轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于接收模式時將所述下變 頻信號轉換成所述數字接收基帶信號或低中頻信號；
圖像編碼模塊，用于將所述數字信號轉換為所述數字圖像信號。
優選地，所述數字轉換模塊進一步包括
第二放大器，用于在所述第二模數轉換模塊將所述下變頻信號轉換成所述 數字接收基帶信號或低中頻信號之前，放大所述下變頻信號。 優選地，所述數字轉換模塊進一步包括
數字放大器，用于放大所述數字接收基帶信號或低中頻信號。 優選地，所述數字轉換模塊進一步包括
放大器，用于放大所述電圖像信號以產生放大后的電圖像信號； 合并模塊，用于將所述放大后的電圖像信號與所述下變頻信號合并，產生 合成信號；
模數轉換模塊，用于將所述合成信號轉換為數字合成信號； 分離模塊，用于將所述數字合成信號分成數字信號和數字接收基帶信號或 低中頻信號； 圖像編碼模塊，用于將所述數字信號轉換成所述數字圖像信號，其中所述 發射射頻信號位于發射頻段內，所述接收射頻信號位于接收頻段內，使得所以 射頻集成電路同時處于發射模式和接收模式。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種無線電發射器集成電路 (RTIC)，包括
光電二極管陣列電路，用于將所接收的光轉換成電圖像信號； 數字轉換模塊，用于將所述電圖像信號轉換成數字圖像信號； 發射基帶處理模塊，用于將所述數字圖像信號轉換成數字發射基帶信號或 低中頻信號；
模擬轉換模塊，用于將所述數字發射基帶信號或低中頻信號轉換成模擬發 射基帶信號或低中頻信號；
上變頻模塊，基于發射本地振蕩，將所述模擬發射基帶信號或低中頻信號 轉換成上變頻信號；
功率放大器電路，用于放大所述上變頻信號，產生發射射頻信號。
優選地，所述光電二極管陣列電路包括-
多個光電二極管，用于從所接收的光中產生多個黑白電信號；
多個透鏡，用于將所接收的光提供給所述多個光電二極管；
多個濾色鏡，用于過濾所述多個黑白電信號，產生多個彩色電信號；
處理模塊，用于處理所述多個彩色電信號以產生所述電圖像信號，其中所 述處理包括至少以下之一定時、曝光控制、快門控制、白平衡和增益調節。
優選地，所述光電二極管陣列電路包括
多個主動式像素傳感器。
優選地，所述數字轉換模塊包括
放大器，用于放大所述電圖像信號，產生放大后的電圖像信號； 模數轉換模塊，用于將所述放大后的電圖像信號轉換成數字信號； 圖像編碼模塊，用于將所述數字信號轉換成所述數字圖像信號。 優選地，所述圖像編碼模塊包括至少以下之一 初始成像處理模塊；
聯合圖像專家組(JPEG)編碼模塊； 運動圖像專家組(MPEG)編碼模塊； 圖像編碼模塊。
本發明的其他優點、目的和新穎性特征，及其詳細的圖解說明，將在接下 來的描述和圖示中得到更充分的闡釋。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中 圖l是本發明一個實施例中無線通信系統的模塊結構圖2是本發明一個實施例中射頻集成電路(RFIC)的模塊結構圖3是本發明一個實施例中光電二極管陣列電路的模塊結構圖4是本發明一個實施例中數字轉換模塊的模塊結構圖。
圖5是本方面另一個實施例中數字轉換模塊的模塊結構圖。
圖6是本方面另一個實施例中數字轉換模塊的模塊結構圖。
圖7是本方面另一個實施例中數字轉換模塊的模塊結構圖。
圖8是本發明一個實施例中無線電發射器集成電路(RTIC)的模塊結構圖。
具體實施例方式
圖1是通信系統10的模塊結構圖，該通信系統10包括多個基站和/或接入點 12、 16，多個無線通信設備18-32和網絡硬件組件34。注意網絡硬件34 (可 以是路由器、交換機、橋接器、調制解調器、系統控制器等等)為通信系統IO 提供廣域網絡連接42。無線通信設備18-32可以是膝上型計算機18和26、個人 數字助理主機20和30、個人計算機主機24和32和移動電話主機22和28，包括有 內置的無線電收發器和/或具有與其關聯的無線電收發器。參考圖2 — 8將對無 線電收發器進行更詳細的描述。
無線通信設備22、 23和24位于獨立的基本服務組(IBSS)區域中，并進 行直接通信(也就是"點到點"的通信)。在這種配置中，這些設備22、 23和24 只是彼此之間進行通信。為了能與系統10中的其它無線通信設備進行通信或在
系統10外進行通信，設備22、 23和24需要與一個基站或接入點12或16相關聯。 基站或接入點12、 16分別位于基本服務組(BSS)區域11和13，并通過局域 網絡連接36、 38操作性地連接到網絡硬件34。這種連接為基站或接入點12、 16 提供系統10內其它設備的連接，并通過WAN連接42提供到其它網絡的連接。 為了能與BSS 11或13中的無線通信設備進行通信，基站或接入點12-16中的每 個都設有相關聯的天線或天線陣列。例如，基站或接入點12與無線通信設備18 和20進行無線通信，而基站或接入點16與無線通信設備26-32進行無線通信。 通常，無線通信設備向特定基站或接入點12、 16進行登記，以接收來自通信系 統10的服務。
通常，基站用于蜂窩電話系統和相似類型的系統，而接入點或主收發器用 于室內或建筑內的無線網絡(例如正EE802.11和其各種版本、藍牙、RFID和/ 或任何其它類型的基于射頻的網絡協議)。不管通信系統是否是特定類型，每 個無線通信設備都具有內置的無線電裝置，和/或每個無線通信設備都與無線 電裝置相連。注意 一個或多個無線通信設備包括有RFID讀取器和/或RFID標 簽。
圖2是射頻集成電路(RFIC)的模塊結構圖，該集成電路可用于圖l所示 的任何一種無線通信設備中，或作為射頻收發器用于任何其它發射和/或接收 音頻信號的RF應用中。該RFIC包括光電二極管陣列電路IOO、數字轉換模塊 102、發射基帶模塊104、模擬轉換模塊106、上變頻模塊108、功率放大器電路 110、低噪放大器電路112、下變頻模塊114和接收基帶處理模塊115。
光電二極管陣列電路100(參考圖3將有對該光電二極管陣列電路的更詳細 的描述)將所接收的光118轉換成電圖像信號120。所接收的光118是從物體表 面反射并被捕獲到的，具體為通過光電二極管陣列中的多個光電二極管捕捉預 定時間段的光以產生電壓。該電壓經過過濾、處理后產生電圖像信號120。注 意，對該電壓的處理包括但不限于定時、曝光控制、快門控制、白平衡和增益 調節。在可選的其它實施例中，該光電二極管陣列電路包括多個主動式像素傳 感器。
數字轉換模塊102 (該模塊的實施例將參考圖4-7有更詳細的描述)在RFIC 處于發射模式的時候，將電圖像信號120轉換成數字圖像信號122。根據一個或 多個編碼方法(例如MPEG,JPEG或其它標準的視頻圖像編碼)，可對數字圖 像信號122進行編碼。注意，RPIC可通過發送/接收模式信號124處于發射模式， 根據半雙工方案處于發射模式，此時RFIC的發射路徑和接收路徑共享無線通 信資源(例如一個或多個RF信道，使用同一RF載波頻率，跳頻方法等)，和/ 或當RFIC支持全雙工方案時同時處于發射模式和接收模式，此時發射路徑和
接收路徑使用不同的無線通信資源。
發射基帶處理模塊104根據一個或多個無線通信標準，將數字圖像信號122
轉換成數字發射基帶信號或低中頻(IF)信號126。為了實現轉換成數字發射 基帶信號或低IF信號126，發射送基帶處理模塊104對數字發射音頻信號122執
行一個或多個發射器功能。該發射器功能包括但不限于擾頻、編碼、鑿孔、映 射、調制和域數字基帶到IF的轉換。注意，基帶或低IF發射(TX)信號126 可以是數字基帶信號(例如具有零IF)或數字低IF信號，其中低IF—般在IOO 千赫茲到幾兆赫茲之間的頻率范圍內。還要注意的是，發射基帶處理模塊104 和接收基帶處理模塊l 15可使用共享的處理器件、單獨的處理器件或多個處理 器件來實現，并進一步包括有關聯的存儲器。這樣的處理器件可以是微處理器、 微控制器、數字信號處理機、微機、中央處理機、現場可編程門陣列、可編程 邏輯器件、狀態機、邏輯電路、模擬電路、數字電路和/或任何能基于操作指 令處理信號(模擬的和/或數字的)的器件。相關聯的存儲器可以是單個存儲 器件或多個存儲器件。這樣的存儲器件可以是只讀存儲器、隨機存取存儲器、 易失性存儲器、非易失性存儲器、靜態存儲器、動態存儲器、閃存和/或任何 能存儲數字信息的器件。注意當處理模塊104和/或105通過狀態機、模擬電 路、數字電路和/或邏輯電路實現其一個或多個功能時，存儲相應操作指令的 存儲器就嵌入在包含該狀態機、模擬電路、數字電路和/或邏輯電路的電路內。 模擬轉換模塊106在RFIC處于發射模式時，將數字發射基帶信號或低IF信 號126轉換成模擬發射基帶信號或低IF信號128。上變頻模塊108基于發射本地 振蕩130，將模擬發射基帶信號或低IF信號128 (包括同相分量和正交分量)轉 換成上變頻信號132。上變頻模塊108可以是直接轉換模塊，此時發射本地振蕩
130相當于模擬發射基帶或低IF信號128的中頻與發射RF信號134的載波頻率 之間的差。或者，上變頻模塊108可以是超外差模塊，此時發射本地振蕩130 包括兩個振蕩， 一個將模擬基帶或低IF信號128轉換成中頻信號，第二個將中 頻信號轉換成具有發射RF信號134的載波頻率的信號。注意，檔模擬發射基帶 或低IF信號128包括同相分量和正交分量時，發射本地振蕩130也包括同相分量 和正交分量，這樣的話，發射本地振蕩的正交分量與模擬發射基帶或低IF信號 128的正交分量相混合，發射本地振蕩的同相分量與模擬發射基帶或低IF信號 128的同相分量相混合。
功率放大器電路110放大上變頻信號132，產生發射射頻信號134。功率放 大器電路110可包括串聯的、并聯的或相結合的一個或多個功率放大器和/或一 個或多個前置放大器。功率放大器電路110提供的放大率取決于所需要的發射 功率和是否使用了片外功率放大器。功率放大器電路110將發射RF信號134提 供給天線結構以進行無線空中傳輸。
天線結構包括單獨的用于RFIC的接收路徑和發送路徑的天線，或者發送 和接收路徑可通過發送/接收開關和/或平衡一不平衡變壓器共享天線。在另一 個實施例中，接收和發送路徑共享分集式天線結構。在另一個實施例中，接收 和發送路徑都有各自的分集式天線結構。在另一個實施例中，發送和接收路徑 共享多輸入多輸出(MIMO)天線結構。因此，RFIC上連接或集成的天線結構 取決于無線收發器所遵循的特定標準。
低噪放大器(LNA)電路112對接收RF信號136進行放大，產生放大后的 接收RF信號138。 LNA電路112可包括串聯的、并聯的或相結合的一個或多個 放大器和/或一個或多個前置放大器，基于增益設定對接收RF信號136進行放 大。該增益設定至少部分地取決于接收RF信號136的信號強度和接收路徑的預 期操作范圍。
下變頻模塊114基于接收本地振蕩140，將放大后的接收RF信號138轉換成 下變頻信號142。下轉換模塊114可以是直接轉換模塊，此時接收本地振蕩140 對應于下變頻信號142的中頻(例如零中頻或幾兆赫茲的低中頻或更少)與接 收RF信號136的載波頻率之間的差。或者，下變頻模塊114是超外差模塊，此
時接收本地振蕩140包括兩個振蕩， 一個將接收RF信號136轉換成中頻信號， 第二個將中頻信號轉換成下變頻信號142。注意，LNA電路112可將放大后的接 收RF信號138的同相分量和正交分量提供給下變頻模塊114。在這種情況下， 接收本地振蕩140包括有同相分量和正交分量，這樣接收本地振蕩140的正交分 量就與放大后的接收RF信號138的正交分量混合，接收本地振蕩140的同相分 量就與放大后的接收RF信號138的同相分量混合。
當RFIC處于接收模式時，數字轉換模塊102將下變頻信號142轉換成數字 接收基帶或低中頻(IF)信號144。注意，RFIC可以通過發送/接收模式信號124 處于接收模式，可以根據半雙工方案處于接收模式，此時RFIC的發送路徑和 接收路徑共享無線通信資源(例如一個或多個RF信道，使用同一RF載波頻率， 跳頻方法等)，和/或當RFIC支持全雙工方案時同時處于發送模式和接收模式， 此時發送路徑與接收路徑使用不同的無線通信資源。
接收基帶處理模塊115將數字接收基帶或低IF信號144轉換成數字信號 146。為了實現轉換成數字信號146，接收基帶處理模塊115對數字接收基帶或 低IF信號144執行一個或多個接收器功能。該接收器功能包括但不限于數字中
頻到基帶的轉換、解調、解映射、解鑿孔、解碼和/或解擾。注意，數字接收 基帶或低IF信號144可以是數字基帶信號(例如具有零IF)或數字低IF信號， 其中低IF—般在100千赫茲到幾兆赫茲之間的頻率范圍內。
本領域的普通技術人員熟知的是，RFIC可形成在單個芯片上，或放在傳 統集成電路(IC)封裝(例如球柵陣列、表面貼裝等)中。或者，該RFIC可 形成在位于一個現有IC封裝內的雙芯片上。例如，第一芯片支持發射聲換能器 電路IOO、數字轉換模塊102、發射基帶處理模塊104、模擬轉換模塊106、接收 基帶處理模塊115和接收聲換能器電路U6，第二芯片支持上變頻模塊108、功 率放大器電路IIO、低噪放大器電路112和下變頻模塊114。作為另一個可選實 施例，該RFIC可形成在位于單獨的傳統IC封裝內的雙芯片上。
圖3是一個實施例中光電二極管陣列電路100的模塊結構圖，其包括多個透 鏡154-156、多個光電二極管150-152、多個濾色鏡158-160和一個處理模塊162。 處理模塊162是與發射和接收基帶處理模塊104和115分開的單獨的處理器件，
或者是發射和接收基帶處理模塊104和105之一的一部分或兩者的一部分。
在操作中，將多個透鏡154-156定位，用于將所接收的光提供給多個光電 二極管。如圖所示，一個透鏡154設置在靠近相應的一個光電二極管150的位置，
用于聚焦所接收的光118，并把它顯示給相應的光電二極管。
多個光電二極管150-152被排列成行和列的陣列，以從所接收的光中產生 多個黑白電信號。處理模塊162控制產生黑白電信號的光電二極管的曝光和其 它方面。多個濾色鏡158-160過濾多個黑白電信號，產生多個彩色電信號。處 理模塊162處理該多個彩色電信號，產生電圖像信號，執行的處理包括至少以 下之一定時、曝光控制、快門控制、白平衡和增益調節。
圖4是一個實施例中數字轉換模塊的模塊結構圖，該模塊包括多路復用器 176、放大器170、模數轉換模塊174、多路復用器178和圖像編碼模塊180。多 路復用器176和178 (可以是切換器、門電路、連接節點)由發射/接收模式信 號124的狀態來控制。注意，當RFIC處于半雙工模式時，基于發射路徑是否處 于活動狀態或接收路徑是否處于活動狀態，在RFIC中發射/接收模式信號124 都是固有的。在這種情況下，多路復用器176和178可實現為連接節點(即，根 據RFIC半雙工操作，電連接的一條線路處于活動狀態，另一條線路處于不活 動狀態)。
當RFIC處于發射模式時，多路復用器176將電圖像信號120提供給放大器 170。放大器170根據預先設定的增益設置或自動增益控制設置放大電圖像信號 120，產生放大后的電圖像信號182。模數轉換模塊174可包括一個或多個模數 轉換器，將放大后的電圖像信號182轉換成數字信號184。多路復用器178將數 字信號184提供給圖像編碼模塊180 。
圖像編碼模塊180是與發射基帶處理模塊104分開的單獨處理器件，可與發 射基帶處理模塊104共享處理器件，或是發射基帶處理模塊104之中的一個模 塊。不管其是如何實現的，圖像編碼模塊180都對數字信號184執行一種或多種 圖像編碼，產生數字圖像信號122。這種編碼包括MPEG, JPEG和/或其它視頻 圖像編碼標準。
當RFIC處于接收模式時，多路復用器176將下變頻信號142提給放大器170。放大器170根據自動增益設置放大下變頻信號142，產生放大后的下變頻 信號1S6。注意，如果下變頻信號142包括同相分量和正交分量，那么放大器170 就包括有放大同相分量的同相放大器和放大正交分量的正交放大器。
模數轉換模塊174將放大后的下變頻信號186轉換成數字接收基帶或低IF 信號144。注意，當下變頻信號142包括同相分量和正交分量時，模數轉換模塊 174就包括有轉換同相分量的同相模數轉換器和轉換正交分量的正交模數轉換 器。多路服用器178將數字接收基帶或低IF信號142提供給接收基帶處理模塊 115。
圖5是一個實施例中數字轉換模塊102的模塊結構圖，該模塊包括放大器 170、模數轉換模塊(ADC)174、模數轉換模塊194和圖像編碼模塊180。在這個 實施例中，當RFIC處于發射模式時，放大器170、 ADC模塊174和圖像編碼模 塊180都處于活動狀態(active)，而ADC模塊194處于不活動狀態(inactive)。 當RFIC處于接收模式時，放大器170、 ADC模塊174和圖像編碼模塊180處于不 活動狀態，而ADC模塊194處于活動狀態。
當RFIC處于發射模式時，放大器170根據預先設定的增益設置或自動增益 控制設置放大電圖像信號120，產生放大后的電圖像信號182。模數轉換模塊174 包括一個或多個模數轉換器，將放大后的電圖像信號182轉換成數字信號184。 圖像編碼模塊180對發射數字信號184執行一種或多種圖像編碼，產生數字圖像 信號122。
當RFIC處于接收模式時，模數轉換模塊194將下變頻信號142轉換成數字 接收基帶或低IF信號144。注意，當下變頻信號142包括同相分量和正交分量時， 模數轉換模塊194就包括有轉換同相分量的同相模數轉換器和轉換正交分量的 正交模數轉換器。
圖6是一個實施例中數字轉換模塊102的模塊結構圖，該模塊包括放大器 170、模數轉換模塊174、圖像編碼模塊180、模數轉換模塊194、放大器190或 數字放大器196。在這個實施例中，當RFIC處于發射模式時，放大器170、 ADC 模塊174和圖像編碼模塊180處于活動狀態，而ADC模塊194和放大器190或數 字放大器196處于不活動狀態；當RFIC處于接收模式時，放大器170、 ADC模
塊174和圖像編碼模塊180處于不活動狀態，而ADC模塊194和放大器190或數 字放大器196處于活動狀態。
當RFIC處于發射模式時，放大器170根據預先設定的增益設定或自動增益 控制設定放大電圖像信號120，產生放大后的電圖像信號182。模數轉換模塊174 包括一個或多個模數轉換器，將放大后的電圖像信號182轉換成數字信號184。 圖像編碼模塊180對發射數字信號184執行一種或多種圖像編碼，產生數字圖像 信號122。
當RFIC處于接收模式時，放大器190放大下變頻信號142，產生放大后的 下變頻信號186。模數轉換模塊194將下變頻信號186轉換成數字接收基帶或低 ff信號144。注意，當下變頻信號142包括同相分量和正交分量時，模數轉換模 塊194就包括有轉換同相分量的同相模數轉換器和轉換正交分量的正交模數轉 換器。或者另一個實施例中，模數轉換模塊194將放大后的下變頻信號186轉換 成預先放大的數字接收基帶或低IF信號。數字放大器196對該預先放大的數字 接收基帶或低IF信號進行放大，產生數字接收基帶或低IF信號144。
圖7是一個實施例中數字轉換模塊102的模塊結構圖，該模塊包括放大器 170、合并模塊200、模數轉換模塊174、分離模塊202和圖像編碼模塊180。在 這個實施例中，RFIC處于全雙工模式(即同時處于接收模式和發射模式)， 此時發射路徑和接收路徑使用不同的頻率范圍。
在這個實施例中，基于預定的增益設定和/或自動增益控制設定，放大器 170放大電圖像信號120，產生放大后的電圖像信號120。合并模塊200將放大后 的電圖像信號與下變頻信號142進行合并，產生合成信號204。例如，合并模塊 200是將放大后的電圖像信號(例如cos(at))和下變頻信號142 (例如cos(c^t)) 相力口的求和模塊，產生合成信號(2cosl/2(at+(oIFt)cosl/2(at-coIFt)=cos2at-sin2o)IFt). 注意，如果下變頻信號142包括同相分量和正交分量，那么合并模塊200就將放
大后的電圖像信號與該同相分量和/或正交分量進行合并。
模數轉換模塊174將合成信號204轉換成數字合成信號。分離模塊202將數 字合成信號分離出數字信號184和數字接收基帶或低IF信號144。在一個實施例 中，分離模塊200包括第一數字濾波器和第二數字濾波器。第一數字濾波器進
行調諧后，允許通過合成信號204的cos^t分量并同時充分消減合成信號204的
Si^0)fft分量；第二數字濾波器進行調諧后，允許通過合成信號204的sil^COfft分
量并同時充分消減合成信號204的cos、t分量。分離模塊200進一步包括有獲取 cosat和sinc^t的數字平方根功能，并進一步包括有數字90。相移模塊，對sino^t 進行相移以獲得cos叫Ft。圖像編碼模塊180對數字信號184執行一種或多種圖像 編碼，產生數字圖像信號122。
圖8是無線電發射器集成電路(RTIC)的模塊結構圖，其包括光電二極管 陣列電路IOO、數字轉換模塊240、發射基帶模塊104、模擬轉換模塊106、上變 頻模塊108和功率放大器電路110 。
光電二極管陣列電路100將所接收到的光118轉換成電圖像信號120。所接 收的光118從物體表面反射并被捕獲，可通過光電二極管陣列中的多個光電二 極管獲取預定時間段內的光以產生電壓。該電壓經過過濾、處理，產生電圖像 信號120。注意，對該電壓的處理包括但不限于定時、曝光控制、快門控制、 白平衡和增益調節。或者另一個可選實施例中，光電二極管陣列電路包括多個 主動式像素傳感器。
數字轉換模塊240可依據圖4-7中的數字轉換模塊102的一個實施例來實 現，但減去了下變頻信號的數字轉換。數字轉換模塊240將電圖像信號120轉換 成數字圖像信號122。數字圖像信號122可根據一個或多個編碼方法(例如 MPEG、 JPEG或其它標準的視頻圖像編碼)進行編碼。
發射基帶處理模塊104根據一個或多個無線通信標準將數字圖像信號122 轉換成數字發射基帶信號或低中頻(IF)信號126。為了實現轉換成數字發射 基帶信號或低IF信號126，發射基帶處理模塊104對數字發射音頻信號122執行 一個或多個發射器功能。該發射器功能包括但不限于擾頻、編碼、鑿孔、映射、 調制和/或數字基帶到IF的轉換。注意，基帶或低IF信號126可以是數字基帶信 號(例如具有零IF)或數字低IF信號，其中低IF—般在100千赫茲到幾兆赫茲 之間的頻率范圍內。發射基帶處理模塊104可使用共享的處理器件、單個的處 理器件或多個處理器件來實現，并進一步包括有關聯的存儲器。這樣的處理器 件可以是微處理器、微控制器、數字信號處理機、微機、中央處理機、現場可
編程門陣列、可編程邏輯器件、狀態機、邏輯電路、模擬電路、數字電路和/ 或任何能基于操作指令處理信號(模擬的和/或數字的)的器件。相關聯的存 儲器可以是單個存儲器件或多個存儲器件。這樣的存儲器件可以是只讀存儲 器、隨機存取存儲器、易失性存儲器、非易失性存儲器、靜態存儲器、動態存
儲器、閃存和/或任何能存儲數字信息的器件。注意當處理模塊104和/或105
通過狀態機、模擬電路、數字電路和/或邏輯電路實現其一個或多個功能時， 存儲相應操作指令的存儲器就嵌入在包含該狀態機、模擬電路、數字電路和/ 或邏輯電路的電路內。
模擬轉換模塊106在RFIC處于發射模式時，將數字發射基帶信號或低IF信 號126轉換成模擬發射基帶信號或低IF信號128。上變頻模塊108基于發射本地 振蕩130，將模擬發射基帶信號或低IF信號128轉換成上變頻信號132，該信號 128可包括同相分量和正交分量。上變頻模塊108可以是直接轉換模塊，此時發 射本地振蕩130相當于模擬發射基帶或低IF信號128的中頻與發射RF信號134 的載波頻率的差。或者，上變頻模塊108可以是超外差模塊，此時發射本地振 蕩130包括兩個振蕩， 一個將模擬基帶或低IF信號128轉換成中頻信號，第二個 將中頻信號轉換成具有發射RF信號134的載波頻率的信號。注意，檔模擬發射 基帶或低IF信號128包括同相分量和正交分量時，發射本地振蕩130也包括同相 分量和正交分量，這樣的話，發射本地振蕩的正交分量與模擬發射基帶或低IF 信號128的正交分量相混合，發射本地振蕩的同相分量與模擬發射基帶或低IF 信號128的同相分量相混合。
功率放大器電路110放大上變頻信號132，產生發射射頻信號134。功率放 大器電路110可包括串聯的、并聯的或相結合的一個或多個功率放大器和/或一 個或多個前置放大器。功率放大器電路110提供的放大率取決于所需要的發射 功率和是否使用了片外功率放大器。功率放大器電路110將發射RF信號134提 供給天線結構以進行無線空中傳輸。
天線結構包括單獨的用于RFIC的接收路徑和發送路徑的天線，或者發送 和接收路徑可通過發送/接收開關和/或平衡 一不平衡變壓器共享天線。在另一 個實施例中，接收和發送路徑共享分集式天線結構。在另一個實施例中，接收
和發送路徑都有各自的分集式天線結構。在另一個實施例中，發送和接收路徑
共享多輸入多輸出(MIMO)天線結構。因此，RFIC上連接或集成的天線結構 取決于無線收發器所遵循的特定標準。
本領域普通技術人員可以理解，術語"基本上"或"大約"，正如這里可 能用到的，對相應的術語提供一種業內可接受的公差。這種業內可接受的公差 從小于1%到20%，并對應于，但不限于，組件值、集成電路處理波動、溫度 波動、上升和下降時間和/或熱噪聲。本領域普通技術人員還可以理解，術語 "可操作地連接"，正如這里可能用到的，包括通過另一個組件、元件、電路 或模塊直接連接和間接連接，其中對于間接連接，中間插入組件、元件、電路 或模塊并不改變信號的信息，但可以調整其電流電平、電壓電平和/或功率電 平。本領域普通技術人員可知，推斷連接(亦即， 一個元件根據推論連接到另 一個元件)包括兩個元件之間用相同于"可操作地連接"的方法直接和間接連 接。本領域普通技術人員還可知，術語"比較結果有利"，正如這里可能用的， 指兩個或多個元件、項目、信號等之間的比較提供一個想要的關系。例如，當 想要的關系是信號1具有大于信號2的振幅時，當信號1的振幅大于信號2的振幅 或信號2的振幅小于信號1振幅時，可以得到有利的比較結果。
本發明通過借助方法步驟展示了本發明的特定功能及其關系。所述方法步 驟的范圍和順序是為了便于描述任意定義的。只要能夠執行特定的功能和順 序，也可應用其它界限和順序。任何所述或選的界限或順序因此落入本發明的 范圍和精神實質。
本發明還借助功能模塊對某些重要的功能進行了描述。所述功能模塊的界 限和各種功能模塊的關系是為了便于描述任意定義的。只要能夠執行特定的功 能，也可應用其它的界限或關系。所述其它的界限或關系也因此落入本發明的 范圍和精神實質。本領域普通技術人員還可知，本申請中的功能模塊和其它展 示性模塊和組件可實現為離散組件、專用集成電路、執行恰當軟件的處理器和 前述的任意組合。
權利要求
1、一種射頻集成電路，其特征在于，所述射頻集成電路包括光電二極管陣列電路，用于將所接收的光轉換為電圖像信號；數字轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于發送模式時將所述電圖像信號轉換為數字圖像信號，以及在所述射頻集成電路處于接收模式時將下變頻信號轉換為數字接收基帶或低中頻信號；發射基帶處理模塊，用于將數字圖像信號轉化為數字發送基帶信號或低中頻信號；模擬轉換模塊，用于將所述數字發射基帶信號或低中頻信號轉換為模擬發射基帶信號或模擬低中頻信號；上變頻模塊，基于發射本地振蕩，將所述模擬發射基帶信號或模擬低中頻信號轉換為上變頻信號；功率放大器電路，用于放大所述上變頻信號，產生發射射頻信號；低噪放大器電路，用于放大接收射頻信號，產生放大后的接收射頻信號；下變頻模塊，基于接收本地振蕩，將所述放大后的接收射頻信號轉換為下變頻信號；接收基帶處理模塊，用于將所述數字接收基帶信號或低中頻信號轉換為所述數字信號。
2、 根據權利要求l所述的射頻集成電路，其特征在于，所述光電二極管陣 列電路包括多個光電二極管，用于從所接收的光中產生多個黑白電信號； 多個透鏡，用于將所接收的光提供給所述多個光電二極管； 多個濾色鏡，用于過濾所述多個黑白電信號，產生多個彩色電信號； 處理模塊，用于處理所述多個彩色電信號以產生所述電圖像信號，其中所 述處理包括至少以下之一定時、曝光控制、快門控制、白平衡和增益調節。
3、 根據權利要求l所述的射頻集成電路，其特征在于，所述光電二極管陣 列電路包括多個主動式像素傳感器。
4、 根據權利要求l所述的射頻集成電路，其特征在于，所述數字轉換模塊 包括放大器，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時放大所述電圖像信號以 產生放大后的電圖像信號，以及在所述射頻集成電路處于接收模式時放大所述 下變頻信號以產生放大后的下變頻信號；模數轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時將所述放大后的 電圖像信號轉換為數字信號，以及在所述射頻集成電路處于接收模式時將所述 放大后的下變頻信號轉換為數字接收基帶信號或低中頻信號；圖像編碼模塊，用于將所述數字信號轉換為所述數字圖像信號。
5、 根據權利要求4所述的射頻集成電路，其特征在于，所述圖像編碼模塊 包括以下至少之一初始成像處理模塊； JPEG編碼模塊； MPEG編碼模塊； 圖像編碼模塊。
6、 根據權利要求l所述的射頻集成電路，其特征在于，所述數字轉換模塊 包括放大器，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時放大所述電圖像信號以 產生放大后的電圖像信號；第一模數轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于發射模式時將所述放大 后的電圖像信號轉換成數字信號；第二模數轉換模塊，用于在所述射頻集成電路處于接收模式時將所述下變 頻信號轉換成所述數字接收基帶信號或低中頻信號；圖像編碼模塊，用于將所述數字信號轉換為所述數字圖像信號。
7、 根據權利要求6所述的射頻集成電路，其特征在于，所述數字轉換模塊 進一步包括第二放大器，用于在所述第二模數轉換模塊將所述下變頻信號轉換成所述 數字接收基帶信號或低中頻信號之前，放大所述下變頻信號。
8、 一種無線電發射器集成電路，其特征在于，所述無線電發射器集成電 路包括光電二極管陣列電路，用于將所接收的光轉換成電圖像信號； 數字轉換模塊，用于將所述電圖像信號轉換成數字圖像信號； 發射基帶處理模塊，用于將所述數字圖像信號轉換成數字發射基帶信號或 低中頻信號；模擬轉換模塊，用于將所述數字發射基帶信號或低中頻信號轉換成模擬發 射基帶信號或低中頻信號；上變頻模塊，基于發射本地振蕩，將所述模擬發射基帶信號或低中頻信號 轉換成上變頻信號；功率放大器電路，用于放大所述上變頻信號，產生發射射頻信號。
9、 根據權利要求8所述的無線電發射器集成電路，其特征在于，所述光電二極管陣列電路包括多個光電二極管，用于從所接收的光中產生多個黑白電信號； 多個透鏡，用于將所接收的光提供給所述多個光電二極管； 多個濾色鏡，用于過濾所述多個黑白電信號，產生多個彩色電信號； 處理模塊，用于處理所述多個彩色電信號以產生所述電圖像信號，其中所述處理包括至少以下之一定時、曝光控制、快門控制、白平衡和增益調節。
10、 根據權利要求8所述的無線電發射器集成電路，其特征在于，所述光 電二極管陣列電路包括多個主動式像素傳感器。
全文摘要
本發明涉及一種射頻集成電路和一種無線電發射器集成電路。所述無線電發射器集成電路包括光電二極管陣列電路、數字轉換模塊、發射基帶處理模塊、模擬轉換模塊、上變頻模塊和功率放大器電路。所述光電二極管陣列電路將所接收的光轉換成電圖像信號。所述數字轉換模塊將電圖像信號轉換成數字圖像信號。所述發射基帶處理模塊將數字圖像信號轉換成數字發射基帶或低IF信號。所述模擬轉換模塊、上變頻模塊和功率放大器電路將數字發射基帶或低IF信號轉換成射頻信號。
文檔編號H04N7/26GK101188754SQ20071014884
公開日2008年5月28日 申請日期2007年8月28日 優先權日2006年8月31日
發明者阿瑪德雷茲·羅弗戈蘭 申請人:美國博通公司