用於E頻帶應用的具有多個獨立中頻的雙下變頻的製作方法

2023-06-21 21:23:46 1

本發明一般地涉及無線通信，並且更具體地涉及用於實現用於e頻帶應用的具有多個獨立中頻的雙下變頻的方法和/或裝置。

背景技術：

對語音、視頻和數據的帶寬密集型無線通信的不斷增大的需求正在對點對點和回程無線電網絡以及蜂窩基站施加壓力，特別是在人口密集的大城市地區。為了減輕這種壓力，移動運營商正轉向歐洲電信標準協會(etsi)「e頻帶」頻譜，以按照光纖口徑(caliber)的數據率來擴展無線網絡容量。用於點對點(ptp)(也稱為「無線回程」)的e頻帶頻譜包括兩個5ghz寬的塊：71-76ghz和81-86ghz。etsie頻帶規範指定接收機(也稱為「下變頻器」)能夠處理在兩個5ghz寬的塊內的任何位置(除非非常接近期望信號)處的「強幹擾」(即，比閾值高30db)。

強幹擾進而創建強幹擾的頻率在e頻帶接收機的下變頻混頻器的本機振蕩器信號的頻率與所期望的射頻(rf)信號之間的中點(因此處於if/2)的稱為「if/2」的線性度規範。對於被設計成在5ghz的塊內操作的外差接收機，if/2線性度規範意味著中頻(if)被設定為大於10ghz(即，2×5ghz＝10ghz)。由於接收機濾波器的有限帶寬，在真實的系統內if值增大以將if設定為大於12ghz，其中17ghz是一個可能的選擇。

一種類型的現代接收機具有四個if輸出，表示0、90、180和270度，這些輸出是重組的。這四個if輸出通常稱為i、q、i_bar和q_bar。在較低頻系統中(即，18ghz或38ghz的etsi點對點無線電)，這四個if輸出處於低得多的頻率(例如，1～3ghz)，並且對這些if輸出進行的重組是簡單的。在if＝17ghz的e頻帶接收機中，重組if輸出是困難和昂貴的。

所期望的是實現用於e頻帶應用的具有多個獨立中頻的雙下變頻。

技術實現要素：

本發明包括一個方面，該方面涉及包括第一接收機和第二接收機的裝置。第一接收機可以配置為響應於射頻(rf)輸入信號和第一本機振蕩器信號而生成多個第一中頻信號。第二接收機可以配置為響應於第一中頻信號而生成多個輸出信號。輸出信號中的每個都響應於第一中頻信號中的相應的一個和相應的第二本機振蕩器信號而在獨立信道中生成。

在上述裝置方面的一些實施例中，第二接收機包括多個並行的中頻(if)信道，並且if信道中的每個都被配置為生成輸出信號中的一個。

在上述裝置方面的一些實施例中，第一接收機和第二接收機被製作於單個集成電路上。在製作於單個集成電路上的一些實施例中，集成電路是微波單片集成電路(mmic)。在製作於單個集成電路上的一些實施例中，集成電路還包括配置為生成第一本機振蕩器信號和第二本機振蕩器信號中的至少一個的本機振蕩器放大器和乘法器電路。在製作於單個集成電路上的一些實施例中，集成電路還包括用於將rf輸入焊盤耦接至第一接收機的輸入的低噪聲放大器(lna)電路。

在上述裝置方面的一些實施例中，第一接收機將rf輸入信號下變頻至第一中頻範圍，並且第二接收機將第一中頻信號中的每個下變頻至(i)基帶以及比第一中頻信號的範圍低的第二中頻範圍中的至少一個。

在上述裝置方面的一些實施例中，獨立信道中的每個都包括電阻混頻器。在獨立信道中的每個都包括電阻混頻器的一些實施例中，獨立信道中的每個的電阻混頻器都包括高電子遷移率電晶體(hemt)、贗晶hemt(phemt)、場效應電晶體(fet)、異質結構fet(hfet)、調製摻雜fet(modfet)、雙極型電晶體中的一種以及二極體中的至少一個。在獨立信道中的每個都包括電阻混頻器的一些實施例中，獨立信道中的每個的電阻混頻器都包括還被配置為向每個中頻信號線提供靜電放電保護的一個或多個電晶體。

本發明還包括一個方面，該方面涉及用於轉換e頻帶信號的方法。該方法包括使用第一接收機電路響應於射頻(rf)輸入信號和第一本機振蕩器信號而生成多個第一中頻信號，以及使用第二接收機電路響應於第一中頻信號而生成多個輸出信號。輸出信號中的每個都響應於第一中頻信號中的相應的一個和相應的第二本機振蕩器信號而在獨立的接收機信道中生成。

在上述方法方面的一些實施例中，第一中頻信號中的每個都被呈現給多個並行的中頻(if)信道中的相應一個的輸入，並且if信道中的每個都被配置為生成輸出信號中的一個。

在上述方法方面的一些實施例中，方法還包括生成第一本機振蕩器信號以及多個第二本機振蕩器信號。

在上述方法方面的一些實施例中，方法還包括生成具有為多個第二本機振蕩器信號的頻率的倍數的頻率的第一本機振蕩器信號；

在上述方法方面的一些實施例中，方法還包括使用低噪聲放大器(lna)電路來放大rf輸入信號。

在上述方法方面的一些實施例中，方法還包括配置每個獨立接收機信道的混頻器，以在第一接收機電路和第二接收機電路沒有加電時向每個中頻信號通路提供靜電放電保護，以及在加電時作為用於每個對應的if信道的電阻混頻器來操作。

在上述方法方面的一些實施例中，rf輸入信號被下變頻至第一中頻範圍並被分成分量信號，以及分量信號每個都被下變頻至基帶以及比第一中頻範圍低的第二中頻範圍中的至少一個。

在上述方法方面的一些實施例中，第一中頻為大約17ghz。

在上述方法方面的一些實施例中，第二中頻為大約1ghz至大約3ghz。

在上述方法方面的一些實施例中，第一接收機和第二接收機是e頻帶短距離回程信號通路的部分。

本發明的目的、特徵和優點包括提供用於實現用於e頻帶應用的具有多個獨立中頻的雙下變頻的方法和/或裝置，該方法和/或裝置可以(i)在第一接收機級中生成多個中頻信號並且將中頻信號中的每個在第二接收機級的相應的獨立信道中下變頻，(ii)產生可以輸入到常規的低頻接收機的多個中頻信號，(iii)將e頻帶信號下變頻至多個基帶信號，(iv)為第二接收機級的每個信道提供靜電放電(esd)保護，和/或(v)被實施於單個微波單片集成電路(mmic)中。

附圖說明

本發明的這些及其它目的、特徵和優點將根據下面的具體實施方式、所附權利要求及附圖而變得清楚，在附圖中：

圖1是例示根據本發明的示例實施例的接收機系統的示圖；

圖2是例示根據本發明的實施例的雙下變頻接收機架構的示圖；

圖3是例示圖2的第二接收機電路的接收機架構的示圖；

圖4是例示圖2的雙下變頻接收機的示例實施方式的示意圖；

圖5是根據本發明的實施例的處理的流程圖；以及

圖6是例示可以使用根據本發明的實施例的雙下變頻接收機的通信系統的示圖。

具體實施方式

參考圖1，示出了例示包括根據本發明的示例實施例的電路100的無線電接收機系統的示圖。電路100總體上實現了根據本發明的實施例的雙下變頻接收機(ddcr)。電路100可以被配置為響應於射頻(rf)輸入信號(例如，rf_in)和多個本機振蕩器(lo)信號(例如，lo1和lo2)而生成多個輸出信號(例如，out_a、out_b、out_c、out_d)。在各種實施例中，信號rf_in包括在etsie頻帶頻譜中的rf信號，並且輸出信號out_a、out_b、out_c和out_d包括中頻(if)或基帶(bb)信號。儘管所示的實施例示出了生成四個輸出信號的電路100，但是在一些實施例中，電路100可以被配置為僅生成兩個輸出信號(例如，out_a和out_b)。

在一個示例中，電路100可以具有可以接收信號rf_in的第一輸入、可以接收第一本機振蕩器信號(例如，lo1)的第二輸入、可以接收第二本機振蕩器信號(例如，lo2)的第三輸入以及可以呈現輸出信號out_a、out_b、out_c和out_d中的兩個或四個的多個輸出。在一個示例中，信號rf_in可以由低噪聲放大器(lna)102根據接收自天線的信號(例如，rf_ant)來提供。lna102一般地通過相應的濾波器(例如，帶通濾波器、抗鏡像濾波器(anti-imagefilter)等)電路(未示出)耦接至天線和電路100。

在一些實施例中，本機振蕩器信號lo1和lo2可以由本機振蕩器放大器和乘法器電路104提供。在一個示例中，本機振蕩器信號lo1的頻率可以是本機振蕩器信號lo2的頻率的倍數(例如，×2、×4、×8、×10等)。本機振蕩器放大器和乘法器電路104可以被配置為響應於來自本機振蕩器合成器電路106的輸出而生成信號lo1和lo2。在一些實施例中，本機振蕩器合成器電路106的輸出可以被用作第二本機振蕩器信號lo2。在一個示例中，電路104和電路106可以使用常規的技術來實現。

參考圖2，示出進一步例示根據本發明的示例實施例的示例雙下變頻接收機架構的電路100的示圖。在一個示例中，電路100可以包括電路110和電路112。電路110可以實現第一接收機級。電路112可以實現第二接收機級。電路110可以接收信號rf_in和第一本機振蕩器信號lo1，並呈現多個輸出信號(例如，i、i_bar、q和q_bar)。在僅期望兩個輸出的實施例中，電路110可以被配置為僅呈現信號i和q。電路112可以具有可以接收信號i、i_bar、q和q_bar的多個輸入、可以接收第二本機振蕩器信號lo2的輸入以及可以在其處呈現輸出信號out_a、…、out_d的多個輸出。在僅期望兩個輸出的實施例中，電路112可以被配置為接收信號i和q，並且呈現信號out_a和out_b。電路112還可以被配置為向中頻信號線提供靜電放電保護。

參考圖3，示出了例示圖2的第二接收機電路112的示例架構的框圖。在各種實施例中，電路112可以包括多個中頻信道120a-120d和本機振蕩器定相電路(phasingcircuit)122。中頻信道120a-120d中的每個都可以具有(i)接收中頻信號i、i_bar、q和q_bar中的相應的一個的第一輸入，(ii)接收第二本機振蕩器信號的lo2相應相位的第二輸入，以及(iii)在其處呈現輸出信號out_a、out_b、out_c和out_d中的相應的一個的輸出。在各種實施例中，中頻信道120a-120d中的每個都可以包括電阻混頻器，電阻混頻器配置為響應於信號i、i_bar、q、q_bar中的相應信號以及本機振蕩器信號lo2的相應相位而生成信號out_a、out_b、out_c和out_d中的相應的一個。電阻混頻器可以被實現為還向中頻信號線提供靜電放電(esd)保護。

參考圖4，示出了例示電路100的示例實施方式的示意圖。在各種實施例中，電路100可以被實現為具有塊(或電路)130、塊(或電路)132、塊(或電路)134、多個塊136a-136d、多個塊(或電路)138a-138d以及多個塊(或電路)140a-140d。塊130可以實現rf分離和相位調整電路。塊132可以生成第一本機振蕩器信號lo1的多個相位(例如，0、90、180和270)。塊134可以生成第二本機振蕩器信號lo2的多個相位(例如，0、90、180和270)。在各種實施例中，可以通過結合配置為在適當的頻率範圍內向信號提供預定量的相移的多個傳輸線(例如，帶狀線、微帶線等)來實現塊132和134。在一些實施例中，塊132和134可以使用移相電路來實現，移相電路包括，但不限於，蘭格耦合器(langecoupler)、混合耦合器、微帶線上的鼠徑耦合器(rat-racecoupler)，或者帶狀線電路上的覆蓋耦合器(overlaycoupler)。

塊136a-136d可以實現多個第一下變頻混頻器。在各種實施例中，塊136a-136d可以在第一中頻(例如，17ghz)處操作。在解決高線性度應用的實施例中，塊136a-136d可以用電阻/冷fet型混頻器來實現。在其它實施例中，塊136a-136d可以被實現為基本的或反並聯的二極體混頻器。但是，可以相應地實現其它類型的混頻器以滿足特定實施方式的設計標準。

塊138a-138d可以實現多個rf濾波器。在一個示例中，塊138a-138d可以被實現為lc帶通濾波器。塊138a-138d一般地被配置為允許中頻(if)的傳輸，同時阻止lo和rf信號從if埠洩漏出來。塊138a-138d還在rf、lo及其它非if頻率處提供適當的阻抗負載。

塊140a-140d可以實現多個獨立的第二下變頻混頻器信道。在各種實施例中，塊140a-140d中的每個都可以被配置為從第一中頻(例如，17ghz)下變頻至第二中頻(例如，1-3ghz)或者從第一中頻(例如，17ghz)下變頻至基帶。在各種實施例中，塊140a-140d用配置為電阻下變頻混頻器的場效應電晶體(fet)來實現。塊140a-140d的輸出一般地直接連接至集成電路的引腳(或焊盤)。輸出濾波器可以由最終用戶提供以滿足其特定應用的特定設計標準。

在一個示例中，塊140a-140d中的每個都可以使用高電子遷移率電晶體(hemt)來實現，高電子遷移率電晶體(hemt)也稱為異質結構fet(hfet)或調製摻雜fet(modfet)。在一個示例中，可以使用贗晶(pseudomorphic)hemt。但是，可以相應地實現其它器件(例如，所有類型的雙極型電晶體(bjt、hbt等)、場效應電晶體(fet)和/或二極體)。電晶體可以使用任何可利用的技術來製作(例如，化合物半導體、矽等)。塊140a-140d的電晶體一般要被調整尺寸以滿足設計標準(例如，系統的線性度規範)以及還向各個中頻信號線提供esd保護。在各種實施例中，還可以包括多個塊(或電路)142a-142d。塊142a-142d中的每個都可以實現用於塊140a-140d中的對應的一個的本機振蕩器輸入埠的t型偏置器(biastee)。

電路100可以按照各種集成電路配置來實現。在第一配置中，集成電路焊盤150將信號rf_in直接連接至塊130的輸入，集成電路焊盤152將信號lo1直接連接至塊132的輸入，集成電路焊盤154將信號lo2直接連接至塊134的輸入，並且塊140a-140d的輸出分別直接連接至集成電路焊盤156a-156d。在第二配置中，本機振蕩器放大器和乘法器電路將焊盤152和154中的一個或兩個分別耦接至塊132和134。在第三配置中，低噪聲放大器電路將焊盤150耦接至塊130的輸入，並且本機振蕩器放大器和乘法器電路將焊盤152和154中的一個或兩個分別耦接至塊132和134。

參考圖5，示出了例示根據本發明的示例實施例的示例下變頻處理的流程圖。在一個示例中，處理或方法200可以包括步驟202、步驟204和步驟206。在步驟202中，處理200可以接收rf信號(例如，e頻帶短距離回程信號)。在步驟204中，處理200可以使用第一中頻(例如，lo1)來執行下變頻，以獲得多個信號(例如，i和q，或者，i、i_bar、q和q_bar)。在步驟206中，處理200可以對在步驟204中生成的每個信號執行第二下變頻。在步驟206中，下變頻信號中的每個都使用獨立的中頻信道和相應的第二本機振蕩器信號並行地生成。

參考圖6，示出了例示通信系統300的示圖，在該通信系統300中可以使用根據本發明的各種實施例的雙下變頻接收機。在各種實施例中，可以使用多個點對點(ptp)無線橋接回程信道來連結多個基站302a-302d。多個點對點(ptp)無線橋接回程信道中的每個都可以使用根據本發明的各種實施例的雙下變頻接收機來實現。

在各種實施例中，提供了一種新的接收機架構，該接收機架構在將來自第一接收機(下變頻器)的多個if輸出(例如，代表0、90、180和270度，且通常稱為i、q、i_bar和q_bar)傳遞給單信道第二接收機(下變頻器)之前，沒有將這些if輸出結合起來。作為替代，這種新的無線電構架包括包含並行信道的第二接收機級，這些並行信道中的每個都將接收自第一接收機的if輸出中的相應的一個下變頻至基帶或者低得多的if。在一些實施例中，該較低的if為在現有的且常見的etsi點對點無線電(例如，在18ghz或38ghz下)中使用的1-3ghz。在一些實施例中，該較低的if可以處於或接近零頻率(例如，直接轉換應用)。具有多個並行的if信道的第二接收機(下變頻器)可以用各種技術來實現(例如，砷化鎵(gaas)、矽鍺(sige)等)。所使用的特定技術可以基於特定系統的總體線性度和噪聲規範來選擇。在一個示例中，接收機可以用gaas來製作，其中第一接收機(下變頻器)和第二接收機(下變頻器)被結合到單個微波單片集成電路(mmic)上。在各種實施例中，第二接收機(下變頻器)被配置為復用保護if線的靜電放電(esd)保護場效應電晶體(fet)，以同樣充當第二接收機的下變頻混頻器，由此節省相當大的電路面積並降低成本。

雖然已經參考本發明的優選實施例具體示出並描述了本發明，但是本領域技術人員將理解，在不脫離本發明的範圍的情況下可以作出形式和細節方面的各種改變。