使用方波本地振蕩器信號的下變頻的製作方法

2023-05-03 01:17:56 2

專利名稱：使用方波本地振蕩器信號的下變頻的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及用於將具有第一頻率的輸入信號下變頻為具有第二頻率的輸出信號的方法和混頻電路。
背景技術：
在蜂窩通信系統中，在越來越高數據速率的方面有著快速發展。為了實現這種發展，採用多種不同的技術。一種技術是使用更高階的調製，每秒每赫茲帶寬攜帶更多的比特。另一技術是使用多個天線(MMO)，在相同的載波頻率上同時傳送並接收多個數據流。然而，最重要的是使用更寬帶寬的信號。比較第三代(3G)長期演進(3G LTE) (20 MHz)與全球移動通信系統(GSM)(200 kHz)，帶寬上已經有100倍的巨大增加。然而，這並不足夠， 並且下一步驟將聚集若干LTE版本8信號，來實現用於LTE版本10的高達IOOMHz的總帶寬。可以用兩種方式中的一個來解決下變頻多分量載波的問題每個分量載波有一個直接轉換接收器或具有用於每個分量載波的一個IF到基帶轉換的外差接收器。在面積和功率消耗方面，每個分量載波有一個直接轉換接收器是昂貴的。從實現的視角，也非常難具有同時操作的頻率彼此接近的若干VC0。這是由於它們帶給彼此的幹擾和頻率牽引。具有每分量載波的一個IF到基帶轉換的外差接收器受制於諧波下變頻，除非頻率變換是由模擬乘法器來進行並且本地振蕩器(LO)是純正弦波。由於IF LO最可能是作為方波可用，所以奇次諧波將引起諧波下變頻。為了解決這一問題，US 7 509 110建議一種包括並聯連接的五個分量混頻器的混頻器電路。每個分量混頻器使用本地振蕩器信號的相移形式用於頻率變換來從輸入信號產生分量輸出信號。根據對應的增益因子縮放分量輸出信號並且組合分量輸出信號來形成輸出信號。因此這一解決方案旨在類似或模仿正弦/餘弦波形作為有效的本地振蕩器信號來減小諧波下變頻，並且為了實現該方案，需要並聯的五個混頻器集以便減小在來自基頻的前十以內的奇次諧波的衝擊。因此，本發明的實施例的目標是提供一種方法來避免有害的諧波下變頻而仍然使用具有大的諧波量的IF本地振蕩器(例如方波本地振蕩器)，並且同時減小混頻電路的複雜性。

發明內容
根據本發明的實施例，以將具有第一頻率的輸入信號下變頻為具有第二頻率的輸出信號的方法來實現該目標，包括步驟生成第一本地振蕩器信號作為具有對應於所述第一頻率和第二頻率的和或所述第一頻率和第二頻率之間的差的周期時間以及1/3或2/3的佔空比的方波，第一本地振蕩器信號在其為活動的周期時間份額中具有相同的極性。該方法還包括步驟生成第二本地振蕩器信號作為具有與所述第一本地振蕩器信號相同的周期時間和2/3的佔空比的修改的方波，其周期時間的1/3具有正幅度並且周期時間的另一 1/3具有負幅度，所述第一和第二本地振蕩器信號生成為在其間具有/2的相移，以便所述第一本地振蕩器信號相較於所述第二本地振蕩器信號具有所述周期時間的%k的延遲；混頻輸入信號與第一本地振蕩器信號來實現第一下變頻信號；混頻輸入信號和第二本地振蕩器信號來實現第二下變頻信號；將所述下變頻信號中的至少一個乘以預先計算的因子；以及將兩個結果下變頻信號相加來實現所述輸出信號。通過使用所提出的方法，抑制高達並包含九階的所有奇次諧波。由所選的1/3或2/3的佔空比抑制三階和九階，而使用兩個混頻器和增益級抑制五階和七階，以便在相位中基頻含量相加並且由於180度相位差而消去五階和七階的含量。這一方法利用最少硬體來抑制來自基頻的十以內的所有奇次諧波。因此該方法產生在二進位脈衝形狀信號中的減小的諧波音調。這通過組合相同頻率但在具體的相位對準中具有不同的混頻幅度和佔空比的脈衝形狀信號來完成。主要的優勢在於單個頻率生成的使用但減小在實際實現中所需要的 混頻器數量。這一技術基於帶有增益調諧的頻率分量消去。在一個實施例中，將所述下變頻信號中的至少一個乘以預先計算的因子的步驟包括將第一下變頻信號乘以因子萬。備選地，將所述下變頻信號中的至少一個乘以預先計算的因子的步驟包括將第二
下變頻信號乘以因子I/#。生成第二本地振蕩器信號並且混頻輸入信號與第二本地振蕩器信號的步驟可以通過生成分別具有第一和第二極性的兩個單獨的方波信號並且混頻輸入信號與每一個單獨的方波信號來進行。本發明的一些實施例也涉及一種用於將具有第一頻率的輸入信號下變頻為具有第二頻率的輸出信號的混頻電路，包括振蕩器，配置為生成第一本地振蕩器信號作為具有對應於所述第一頻率和第二頻率的和或所述第一頻率和第二頻率之間的差的周期時間以及1/3或2/3的佔空比的方波，第一本地振蕩器信號在其為活動的周期時間份額中具有相同的極性；以及第一混頻器，配置為混頻輸入信號與第一本地振蕩器信號來實現第一下變頻信號。該電路還包括振蕩器，配置為生成第二本地振蕩器信號作為與所述第一本地振蕩器信號具有相同的周期時間和2/3的佔空比的修改的方波，其周期時間的1/3具有正幅度並且周期時間的另一 1/3具有負幅度，並且該電路配置為所述第一和第二本地振蕩器信號生成為其間具有n /2的相移(103)，以便所述第一本地振蕩器信號相較於所述第二本地振蕩器信號具有所述周期時間的％的延遲；第二混頻器，配置為混頻輸入信號與第二本地振蕩器信號來實現第二下變頻信號，放大器，配置為將所述下變頻信號中的至少一個乘以預先計算的因子；以及加法器，配置為將兩個結果下變頻信號相加來實現所述輸出信號。對應於該方法的那些上述實施例也適用於混頻電路。


現在將參考以下附圖更充分地描述本發明的實施例，附圖中
圖I示出基於乘法器電路的混頻器的原理；
圖2圖不具有佔空比ct的方波；
圖3示出改變佔空比a來操縱諧波音調的幅度的效果；圖4示出具有兩個並聯的混頻器的混頻電路；
圖5示出要用作第二本地振蕩器信號的修改的方波；
圖6圖示如何組合波形；
圖7圖示本發明的效果；
圖8不出圖不方法的流程 圖9示出三個方波本地振蕩器信號的組合；以及 圖10示出對應混頻電路。
具體實施例方式圖I示出基於乘法器電路I的混頻器的原理。不同或相同的頻率的兩個信號，即 輸入信號和本地振蕩器信號施加到乘法器電路。混頻器在它的輸出呈現具有不同的頻率的信號的混頻，即輸入信號和本地振蕩器信號的頻率的和以及輸入信號和本地振蕩器信號的頻率之間的差。當混頻器用在接收器中用於下變頻時，輸入信號可以是收到的調製射頻信號或已經進行了一次下變頻的中頻信號。在下變頻的情況下，有關輸出信號將是具有差頻的信號。在傳送器中，輸入信號可以是要調製到本地振蕩器信號上來獲取調製射頻信號的數據信號。在該情況下，有關輸出信號將是具有和頻的信號。在下文中考慮下變頻情況，因此有關輸出信號是其頻率為輸入信號和本地振蕩器信號的頻率之間的差的信號。可以濾出和頻，因此在以下式子中僅考慮差頻。如果這兩個信號都是純正弦波，則理想地通過將兩個信號相乘來進行頻率變換
其中表示射頻輸入信號的頻率，並且表示本地振蕩器信號的頻率。實際實現更願意使用開關混頻器(switching mixer),這意味著LO信號是方波而不是純正弦波。具有50%佔空比的方波的傅立葉級數是
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所希望的頻率變換來自式子的部分I而不必要的諧波下變頻來自部分II。當混頻射頻輸入信號與方波而不是純正弦波時，開關混頻器所生成的輸出的表達會是
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我們願意保留式子的部分I而最小化表示不必要的諧波下變頻的部分II。減小部分II的一種方式可以是調整方波的佔空比。方波信號的佔空比定義為當信號活動時(即不同於零)的周期時間份額。如下所示，這可以消去或減小一些諧波。圖2圖示具有周期時間T和佔空比a的方波。通過改變方波的佔空比有可能根據一般傅立葉展開來消去例如三階或五階諧波失真，其根據
權利要求
1.一種將具有第一頻率的輸入信號下變頻為具有第二頻率的輸出信號的方法，包括步驟 生成(101)第一本地振蕩器信號作為具有對應於所述第一頻率和所述第二頻率的和或所述第一頻率和所述第二頻率之間的差的周期時間以及1/3或2/3的佔空比的方波，所述第一本地振蕩器信號在其為活動的所述周期時間的份額中具有相同的極性； 生成(102)第二本地振蕩器信號作為具有與所述第一本地振蕩器信號相同的所述周期時間和2/3的佔空比的修改的方波，其所述周期時間的1/3具有正幅度並且所述周期時間的另一 1/3具有負幅度，所述第一本地振蕩器信號和所述第二本地振蕩器信號生成為在其間具有n/2的相移(103)，以便所述第一本地振蕩器信號相較於所述第二本地振蕩器信號具有所述周期時間的％的延遲； 混頻(104)所述輸入信號與所述第一本地振蕩器信號來實現第一下變頻信號； 混頻(105)所述輸入信號與所述第二本地振蕩器信號來實現第二下變頻信號； 將所述下變頻信號中的至少一個乘以(106)預先計算的因子；以及 將兩個結果下變頻信號相加(107)來實現所述輸出信號。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，將所述下變頻信號中的至少一個乘以預先計算的因子的所述步驟包括將所述第一下變頻信號乘以因子萬。
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，將所述下變頻信號中的至少一個乘以預先計算的因子的所述步驟包括將所述第二下變頻信號乘以因子I/忑。
4.如權利要求I至3中的任何一個所述的方法，其特徵在於，生成所述第二本地振蕩器信號並且混頻所述輸入信號與所述第二本地振蕩器信號的步驟通過生成分別具有第一極性和第二極性的兩個單獨的方波信號並且混頻所述輸入信號與所述單獨的方波信號中的每一個來進行。
5.一種用於將具有第一頻率的輸入信號下變頻為具有第二頻率的輸出信號的混頻電路，包括振蕩器，配置為生成第一本地振蕩器信號(LOl)作為具有對應於所述第一頻率和第二頻率的和或所述第一頻率和第二頻率之間的差的周期時間以及1/3或2/3的佔空比的方波，所述第一本地振蕩器信號在其為活動的所述周期時間的份額中具有相同的極性；以及第一混頻器(4)，配置為混頻所述輸入信號與所述第一本地振蕩器信號來實現第一下變頻信號，其特徵在於所述電路還包括 振蕩器，配置為生成第二本地振蕩器信號(L02)作為具有與所述第一本地振蕩器信號相同的所述周期時間和2/3的佔空比的修改的方波，其所述周期時間的1/3具有正幅度並且所述周期時間的另一 1/3具有負幅度，並且所述電路配置為所述第一本地振蕩器信號和第二本地振蕩器信號生成為在其間具有n/2的相移(103)，以便所述第一本地振蕩器信號相較於所述第二本地振蕩器信號具有所述周期時間的％的延遲； 第二混頻器(5)，配置為混頻所述輸入信號與所述第二本地振蕩器信號來實現第二下變頻信號； 放大器(6)，配置為將所述下變頻信號中的至少一個乘以預先計算的因子；以及 加法器(7)，配置為將兩個結果下變頻信號相加來實現所述輸出信號。
6.如權利要求5所述的電路，其特徵在於，所述放大器(6)配置為將所述第一下變頻信號乘以因子#。
7.如權利要求5所述的電路，其特徵在於，所述放大器(6)配置為將所述第二下變頻信號乘以因子!/VJ。
8.如權利要求5至7中的任何一個所述的電路，其特徵在於，用於生成所述第二本地振蕩器信號(L02)的所述振蕩器和所述第二混頻器(5 ;8、9)配置為生成分別具有第一極性和第二極性的兩個單獨的方波信號並且混頻所述輸入信號與所述單獨的方波信號中的每一個。
全文摘要
在將輸入信號下變頻為輸出信號的方法中，生成第一本地振蕩器信號作為具有1/3或2/3的佔空比的方波，並且輸入信號與第一振蕩器信號混頻來實現第一下變頻信號；生成第二本地振蕩器信號作為具有相同的周期時間和2/3的佔空比的修改的方波，其一個部分具有正幅度並且另一部分具有負幅度。輸入信號與第二振蕩器信號混頻來實現第二下變頻信號。第一振蕩器信號具有周期時間的的延遲來實現振蕩器信號之間的π/2的相移，並且將至少一個下變頻信號乘以預先計算的因子。將結果下變頻信號相加來實現輸出信號。
文檔編號H03D7/18GK102754332SQ201180010131
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月14日 優先權日2010年2月19日
發明者D.埃克貝特, F.蒂爾曼, I.U.迪恩, S.安德森 申請人:瑞典愛立信有限公司