用於雙變頻接收機的混頻器的製作方法
2024-02-19 19:17:15 1
專利名稱：用於雙變頻接收機的混頻器的製作方法
技術領域：
本發明涉及特別是在雙變頻接收機中使用的混頻器。這種類型的接收機在行動電話中使用。
背景技術：
混頻器包括由高頻載波信號控制的第一可變跨導級，以及被連接到第一級的第二級，它包括並聯的第一和第二開關裝置，它們分別被具有第一中頻的相位相反的第一和第二控制信號所控制，這些第一和第二開關裝置由極化裝置提供的基本上相等的電流供電。
這種類型的混頻器結構在技術上是已知的，如圖1所示。混頻器包括第一電晶體T1，它運行在放大模式，它的源極連接到地，它的柵極由給定的頻率的信號in1所控制，以及它的漏極連接到第一T2和第二T3開關模式電晶體的源極。放大模式電晶體的控制信號可以是藉助於天線(未示出)接收的外部高頻率信號RF，或者是由具有它自己的頻率的本地振蕩器直接傳遞的信號。第一T2和第二T3開關模式電晶體在它們的柵極上接收具有低於運行在放大模式的電晶體T1的控制信號的頻率的中頻IF的相位相反的控制信號in2和in2b。極化裝置4被提供給運行在開關模式的這些電晶體T2和T3，其形式為連接到它們的漏極的電流源。
運行在開關模式的兩個電晶體T2和T3具體地使得運行在放大模式的電晶體T1的控制信號的頻率能夠被偏移，即，或者是降低這個頻率，或者是增加這個頻率。因此，在混頻器輸出端，即，在兩個電晶體T2和T3的漏極處，給出具有頻率為RF-IF和RF+IF的相位相反的信號out和outb。由於在輸出端處的有用的信號是電流信號，在運行在開關模式的電晶體T2和T3的漏極之間提供電阻5以用作為電流-電壓變換器。
這樣的混頻器被使用於雙變頻接收機，以便降低以基帶頻率接收的信號RF的高頻。圖2上顯示使用這樣混頻器的接收機。接收機包括至少一個天線11，被調諧來接收具有給定的高的RF頻率(例如，900MHz)的外部信號。本地振蕩器12傳送出具有低於接收的外部信號的RF頻率(例如，600MHz)的頻率LO的時鐘信號。本地振蕩器的第一輸出端被連接到分頻器裝置13，它能夠得到具有中頻IF(例如，300MHz)的四相信號I，Ib，Q，和Qb。
如圖1規定的，由兩個混頻器形成的第一變頻級E1使得能夠在所述級E1的輸出端處得到具有接收的外部信號的RF頻率(例如，900MHz)的經移相的、四相信號Ic，Icb，Qc，和Qcb。
第一混頻器14接收具有中頻IF(300MHz)的相位相反的信號I和Ib，用作為兩個開關模式電晶體的控制信號，如圖1所規定的，並接收本地振蕩器12的時鐘信號(600MHz)用作為放大模式電晶體的控制信號，也如在圖1所規定的。在混頻器的輸出端得到的信號Ic和Icb是特定地具有頻率LO+IF的相位相反的信號。
第二混頻器15接收分別與混頻器14的控制信號I和Ib相位正交的、相位相反的信號Q和Qb，用作為兩個開關模式電晶體的控制信號，和本地振蕩器12的時鐘信號，用作為放大模式電晶體的控制信號。
因此，在兩個混頻器14和15的輸出端處，得到四相信號Ic，Icb，Qc，和Qcb，特定地具有RF頻率，而且也具有頻率IF，LO，LO-IF。
重要的是要指出，本地振蕩器12的時鐘信號的頻率LO和在分頻器裝置13的輸出端處的信號的中頻IF要選擇成能使得這些頻率LO+IF的相加能對應於接收到的外部信號的RF頻率。
接收機還包括也由兩個混頻器16和17形成的第二接收和變頻級E2，如圖1所示。
第三混頻器16接收在混頻器14的輸出端處傳送出的相位相反的信號Ic和Icb，用作為兩個開關模式電晶體的控制信號，和由天線11接收的外部RF高頻信號用作為放大模式電晶體的控制信號。
第四混頻器17接收在混頻器14的輸出端處傳送出的分別在相位上與第三混頻器16的控制信號Ic和Icb正交的、相位相反的信號Qc和Qcb，用作為兩個開關模式電晶體的控制信號，和由天線11接收的外部RF高頻信號用作為放大模式電晶體的控制信號。
基帶四相信號Iout，Ioutb，Qout和Qoutb在第三和第四混頻器16和17的開關模式電晶體的輸出端處被傳送出。不同的頻率(例如，RF，IF，Lo，RF+LO+IF…)的信號也在輸出端被傳送。
這種接收機重要的缺點在於，它需要使用四個混頻器14，15，16和17來得出基帶四相信號。每個混頻器包括用於極化開關模式電晶體的裝置4。傳統上，這些極化裝置是電流源。由於這種類型的接收機主要打算用於諸如行動電話那樣的應用，減小電流消耗是根本性問題。圖2所示的接收機消耗太多的電流，同時在集成電路上佔用很大的空間。
發明內容
本領域技術人員可以設想的一個解決方案是以與圖1所示不同的方式來組合混頻器結構，以便得到只使用3個混頻器的雙變頻接收機。這樣的接收機如圖3所示。
與圖2所示的接收機相似，這個接收機包括至少一個天線21，被調諧來接收給定的RF頻率的外部信號。本地振蕩器22傳送出具有頻率LO的時鐘信號，頻率LO小於由天線21接收的信號的RF頻率。第一本地振蕩器22被連接到分頻器裝置23，使它能夠得出具有中頻IF的四相信號I，Ib，Q，和Qb。
第一混頻器24允許由天線21接收的外部高頻RF信號降低到中頻IF。為了做到這一點，混頻器24接收具有本地振蕩器22的頻率LO的、相位相反的信號I1o和I1ob，用作為兩個開關模式電晶體的控制信號，如圖1所示，和由天線21接收的具有高頻RF的外部信號用作為放大模式電晶體的控制信號，也如圖1所示。
特定地被移頻到中頻IF的信號Ic和Icb在第一混頻器24的開關模式電晶體的輸出端處被傳送。
第二和第三混頻器25和26允許在第一混頻器24的輸出端處得出的信號Ic的頻率IF被降低，以便得出基帶四相信號Iout，Ioutb，Qout，和Qout。
第二混頻器25接收在分頻器裝置23的輸出端處提供的、具有中頻IF的相位相反的信號I和Ib以用作為兩個開關模式電晶體的控制信號，和在第一混頻器24的輸出端處傳送的、具有中頻IF的信號Ic以用作為放大模式電晶體的控制信號。
第三混頻器26接收在分頻器裝置23的輸出端處提供的、分別在相位上與第二混頻器25的控制信號I和Ib正交的、相位相反的信號Q和Qb以用作為兩個開關模式電晶體的控制信號，和在第一混頻器24的輸出端處傳送的、具有中頻IF的信號Ic以用作為放大模式電晶體的控制信號。
在接收機的輸出端處提供的信號是基帶四相信號Iout，Ioutb，Qout，和Qoutb。
按照此解決方案的電流消耗太高，以及它也佔用集成電路上太多的空間。三個電晶體仍舊是必須的，因為兩個混頻器25和26的控制信號由同一個混頻器24提供，混頻器24的電流消耗高於單個傳統的混頻器的正常的消耗。
為了克服現有技術上述的缺點，本發明的特徵在於，它涉及到一種允許以顯著地減小的功率消耗達到雙變頻功能的混頻器結構。
因此本發明涉及如前言中所規定的一種混頻器，其特徵在於它還包括利用在第二中頻的第三控制信號去調製由第一級所傳送的第一信號的裝置。
本發明也涉及到使用按照本發明的兩個混頻器的雙變頻接收機。
下面將對於僅僅作為例子而給出的實施例詳細地說明本發明，這個實施例是用附圖顯示的，其中-圖1，已描述過，是按照現有技術的混頻器結構；-圖2，已描述過，是按照現有技術的雙變頻接收機；-圖3，已描述過，是另一個雙變頻接收機；-圖4是按照本發明的混頻器結構；-圖5是按照本發明的雙變頻接收機。
具體實施例方式
如圖4所示的、按照本發明的混頻器結構包括第一和第二級，它們類似於圖1給出的第一和第二級。
第一可變跨導級A由運行在放大模式的第一電晶體T31構成。這個電晶體由天線(未示出)接收的高頻控制信號in1(例如900MHz)在它的柵極進行控制。它的漏極和它的源極形成兩個端子37和38，分別傳遞有用的信號。在本具體的混頻器結構中，這個有用的信號是電流，它作為在第一放大模式電晶體T31的柵極處接收的控制信號in1的函數而改變。
被連接到第一級A的端子37的第二級B包括由第一T32和第二T33開關模式電晶體形成的開關裝置。這些第一和第二開關模式電晶體T32和T33分別被具有第一中頻IF1(例如，300MHz)的相位相反的控制信號In2和In2b在它們的柵極上進行控制。電晶體T32和T33分別由它們的源極連接到第一級A的端子37，以及分別由用作為這些電晶體T32和T33的極化裝置的電流源34在它們的漏極處進行供電。優選地，電阻5被放置在這兩個電晶體T32與T33的漏極之間，電阻5用作為電流-電壓變換器。
由兩個電流源34傳送的電流被選擇為幾乎相等的。由於第一和第二開關模式電晶體T32和T33的控制信號在相位上是相反的，流過所述電阻的電流交替地在兩個電晶體中的一個或另一個處被中斷。由第一放大模式電晶體T31在端子37處接收的平均電流基本上等於由電流源傳遞的電流。第一放大模式電晶體T31的行為像一個可變的跨導，允許作為在它的柵極處接收的控制信號In1的函數向調製裝置提供可變電流。用於調製流過混頻器的電流的這些裝置能夠實現第二混頻器的功能，而不增加圖1的最初的混頻器的功率消耗。
調製裝置優選地由放置在第一級A的端子38處的第三跨導級C形成。這個第三跨導級C包括第二放大模式電晶體T36，它由具有第二中頻IF2的控制信號In3在它的柵極進行控制。這個第三級C的兩個端子，即第二放大模式電晶體T36的源極和漏極被分別連接到參考電位Vss和第一級A的端子38。
使用按照圖4的這樣的混頻器結構的目的是降低包含在第一級A的電晶體T31的柵極處以基帶頻率接收的有用信號的載波信號In1的RF頻率，以便能夠恢復這個有用信號。
在端子38處，所提供的信號具有與第三級C的控制信號In3相同的頻率IF2，即第二中頻。第一混頻器功能在第一級A通過電晶體T31達到，它允許在端子37處將控制信號In1的頻率偏移，具體地，把它降低為頻率RF-IF2。在端子37處也出現頻率為RF，IF2，RF+IF2的信號。在第一級A與第二級B之間可以提供圍繞頻率RF-IF2的帶通濾波器裝置(未示出)，以便只保持具有想要的較低的頻率(即，例如300MHz)的有用信號。
第二混頻器功能是在第二級B處藉助於兩個電晶體T32和T33達到的，它們允許在端子37處接收的有用信號的頻率在輸出端out和outb處被降低到基帶頻率RF-IF2-IF1。在這些輸出端out和outb處得到的信號在相位上是相反的。在這些輸出端處也給出具有不同頻率(例如RF，IF1，IF2，RF+IF1+IF2)的其他信號。在混頻器的輸出端處可以提供低通濾波裝置(未示出)，以便只保持有用的基帶信號。
在這個混頻器結構的例子中，在輸出端out和outb處恢復的信號是電流信號，這就是為什麼優選地把電流-電壓變換器放置在一個輸出端以便把恢復的信號變換成電壓信號的原因。這個電流-電壓變換器是通過例如在混頻器的兩個輸出端out和outb之間加上電阻5而達到的。
無論如何，可以這樣來設想按照本發明的雙變頻接收機，它允許在輸出端處直接恢復電壓信號，或甚至使用被恢復的電流信號而不變換它們。
圖5顯示利用按照圖4的兩個混頻器的雙變頻接收機。
像圖2顯示的接收機那樣，接收機包括至少一個天線41，它被調諧來接收具有給定的高的RF頻率的外部信號。本地振蕩器42傳送出時鐘信號，它具有的自然頻率低於由天線41接收的RF信號的頻率。本地振蕩器的第一輸出被連接到分頻器裝置43，它允許得到具有中頻IF1的四相信號(In2，In2b，In2q和In2qb)，中頻IF1取決於本地振蕩器42的自然頻率IF2，例如其比值為2，則本地振蕩器的自然頻率IF2比中頻IF1高1倍。
接收機也包括按照本發明的兩個混頻器44和45，以允許在它們的輸出端處傳送出基帶四相信號Iout，Ioutb，Qout，和Qoutb。
第一混頻器44接收由本地振蕩器42傳送出的時鐘信號作為它的第一級的控制信號，接收具有中頻IF1的相位相反的信號In2和In2b作為它的第二級的控制信號，以及接收由天線傳遞的RF載波信號作為它的第三級的控制信號。
第二混頻器接收由本地振蕩器傳送出的時鐘信號作為它的第一級的控制信號，接收具有中頻IF1的、分別與信號In2和In2b相位正交而相位相反的信號In2q和In2qb作為它的第二級的控制信號，以及接收由天線傳遞的RF載波信號作為它的第三級的控制信號。
如圖4所示，每個混頻器以單個混頻器的電流消耗來執行雙混頻。因此，接收機的電流消耗大大地減小。
按照本發明的接收機，只要把本地振蕩器的頻率和分頻器裝置的級數適配，就能夠工作在所有的行動電話頻段，例如1.8GHz。
顯然，以上說明僅僅是作為例子給出的，其他實施例，特別是雙變頻接收機，也可以構成本發明的主題。
權利要求
1.混頻器，具體地用於雙變頻接收機，包括-第一可變跨導級，它由高頻載波信號控制，所述第一級包括傳送第一信號的第一和第二端子；以及-被連接到所述第一級的所述第一端子的第二級，它包括並聯的第一和第二開關裝置，它們分別由具有第一中頻的相位相反的第一和第二控制信號所控制，所述第一和第二開關裝置由極化裝置提供的基本上相等的電流供電；其中所述混頻器還包括調製裝置，用於藉助於具有第二中頻的第三控制信號來調製由所述第一級傳送出的所述第一信號。
2.按照權利要求1的混頻器，其中所述調製裝置包括第三跨導級，它包括第一和第二端子，它們被分別連接到第一級的所述第二端子與參考電位。
3.按照權利要求2的混頻器，其中所述第一級的可變跨導由第一放大模式的電晶體形成，所述第二級的所述第一和第二開關裝置分別由第一和第二開關模式的電晶體形成，以及所述第三級的跨導由第二放大模式的電晶體形成。
4.按照權利要求3的混頻器，其中它還包括圍繞在所述第一級的所述第一和第二端子處傳送出的所述第一信號的頻率的帶通濾波裝置，所述帶通濾波裝置被放置在所述第一和第二級之間，以及還包括連接到所述第二級的至少第一輸出端的低通濾波器和放置在所述第二級的所述第一輸出端與第二輸出端(outb)之間的電流-電壓變換器。
5.按照權利要求4的混頻器，其中所述第一和第二中頻的和等於載波信號的頻率。
6.雙變頻接收機，包括-至少一個用於接收外部高頻信號的天線；以及-本地振蕩器，它具有第一輸出端，該第一輸出端連接到分頻器裝置，用於傳送具有第一中頻的第一、第二、第三和第四四相控制信號，並具有第二輸出端，用於提供具有第二中頻的第五控制信號，其中所述接收機還包括按照前述權利要求中任一項的第一和第二混頻器，-所述第一混頻器用於接收作為控制信號的所述外部高頻信號以便來控制第一級，接收具有第一中頻的所述第一和第二四相控制信號來控制第二級，以及接收具有第二中頻的所述第五控制信號來控制第三級；-所述第二混頻器用於接收作為控制信號的所述外部高頻信號來控制第一級，接收具有第一中頻的所述第三和第四四相控制信號來控制第二級，以及接收具有第二中頻的所述第五控制信號來控制第三級。
全文摘要
本發明涉及特別是用於雙變頻接收機的混頻器。混頻器包括由高頻載波信號控制的第一可變跨導級(A)，這個第一級包括傳送出第一信號的第一(37)和第二(38)端子；以及被連接到所述第一級的所述第一端子的第二級(B)，其中包括並聯的第一(T32)和第二(T33)開關裝置，它們分別由具有第一中頻(IF1)的第一(in2)和第二(in2b)相位相反的控制信號所控制，這些第一和第二開關裝置由極化裝置(34)所提供的基本上相等的電流供電。按照本發明的混頻器的特徵在於，還包括用於藉助於具有第二中頻(IF2)的第三控制信號(in3)來調製由所述第一級傳送出的所述第一信號的裝置(T36)。
文檔編號H03D7/16GK1414810SQ0214725
公開日2003年4月30日 申請日期2002年10月21日 優先權日2001年10月22日
發明者A·卡薩格蘭德 申請人:阿蘇拉布股份有限公司