鏡像抑制電路的製作方法
2023-10-09 17:35:24 1
專利名稱：鏡像抑制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於抑制無線電通信中的鏡像頻率的鏡像抑制電路。
背景技術：
在用於無線電通信的接收機裝置，例如，使用超外差(SuperHeterodyne)方法的接收機裝置中，混頻器電路將由接收機裝置所接收的信號(例如，FM信號、AM信號等等)與由包含在接收機裝置中的振蕩器產生的本地振蕩信號混頻，然後產生IF(中頻)信號，所述IF信號是通過將所接收的信號轉換為具有較低頻帶中頻率的信號獲得的。
例如，假設如圖1中所示的，接收機裝置所接收的信號頻率是fs，由包含在接收機中的振蕩器產生的本地振蕩信號的頻率是flo，那麼混頻器電路產生具有頻率為fif(＝flo-fs)的IF信號。
然而，當接收機裝置接收具有頻率fim的信號(在下文，所接收的這個信號被稱為鏡像信號(image signal))，所述頻率fim比圖1的本地振蕩信號頻率(flo)高出數量為IF信號的頻率fif，這裡出現的問題是混頻器電路從本地振蕩信號和鏡像信號中都產生IF信號。
為了除去上述鏡像信號的頻率分量，使用包含鏡像抑制電路的混頻器電路，如圖2A所示。
圖2A示出了具有鏡像抑制電路的混頻器電路的配置實例。
圖2A中所示的混頻器電路包括至少第一混頻器單元2，用於將由接收機裝置所接收的信號與由本地振蕩器1產生的第一本地振蕩信號混頻；第二混頻器單元3，用於將所接收的信號與第二本地振蕩信號混頻，所述第二本地振蕩信號通過移相器將由本地振蕩器1產生的本地振蕩信號移動90°來獲得；包含電阻器R和電容器C的多相濾波器電路6；以及合成輸出單元5，用於合成輸出從多相濾波器電路6輸出的IF信號。
本地振蕩器1例如由石英振蕩器組成，並且向第一混頻器單元2和第二混頻器單元3提供本地振蕩信號。本地振蕩器1向第一混頻器單元2提供本地振蕩信號IL和通過使信號IL的相位反轉180°獲得的信號IL′，以及向第二混頻器單元3提供通過移相器使本地振蕩信號IL移動90°獲得的信號QL以及通過使信號QL的相位反轉180°獲得的信號QL′。
第一混頻器單元2和第二混頻器單元3例如可以通過被普遍使用的吉伯特單元混頻器(a Gilbert Cell mixer)來實現。
第一混頻器單元2將信號S和S′與本地振蕩器1提供的本地振蕩信號IL和IL′混頻，所述信號S和S′是由接收機裝置所接收的信號的差分信號，並且輸出IF信號Is和通過使信號Is的相位反轉180°獲得的信號Is′。
類似地，第二混頻器單元3將信號S和S′與通過移相器由本地振蕩器1提供的本地振蕩信號QL和QL′混頻，所述信號S和S′是由接收機裝置所接收的信號的差分信號，並且輸出IF信號Qs和通過使信號Qs的相位反轉180°獲得的信號Qs′。
多相濾波器電路6包括電阻器R和電容器C。如圖2A所示出的，多相濾波器電路具有四個輸入和四個輸出，其中每個輸入端經由電阻器R與一個輸出端連接，並且經由電容器C與其他輸出端連接。
從第二混頻器單元3輸出並且要被輸入到多相濾波器電路6的輸出信號Qs和Qs′的相位從信號Is和Is′的相位移動90°，所述信號Is和Is′從第一混頻器單元2輸出並且要被輸入到多相濾波器電路6。
合成輸出單元5例如可以通過運算放大器等等來配置。運算放大器分別合成從多相濾波器電路6輸出的信號Io/Qo以及信號Io′和Qo′，並且來自這些運算放大器的其中一個輸出被處理為合成輸出單元5的輸出。
當圖1中所示的鏡像信號被輸入時，從第一混頻器單元2輸出的信號Is和Is′和從第二混頻器單元3輸出的信號Qs和Qs′也包括鏡像信號的頻率分量。通過使用多相濾波器電路6，獲得與包含在從第二混頻器單元3輸出的信號Qs和Qs′中的期望波以及包含在從第一混頻器單元2輸出的信號Is和Is′中的期望波同相的信號，還獲得與包含在從第二混頻器單元3輸出的信號Qs和Qs′中的鏡像信號以及包含在從第一混頻器單元2輸出的信號Is和Is′中的鏡像信號反相的信號。
因此，通過合成輸出單元5所實施的合成，鏡像信號被消除，從而僅僅獲得具有期望波的信號。
專利文件1日本專利申請公開號2002-353741專利文件2日本專利申請公開號2003-174330圖2B示出了關於輸入到圖2A中所示的多相濾波器電路以及從圖2A中所示的多相濾波器電路輸出的信號的頻率特性。
圖2B中的實線表示多相濾波器電路的理想頻率特性。通過調整組成多相濾波器電路的電阻器R和電容器C，可以移除鏡像信號的頻帶。
然而，當通過CMOS工藝在半導體電路襯底上形成電路時，電阻器在它們性能方面具有±30％的變化，電容器在它們性能方面具有±10％的變化。
因此，出現了如下的問題，多相濾波器電路受到製造時電阻器和電容器變化的影響，截止頻率如圖2B中虛線那樣變化，因此不能夠以期望的方式抑制鏡像信號的頻率分量。
專利文件1公開了一種混頻器電路，所述混頻器電路可以對電路元件的恆定變化保持良好的鏡像抑制特性。專利文件2公開了具有高鏡像抑制比率的鏡像抑制混頻器。
發明內容
基於上述問題實現本發明，本發明的一個目的是提供一種能夠不受製造時電阻器、電容器等等電路元件的變化的影響抑制鏡像信號的鏡像抑制電路。
本發明的第1技術方案是一種鏡像抑制電路，至少包括第一混頻器單元，用於將所接收的信號與第一本地振蕩信號混頻；第二混頻器單元，用於將所接收的信號與第二本地振蕩信號混頻，所述第二本地振蕩信號通過將第一本地振蕩信號的相位移動90°來獲得；多相濾波器電路，作為多相濾波器電路自身的輸入，它接收從第一混頻器單元輸出的信號以及從第二混頻器單元輸出的信號，並且它包括多個電容器和多個開關元件；以及合成輸出單元，用於合成輸出從多相濾波器電路輸出的多個信號。
根據本發明的第1技術方案，多相濾波器包括電容器和開關元件從而電阻器不再是必須的，然而電阻器在常規的多相濾波器電路中是必須的。換句話說，因為沒有使用製造時有很大變化的電阻器，所以可以減少製造時電路元件變化的影響。
本發明的第2技術方案是根據第1技術方案的鏡像抑制電路，其中，多相濾波器電路包括具有電容器和開關元件的開關電容器，一個輸入端經由開關電容器與一個輸出端連接，所述的一個輸入端經由電容器與其他的輸出端連接。
根據本發明的第2技術方案，因為多相濾波器電路由電容器和開關電容器合成，所以可以基於電容器的比率確定多相濾波器電路的截止頻率，從而可以不受製造時電路元件變化的影響抑制鏡像信號。
本發明的第3技術方案是根據第2技術方案的鏡像抑制電路，其中，多相濾波器電路被配置成多級多相濾波器電路使用。
根據本發明的第3技術方案，類似第2技術方案，因為多相濾波器電路由電容器和開關電容器合成，所以可以基於電容器的比率確定多相濾波器電路的截止頻率，從而可以不受製造時電路元件變化的影響抑制鏡像信號。
如上所述，根據本發明，可以提供一種鏡像抑制電路，所述鏡像抑制電路能夠不受製造時電阻器、電容器等等電路元件變化的影響抑制鏡像信號。
圖1示意性示出了鏡像信號；圖2A示出了具有鏡像抑制電路的混頻器電路的配置實例；圖2B示意性示出了具有鏡像抑制電路的混頻器電路的特性；圖3A示出了根據本發明實施例的鏡像抑制電路被應用於混頻器電路的配置實例；圖3B示出了根據本發明的實施例的鏡像抑制電路使用的開關電容器的配置實例。
具體實施例方式
在下文中，將參考圖1和圖3解釋本發明的實施例。根據本發明的電路通過CMOS工藝被形成在半導體電路襯底上，所述CMOS工藝可以製造p溝道和n溝道MOS電晶體。
圖3A示出了根據本發明實施例的鏡像抑制電路被應用於混頻器電路的配置實例。
圖3A中所示的混頻器電路至少包括第一混頻器單元2，用於將由接收機裝置所接收的信號與由本地振蕩器1產生的第一本地振蕩信號混頻；第二混頻器單元3，用於將所接收的信號與第二本地振蕩信號混頻，所述第二本地振蕩信號通過將由本地振蕩器1產生的本地振蕩信號移動90°來獲得；包含電容器C1和開關電容器的多相濾波器電路4；以及合成輸出單元5，用於合成和輸出從多相濾波器電路4輸出的IF信號。本地振蕩器1例如由石英振蕩器組成，並且向第一混頻器單元2和第二混頻器單元3提供本地振蕩信號。本地振蕩器1向第一混頻器單元2提供本地振蕩信號IL和通過使信號IL的相位反轉180°獲得的信號IL′，以及向第二混頻器單元3提供通過移相器使本地振蕩信號IL移動90°獲得的信號QL以及通過使信號QL的相位反轉180°獲得的信號QL′。
第一混頻器單元2和第二混頻器單元3例如可以通過被普遍使用的吉伯特單元混頻器來實現。
第一混頻器單元2將信號S和S′與本地振蕩器1提供的本地振蕩信號IL和IL′混頻，所述信號S和S′是由接收機裝置所接收的信號的差分信號，並且輸出IF信號Is和通過使信號Is的相位反轉180°獲得的信號Is′。
類似地，第二混頻器單元3將信號S和S′與通過移相器由本地振蕩器1提供的本地振蕩信號QL和QL′混頻，所述信號S和S′是由接收機裝置所接收的信號的差分信號，並且輸出IF信號Qs和通過使信號Qs的相位反轉180°獲得的信號Qs′。
多相濾波器電路4包括電容器C1和開關電容器，所述開關電容器由電容器C2和開關SW組成。如圖3A所示出的，多相濾波器電路具有四個輸入和四個輸出，其中每個輸入端經由由電容器C2和開關SW組成的開關電容器與一個輸出端連接，並且經由電容器C1與其它端連接。
在這樣配置的多相濾波器電路4中，使用四個開關電容器。這些開關電容器的每個都由如上所述的電容器C2和開關SW組成，其中開關SW經由電容器C2與GND連接並且電容器C2經由開關SW選擇性地與多相濾波器電路4的輸入端和輸出端連接。
用於開關電容器的開關SW例如可以通過MOS電晶體來實現(參見圖3B，稍後將進行描述)。
從第二混頻器單元3輸出並且要被輸入到多相濾波器電路4的信號Qs和Qs′的相位從信號Is和Is′移動90°，所述信號Is和Is′從第一混頻器單元2輸出並且要被輸入到多相濾波器電路4。
由電容器C2和開關SW組成的上述開關電容器實質上作為電阻器工作。因此，圖3A的多相濾波器電路4和圖2A的多相濾波器電路6實質上彼此等價。
合成輸出單元5例如可以通過運算放大器等等來配置。運算放大器分別合成從多相濾波器電路4輸出的信號Io/Qo以及信號Io′和Qo′，並且來自這些運算放大器的其中一個輸出被處理為合成輸出單元5的輸出。
圖3B示出了用於上述本實施例的開關電容器的配置實例。
圖3B中所示的開關電容器包括n型MOS電晶體Q1和p型MOS電晶體Q2並聯連接的所謂傳輸門；n型MOS電晶體Q3和p型MOS電晶體Q4並聯連接的傳輸門；電容器C2以及非電路(NOT circuit)。
開關電容器還包括控制電路(未示出)，所述控制電路例如通過使用石英振蕩器等等產生具有開關頻率fck的控制信號，並且向組成上述傳輸門的MOS電晶體的柵極提供控制信號，用於控制開關SW的開/關狀態。具有不同於本實施例中所描述的配置的已知開關電容器也可以用作根據本實施例的組成多相濾波器電路的開關電容器。
當圖1中所示的鏡像信號被輸入時，從第一混頻器單元2輸出的信號Is和Is′和從第二混頻器單元3輸出的信號Qs和Qs′也包括鏡像信號的頻率分量。通過使用多相濾波器電路4，獲得與包含在從第二混頻器單元3輸出的信號Qs和Qs′中的期望波以及包含在從第一混頻器單元2輸出的信號Is和Is′中的期望波同相的信號，還獲得與包含在從第二混頻器單元3輸出的信號Qs和Qs′中的鏡像信號以及包含在從第一混頻器單元2輸出的信號Is和Is′中的鏡像信號反相的信號。
因此，通過合成輸出單元5所實施的合成，鏡像信號被消除從而僅獲得具有期望波的信號。
根據本發明的用於多相濾波器電路4中的開關電容器的等價電阻Rs由下面等式來表示Rs＝1/(fck*C2)，(1)其中開關SW的開關頻率是fck。
根據本實施例的多相濾波器電路4的截止頻率fc通過使用開關電容器的等價電阻Rs由下面的等式來表示。
fc＝1/(2π*C1*Rs)(2)因此，根據本實施例的多相濾波器電路4的截止頻率fc由從等式(1)和(2)獲得的下述等式來表示。
fc＝(fck*C2)/(2π*C1)＝(fck/2π)*(C2/C1)(3)在等式(3)中，因為通過使用例如石英振蕩器等來進行開關SW的開關可以獲得高精度且恆定的開關頻率fck，所以fck/2π可以被認為是恆定的。
已知的是，當通過CMOS工藝在半導體電路襯底上形成電路時，製造時電路元件的變化是相同的。例如，當電容器C1的電容由於製造時的變化而增加大約5％時，電容器C2的電容也增加大約5％。
因此，通過電容器C1的電容和電容器C2的電容之間的比率來確定等式(3)中的C2/C1，並且消除了製造時的變化。
如上所述，通過使用根據本實施例的多相濾波器電路4，由組成多相濾波器電路4的電容器C1和電容器C2之間的比率來確定截止頻率fck，從而可以避免受到製造時電阻器、電容器等等電路元件變化的影響。
在本實施例中所說明的多相濾波器電路是具有單級配置的多相濾波器電路；然而，本發明不限於此。具體來說，例如將根據本實施例的多相濾波器配置為兩級或更多級來充當多級濾波器，可以擴展截止頻率的帶寬。
還應注意到，根據上述實施例，僅由電容器C1和電容器C2組成多相濾波器4；然而，本發明不限於此。還可以使用電容或類型不同的適當電容器以便獲得期望的截止頻率。
另外，還應注意到，根據上述實施例的多相濾波器電路4由開關電容器組成；然而，本發明不限於此。包括由與圖2中所示的電阻器等價的電容器和開關元件組成的電路的任何電路都可以被用作多相濾波器電路4。
權利要求
1.一種鏡像抑制電路，至少包括第一混頻器單元，用於將所接收的信號與第一本地振蕩信號混頻；第二混頻器單元，用於將所接收的信號與第二本地振蕩信號混頻，所述第二本地振蕩信號通過將第一本地振蕩信號的相位移動90°來獲得；多相濾波器電路，作為多相濾波器電路自身的輸入，它接收從第一混頻器單元輸出的信號以及從第二混頻器單元輸出的信號，並且它包括多個電容器和多個開關元件；以及合成輸出單元，用於合成輸出從多相濾波器電路輸出的多個信號。
2.根據權利要求1所述的鏡像抑制電路，其中，多相濾波器電路包括具有電容器和開關元件的開關電容器，一個輸入端經由開關電容器與一個輸出端連接，所述的一個輸入端經由電容器與其他的輸出端連接。
3.根據權利要求2所述的鏡像抑制電路，其中，多相濾波器電路被配置成多級多相濾波器電路使用。
全文摘要
為了提供一種能夠不受製造時電阻器、電容器等電路元件變化的影響抑制鏡像信號的鏡像抑制電路，本發明的鏡像抑制電路包括第一混頻器單元(2)，用於將由接收機裝置所接收的信號與由本地振蕩器(1)所產生的第一本地振蕩信號混頻；第二混頻器單元(3)，用於將所接收的信號與第二本地振蕩信號混頻，所述第二本地振蕩信號通過將由本地振蕩器(1)產生的本地振蕩信號移動90°來獲得；多相濾波器電路(4)，它包括電容器(C1)和開關電容器；以及合成輸出單元(5)，用於合成輸出從多相濾波器電路(4)輸出的IF信 號。
文檔編號H04B1/26GK1973432SQ20058001797
公開日2007年5月30日 申請日期2005年5月25日 優先權日2004年6月3日
發明者青山孝志, 宮城弘 申請人:新瀉精密株式會社