專利名稱：正交混波器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明指一種集成電路，具體地指用來實現(xiàn)混波器的集成電路。
背景技術(shù)：
正交混波器(Quadrature mixer)是一種被廣泛應(yīng)用的電子組件，用以對 具有90度相位差的信號執(zhí)行降頻或升頻轉(zhuǎn)換，因而常用于通信裝置中，如無 線網(wǎng)絡(luò)裝置、移動通信裝置等。 一般來說，正交混波器包含多相(polyphase) 濾波器，其耦接于吉爾伯特單元(Gilbertcell)混波器。吉爾伯特單元混波器 用來從輸入信號中分出多個輸出信號，使輸出信號間相位相差90度。吉爾伯 特單元混波器包含有源轉(zhuǎn)導(dǎo)級；由于有源轉(zhuǎn)導(dǎo)級中的有源電路組件的輸出信 號受限于供應(yīng)電源所能提供的電壓值，因此，在低電壓的應(yīng)用中，有源轉(zhuǎn)導(dǎo) 級會限制其輸出信號的線性度。換句話說，當(dāng)有源輔導(dǎo)級的輸入信號的電壓 擺幅太大，且有源轉(zhuǎn)導(dǎo)級的輸出信號為低線性程度時，有源輔導(dǎo)級的輸出信 號會被削減或產(chǎn)生失真的現(xiàn)象，造成輸出信號的質(zhì)量降低。對語音通信上的 應(yīng)用而言，輸出信號的質(zhì)量降低尤其不能被接受。
因此，現(xiàn)有的正交混波器確實有改進(jìn)的必要，以獲得更寬廣的線性操作 區(qū)間，并同時兼顧架構(gòu)簡單及低制造成本的需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種正交混波器電路及相關(guān)方法。 本發(fā)明公開了一種正交混波器電路，其包含有多相濾波器，用來產(chǎn)生線
性的正交信號；以及電位混波器，用來對該正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換操作；其
中，該電位混波器的輸出信號具有高線性度。
本發(fā)明另公開了一種方法，其包含有通過多相濾波器產(chǎn)生線性的正交信
號；以及通過電位混波器對該正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換搡作；其中，該電位混
波器的輸出信號具有高線性度。


圖1為本發(fā)明實施例的正交混波器電路的示意圖。 圖2為本發(fā)明實施例的正交混波器電路的示意圖。
圖3為本發(fā)明實施例的用來產(chǎn)生具有高線性度信號的流程圖。 圖4為本發(fā)明實施例的正交混波器電路的示意圖。 圖5為本發(fā)明實施例的正交混波器電路的示意圖。 圖6為本發(fā)明實施例的正交混波器電路的示意圖。
主要組件符號說明
畫、200、 400、 500、 600 102、 202 104、 204
206、 207、 208、 209、 406、 407、
輸入節(jié)點
210、 212、 510、 512、 514、 516、
節(jié)點
214、 216、 218、 220
230、 232、 234、 236、 270、 272、
電阻
240、 242、 244、 246 250、 252、 254、 256、 258、 260、 晶體管 280、 282
302、 304、 306、 308 Al、 A2 Bl、 B2
正交混波器電路 多相濾波器 電位混波器 408、 409、 606、 607、 608、 609
610、 612、 614、 616
輸出節(jié)點 274、 276、 R
電容 262、 264
差動反相放大器
步驟
輸入級
中介級
電流
具體實施例方式
本發(fā)明公開了混波器，其包含多相(polyphase)濾波器及電位混波器 (potentiometric mixer)。多相濾波器用來產(chǎn)生正交(Quadrature )信號。電位混波器用來對該正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換操作。根據(jù)本發(fā)明公開的實施例，電 位混波器的輸出信號具有高線性度。換句話說，電位混波器的輸出信號值具 有寬廣的變化范圍。更具體的說，混波器可以線性地輸出大范圍的電壓值，
例如軌對軌(rail-to-rail)的方式。為了更清楚地描述本發(fā)明的特色，請參考 下列圖示。
圖1為本發(fā)明實施例的正交混波器電路100的示意圖。如圖1所示，混 波器電路100包含多相濾波器102及電位混波器104。在圖1中，混波器電 路100是交叉耦接的差動放大器。就功能上來說，混波器電路100可用來執(zhí) 行吉爾伯特單元混波器中常見的功能，例如"混頻"。除此之外，混波器電路 100在電流模式中，通過結(jié)合"產(chǎn)生正交信號"及"混頻，，，使其輸出信號達(dá) 到高線性度。電位混波器104包含輸入級、中介級以及一個以上的差動放大 器。為了配合電流模式的操作，中介級僅包含無源組件，且差動放大器具備 寬廣的輸入值變化范圍和輸出值變化范圍。換句話說，混波器電路100的差 動放大器可以線性地輸出大范圍的電壓值，例如軌對軌的方式?；觳ㄆ麟娐?100的相關(guān)實施例的細(xì)節(jié)請參考圖2至圖5的說明。
圖2為本發(fā)明變化實施例的正交混波器電路200的示意圖?；觳ㄆ麟娐?200包含多相位濾波器202及電位混波器204?；觳ㄆ麟娐?00用來從輸入節(jié) 點206及208接收輸入信號，從節(jié)點210及212接收本地振蕩信號，輸出第 一輸出信號至輸出節(jié)點214及216,以及輸出第二輸出信號至節(jié)點218及220。 另外，輸入節(jié)點207及209耦接于接地端。
如圖2所示，多相位濾波器202僅包含無源組件，以輸出兩個無源、高 線性度、偏移90度相位的正交信號至電位混波器204。多相位濾波器202包 含電阻230、 232、 234及236和電容240、 242、 244及246。為了圖示的方 便，圖2的多相位濾波器202僅顯示單級，實際上，多相位濾波器202也可 包含多級。
如圖2所示，電位混波器204包含晶體管250、 252、 254、 256、 258、 260、 262及264、電阻270、 272、 274及276和差動反相放大器280及282。 另一方面，電位混波器204包含輸入級Al (晶體管250的256的漏極)及 A2 (晶體管258-264的漏極)和中介級B1 (差動反向放大器280的輸入節(jié) 點)及B2 (差動反向放大器282的輸入節(jié)點)。
圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的流程圖，用來產(chǎn)生具有高線性度的信號。在以下說明圖3的過程中請同時參考圖2，流程于步驟302開始，在步驟302 中，多相位濾波器202產(chǎn)生線性的正交信號。具體地說，多相位濾波器202 從節(jié)點206及208接收輸入信號，并產(chǎn)生對應(yīng)的正交信號作為其輸出。更具 體地說，多相位濾波器202在節(jié)點206及208將輸入信號分拆，并交叉地送 至電位混波器204中的輸入級A1及A2。在此須注意的是，圖3中所使用的 分拆方法是指執(zhí)行90度的相位偏移，使得正交信號的相位在i信道及p信道 之間相差90度，以利于頻率調(diào)制。
接下來，在步驟304中，電位混波器204對正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換操作。 更具體地說，電位混波器204從輸入級A1及A2接收正交信號，緊接著，在 節(jié)點210及212,通過使用本地振蕩信號，對正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換操作。 在本實施例中，頻率轉(zhuǎn)換操作是降頻轉(zhuǎn)換操作。換句話說，電位混波器204 使用本地振蕩信號，以對正交信號執(zhí)行降頻轉(zhuǎn)換。或者，在本發(fā)明的變化實 施例中，頻率轉(zhuǎn)換操作也可以是升頻轉(zhuǎn)換操作。也就是說，電位混波器204 使用本地振蕩信號，以對正交信號執(zhí)行升頻轉(zhuǎn)換。
在本實施例中，在信號被傳送至差動放大器280及282的輸入節(jié)點(中 介級Bl及B2 )前，多相位濾波器202及電位混波器204可能操作在電流模 式或電壓模式。當(dāng)電位混波器204操作于電流模式時，其相關(guān)的操作從差動 放大器280及282的輸入節(jié)點開始。
接下來，在步驟306中，在中介級B1及B2，電位混波器204傳送已完 成頻率轉(zhuǎn)換的信號至差動放大器280及282。最后，在步驟308中，差動放 大器280及282即可輸出具有高線性度的輸出信號。在圖2中，中介級Bl 及B2的功能是當(dāng)作差動放大器280及282的虛擬接地端(pseudo-grounds )。 顯而易見地，差動放大器280及差動放大器282中任意一個差動放大器的輸 入節(jié)點間的電壓差為零。因此，不論是差動放大器280或282，其輸出電壓 不但穩(wěn)定且量值不大(例如，小于lmV),但其值會隨著該差動放大器的增 益的不同而不同。 一般來說，輸出信號以VOUT-ixR的形式來表示。
由于輸入信號會經(jīng)過輸入節(jié)點206及208和中介級Bl及B2之間的無源 組件組成的電路，電位混波器204的輸出節(jié)點的輸出電壓擺幅具有高線性， 且受限于軌對軌的轉(zhuǎn)阻放大器(例如差動反相放大器280及282)的輸出線 性度。如前所述，當(dāng)電位混波器204操作于電流模式時，其相關(guān)的操作從差 動放大器280及282的輸入節(jié)點開始。由于中介級Bl及B2中的電路組件為無源組件，電位混波器204在中介級B1及B2操作于電流模式。相反地，若 電路中使用有源組件，有源組件操作于電壓模式，將使得其供應(yīng)的電壓信號 值受限于供應(yīng)電源。有限的電源會導(dǎo)致低線性，在此情況下， 一旦電壓信號 的擺幅太大，電壓信號就會因為電源的限制而失真或被削減。即便電壓信號 沒有被削減，失真的電壓信號也不利于通信上的應(yīng)用，特別是語音通信。相 比較之下，本發(fā)明的差動反相放大器280及282操作于電流模式，其輸出不 受限于供應(yīng)電源，換句話說，本發(fā)明可消除信號被削減或失真的問題。由于 差動反相放大器280及282具有寬廣的輸入變化范圍和軌對軌的輸出信號， 差動反相放大器280及282具有高線性度。因此，當(dāng)差動反相放大器280及 282操作于電流模式時，差動反相放大器280及282具有高線性度的優(yōu)點。
在差動反相放大器280及282的輸出節(jié)點214 ~ 220,電流信號被線性地 轉(zhuǎn)換成電壓信號。由于差動反相放大器280及282的輸入節(jié)點操作于電流模 式，其不受限于供應(yīng)電源，因此，差動反相放大器280及282輸出端的電壓 信號也具有高度線性。
圖4~圖6是圖2的實施例的變化實施例。圖4為本發(fā)明變化實施例的 正交混波器電路400的示意圖。正交混波器電路400和圖2的正交混波器電 路200相似，差別在于正交混波器電路400接收兩個輸入信號。在圖4中， 正交混波器電路400在節(jié)點406及408接收第一輸入信號，以及在節(jié)點407 及409接收第二輸入信號。第一輸入信號及第二輸入信號的頻率相同，但相 位相差90度。
圖5為本發(fā)明變化實施例的正交混波器電路500的示意圖。正交混波器 電路500和圖2的正交混波器電^各200相似，差別在于正交混波器電路500 接收兩個本地振蕩信號。在圖5中，正交混波器電路500在節(jié)點514及516 接收第一本地振蕩信號，以及在節(jié)點510及512接收第二本地振蕩信號。
圖6為本發(fā)明變化實施例的正交混波器電路600的示意圖。正交混波器 電路600和圖2的正交混波器電路200相似，差別在于正交混波器電路500 接收兩個輸入信號及兩個本地振蕩信號。在圖6中，正交混波器電路600在 節(jié)點606及608接收第一輸入信號，在節(jié)點607及609接收第二輸入信號， 在節(jié)點614及616接收第一本地振蕩信號，以及在節(jié)點610及612接收第二 本地振蕩信號。第一輸入信號及第二輸入信號的頻率相同，但相位相差90度。
根據(jù)上述公開的系統(tǒng)及方法，本發(fā)明實施例有諸多優(yōu)點，例如高線性度的效能表現(xiàn)。除此之外，本發(fā)明實施例不需要在輸入端和輸出端使用有源轉(zhuǎn) 導(dǎo)組件，即可達(dá)成"產(chǎn)生正交相位"及"混頻"的目的。
綜上所述，本發(fā)明實施例所公開的混波器包含多相位濾波器及電位混波 器。多相濾波器用來產(chǎn)生線性的正交信號，而電位混波器用來對正交信號執(zhí) 行頻率轉(zhuǎn)換操作，同時，電位混波器的輸出信號具高線性度。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等效變 化與改進(jìn)，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種電路，包含有多相濾波器，用來產(chǎn)生線性的正交信號；以及電位混波器，用來對所述正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換操作；其中，所述電位混波器的輸出信號具有高線性度。
2. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述電位混波器包含有 輸入級；中介級，耦接于所述輸入級；以及 至少一個差動放大器，耦接于所述中介級。
3. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述中介級僅包含無源組件，用于 電流模式的操作。
4. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述電位混波器的所述輸出信號的 電壓擺幅是軌對軌的。
5. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述多相濾波器用來對輸入信號執(zhí) 行90度分波，以產(chǎn)生所述正交信號。
6. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所迷頻率轉(zhuǎn)換操作是降頻轉(zhuǎn)換操作。
7. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述電位混波器至少包含差動放大 器，而所述電位混波器的輸出電壓擺幅由所述差動放大器的輸出線性度所限 制。
8. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述多相濾波器包含輸入端。
9. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述多相濾波器包含多個輸入端。
10. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述多相濾波器包含本地振蕩輸 入端。
11. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，所述多相濾波器包含多個本地振 蕩輸入端。
12. —種方法，包含有 通過多相濾波器，產(chǎn)生線性的正交信號；以及通過電位混波器，對所述正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換操作； 其中，所述電位混波器的輸出信號具有高線性度。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電位混波器包含有輸入級；中介級，耦接于所述輸入級；以及至少一個差動放大器，耦接于所述中介級。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述中介級僅包含無源組件，用 于電流模式的操作。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電位混波器的所述輸出信號 的電壓擺幅是軌對軌的。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述多相濾波器用來對輸入信號 執(zhí)行90度分波，以產(chǎn)生所述正交信號。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述頻率轉(zhuǎn)換操作是降頻轉(zhuǎn)換操作。
18. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電位混波器至少包含差動放 大器，而所述電位混波器的輸出電壓擺幅由所述差動放大器的輸出線性度所限制。
19. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述多相濾波器包含輸入端。
20. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述多相濾波器包含多個輸入端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混波器。該混波器包含多相濾波器，用來產(chǎn)生線性的正交信號；以及電位混波器，用來對該正交信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換操作；其中，該電位混波器的輸出信號具有高線性度。
文檔編號H03D7/16GK101615889SQ200910137728
公開日2009年12月30日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者呂季垣 申請人:雷凌科技股份有限公司