專利名稱：多頻段混頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于頻率轉(zhuǎn)換的設(shè)備，該設(shè)備包括混頻器，其中混頻器具有一種用于將施加到所述混頻器信號(hào)輸入處的信號(hào)從所述信號(hào)的源頻段一次變換到多個(gè)目標(biāo)子頻段中的一個(gè)，并且在所述混頻器的信號(hào)輸出處產(chǎn)生變換的信號(hào)的裝置，其中所述多個(gè)目標(biāo)子頻段定義了至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段，并且該設(shè)備還包括一組至少兩個(gè)可切換可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)，用于放大所述變換的信號(hào)，其中將每個(gè)所述可切換VGA適配到所述目標(biāo)頻段中的一個(gè)并且連接到所述混頻器的信號(hào)輸出。
背景技術(shù)：
在信號(hào)發(fā)射的眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，例如電纜或者廣播無線電以及電視或者移動(dòng)無線電，將承載信息的基帶信號(hào)在高頻段(在射頻(RF)頻率上)以帶通信號(hào)(也稱為射頻信號(hào))進(jìn)行發(fā)射。射頻發(fā)射的原因有很多更高的頻段通常更適合通過空間或者通過在幾個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間共享的發(fā)射線路進(jìn)行的信號(hào)發(fā)射；頻段的平移允許應(yīng)用多種適合于發(fā)射信道(空間或者電纜)特性的調(diào)制技術(shù)；承載信息的基帶信號(hào)的頻譜可以由頻率變換進(jìn)行更改，以允許更加有效地使用可用的發(fā)射帶寬(擴(kuò)展或者壓縮頻譜)；頻分復(fù)用(FDM)可以通過將幾個(gè)信息源的承載信息的基帶信號(hào)在相臨的小射頻子頻段(RF信道)上進(jìn)行發(fā)射來應(yīng)用，其中每個(gè)RF子頻段具有相同的帶寬，但是具有不同的中心頻率。
在當(dāng)今的數(shù)字移動(dòng)無線系統(tǒng)中，例如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)，通常有多于一個(gè)頻段可以用于RF發(fā)射。歐洲的GSM使用兩個(gè)分別以900MHz(GSM900)和1800MHz(GSM1800)為中心的25MHz帶寬的頻段，其中這些頻段中的每一個(gè)包括上行鏈路(信息從移動(dòng)臺(tái)傳送到基站)以及下行鏈路(信息從基站傳送到移動(dòng)臺(tái))頻段，并且其中這些上行鏈路和下行鏈路中的每一個(gè)進(jìn)一步包括多個(gè)頻分復(fù)用(FDM)子頻段(RF信道)，每個(gè)FDM子頻段具有200kHz帶寬。在美國，所述頻段分別以850MHz和1900MHz為中心。
雙頻段歐洲GSM移動(dòng)電話能夠既在GSM900又在GSM1800頻段上進(jìn)行發(fā)射和接收。用于這種雙頻段電話的RF發(fā)射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)在圖1中進(jìn)行了描述。
圖1表示了I/Q濾波器1，其將由GSM調(diào)制器(未示出)輸出的I/Q調(diào)制后的基帶信號(hào)進(jìn)行低通濾波，并且產(chǎn)生濾波后的I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)2。GSM使用高斯最小平移鍵控(GMSK)或者8相相移鍵控(8-PSK)作為調(diào)制技術(shù)，這樣調(diào)制后的復(fù)值基帶信號(hào)可以由同相(I)分量和正交(Q)分量來表示。將I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)變換到中心頻率為900MHz或者1800MHz的RF頻段上是分別通過混頻器3-1和混頻器3-2來完成的?；祛l器3-1能夠?qū)⑹┘拥狡漭斎氲腎/Q調(diào)制的信號(hào)變換到較低的GSM900頻段，而混頻器3-2能夠?qū)⑹┘拥狡漭斎氲腎/Q調(diào)制的信號(hào)變換到GSM1800頻段。在混頻器3-1和混頻器3-2輸出處的信號(hào)分別表示為變換的信號(hào)4-1和變換的信號(hào)4-2。注意，在混頻的過程中，I/Q調(diào)制的信號(hào)被變換到該移動(dòng)電話所分配到的RF子頻段(RF信道)的中心頻率上，即變換到900±25/2MHz和1800±25/2MHz范圍中的中心頻率。每個(gè)混頻器3-1和混頻器3-2包括用于產(chǎn)生所要求的RF子頻段中心頻率的壓控振蕩器(VCO)，以及控制VCO以精確地保持所述RF子頻段頻率的鎖相環(huán)(PLL)電路?？梢员幻總€(gè)混頻器3-1和混頻器3-2所覆蓋的頻段的帶寬(大約25MHz)和中心頻率(900MHz或者1800MHz)因此由部署的VCO和PLL來定義。變換的信號(hào)4-1或者變換的信號(hào)4-2然后分別饋入到用于GSM900和GSM1800的VGA5-1和VGA5-2中，并且分別產(chǎn)生放大的變換的信號(hào)6-1和變換的信號(hào)6-2。VGA5-1和VGA5-2的設(shè)計(jì)通常基于將要放大的信號(hào)的頻率，使得VGA5-1和VGA5-2是不同的。放大的變換的信號(hào)6-1和放大的變換的信號(hào)6-2然后分別饋入到功率放大器7-1和功率放大器7-2中，并且所述功率放大器7-1和功率放大器7-2的輸出信號(hào)8-1和輸出信號(hào)8-2分別由對(duì)應(yīng)于GSM900和GSM1800頻段的發(fā)射天線9-1和發(fā)射天線9-2進(jìn)行發(fā)射。注意，功率放大器7-1和功率放大器7-2以及發(fā)射天線9-1和發(fā)射天線9-2的設(shè)計(jì)同樣基于輸入信號(hào)的頻率。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)的雙頻段移動(dòng)電話中，提供了兩個(gè)混頻器3-1和混頻器3-2，這樣濾波后的I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)2可以被變換到GSM900和GSM1800頻段上。提供兩個(gè)混頻器增大了RF硬件所需要的硅區(qū)域的尺寸，并且因此增加了雙頻段移動(dòng)電話的成本和尺寸。
由于在現(xiàn)有技術(shù)雙頻段移動(dòng)電話的RF硬件中所碰到的這些缺點(diǎn)，因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供更加有效的設(shè)備和方法，用于將信號(hào)從源頻段頻率轉(zhuǎn)換到至少兩個(gè)不同目標(biāo)頻段中的子頻段。
本發(fā)明的目標(biāo)通過以下提議來實(shí)現(xiàn)用于頻率轉(zhuǎn)換的設(shè)備包括正好一個(gè)多頻段混頻器，其中混頻器具有一個(gè)用于將施加到所述多頻段混頻器信號(hào)輸入處的信號(hào)從所述信號(hào)的源頻段一次變換到多個(gè)目標(biāo)子頻段中的一個(gè)的裝置，并且在所述多頻段混頻器的信號(hào)輸出處產(chǎn)生變換的信號(hào)，其中所述多個(gè)目標(biāo)子頻段定義了至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段；并且該設(shè)備還包括一組可切換可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)，用于放大所述變換的信號(hào)，其中對(duì)于每個(gè)所述目標(biāo)頻段，提供一個(gè)適配到所述目標(biāo)頻段中并且連接到所述多頻段混頻器的信號(hào)輸出處的可切換VGA。
根據(jù)本發(fā)明的多頻段混頻器能夠?qū)⑹┘拥狡漭斎氲男盘?hào)一次變換到一個(gè)目標(biāo)子頻段，其中所述目標(biāo)子頻段位于至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段中的一個(gè)。信號(hào)不一定必須是基帶信號(hào)，并且也可能將信號(hào)從中頻段變換到至少第一RF頻段和第二RF頻段的其中一個(gè)內(nèi)的目標(biāo)子頻段。由多頻段混頻器變換到至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段的其中一個(gè)內(nèi)的目標(biāo)子頻段的信號(hào)從多頻段混頻器的信號(hào)輸出處輸出，并且隨后輸入到所述一組可切換VGA的所有可切換VGA中。每個(gè)所述可切換VGA是頻率相關(guān)的，并且可以例如僅對(duì)所述至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段中的一個(gè)的中心頻率進(jìn)行優(yōu)化，以便對(duì)于所有位于所述目標(biāo)頻段內(nèi)的目標(biāo)子頻段，可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的放大或者有助于減少噪聲。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的解決方案相比，只使用了一個(gè)多頻段混頻器而不是使用幾個(gè)單帶混頻器，這大大地減少了所需要的硅區(qū)域，并且簡(jiǎn)化了RF發(fā)射機(jī)的布局。如現(xiàn)有技術(shù)中一樣，仍需要為每個(gè)頻段提供單獨(dú)的頻率相關(guān)的VGA，而根據(jù)本發(fā)明的VGA必須是可切換的。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)一步包括用于對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置，使得只有適配到所述包含有信號(hào)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的所述目標(biāo)頻段的VGA具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA中的所有其它VGA具有等于或者接近于0的放大系數(shù)。因此，變換的信號(hào)只被一組VGA中的與包含有由多頻段混頻器將信號(hào)變換到的目標(biāo)子頻段的目標(biāo)頻段相對(duì)應(yīng)的可切換VGA進(jìn)行放大?？汕袚QVGA的切換可以例如由偏置信號(hào)進(jìn)行控制。用于對(duì)所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置從而代表輸出偏置信號(hào)的控制實(shí)例，其中VGA的偏置信號(hào)輸入端口則代表可切換VGA和用于對(duì)所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置之間的接口。注意，所述VGA的增益的調(diào)整可以脫離切換的控制或者與切換控制一起處理。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步優(yōu)選的是該設(shè)備還包括一組功率放大器(PA)，其中對(duì)于每個(gè)所述目標(biāo)頻段，分別提供一個(gè)PA，其適配于所述目標(biāo)頻段并且連接到適配到同一個(gè)目標(biāo)頻段的那個(gè)可切換VGA的信號(hào)輸出。在使用為包含有信號(hào)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的目標(biāo)頻段所設(shè)計(jì)的可切換VGA進(jìn)行放大后，被變換的和放大的信號(hào)進(jìn)一步由同樣與所述目標(biāo)頻段中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)的PA進(jìn)行放大，即該P(yáng)A為被變換的放大的信號(hào)的最大放大或者為所述目標(biāo)頻段的中心頻率產(chǎn)生更少的噪聲而進(jìn)行設(shè)計(jì)。一組PA中的PA也可以是可切換的，但是不必須是可切換的，這是因?yàn)橛捎谝唤M可切換VGA中在前的可切換VGA的切換，只有所述可切換VGA中的一個(gè)的輸出才產(chǎn)生非0信號(hào)，并且相應(yīng)地，只有在一個(gè)PA的輸入，非0信號(hào)才存在。
根據(jù)本發(fā)明，所述信號(hào)優(yōu)選地是I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)，并且所述多頻段混頻器優(yōu)選地包括用于將所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)和其頻率與所述目標(biāo)子頻段相對(duì)應(yīng)的正弦曲線進(jìn)行組合的裝置。所述信號(hào)因此可以是例如GMSK、2-PSK、4-PSK，或者8-PSK復(fù)值基帶信號(hào)，它們可以由同相(I)和正交(Q)分量表示。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多頻段混合器包括可調(diào)壓控振蕩器(VCO)和鎖相環(huán)(PLL)電路。VCO根據(jù)信號(hào)變換到的目標(biāo)子頻段的中心頻率來產(chǎn)生所述正弦曲線頻率。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例由用于頻率轉(zhuǎn)換的設(shè)備來體現(xiàn)，其中該設(shè)備包括正好一個(gè)多頻段混頻器，該混頻器具有一種用于將應(yīng)用到所述多頻段混頻器信號(hào)輸入處的信號(hào)從所述信號(hào)的源頻段一次變換到多個(gè)目標(biāo)子頻段中的一個(gè)的裝置，并且在所述多頻段混頻器的信號(hào)輸出處產(chǎn)生變換的信號(hào)，其中所述多個(gè)目標(biāo)子頻段定義了至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段；并且該設(shè)備還包括一組可切換可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)，用于放大所述變換的信號(hào)，其中對(duì)于每個(gè)所述目標(biāo)頻段，提供一個(gè)適配到所述目標(biāo)頻段并且連接到所述多頻段混頻器的信號(hào)輸出處的可切換VGA；其中所述多頻段混頻器包括第一組晶體管和第二組晶體管；其中每個(gè)所述可切換VGA都包括第一晶體管和第二晶體管；其中每個(gè)所述可切換VGA的所述第一晶體管的發(fā)射極以共基共射(cascode)電路的形式分別連接到所述多頻段混頻器的所述第一組晶體管中的晶體管的所有集電極；并且其中每個(gè)所述可切換VGA的所述第二晶體管的發(fā)射極以共基共射電路的形式分別連接到所述多頻段混頻器的所述第二組晶體管的所有集電極。
因此，由第一可切換VGA的第一晶體管和多頻段混頻器的第一組晶體管中的每一個(gè)單個(gè)晶體管，或者由第一可切換VGA的第二晶體管和多頻段混頻器的第二組晶體管中的每一個(gè)單個(gè)晶體管，等等，形成共基共射電路。包括每個(gè)可切換VGA的晶體管和多頻段混頻器中的晶體管的共基共射電路具有的優(yōu)勢(shì)在于，是由電流而不是電壓執(zhí)行頻段之間的切換，使得可以減少與RF發(fā)射機(jī)其它部分的干擾。這是因?yàn)橛捎谠诳汕袚QVGA的發(fā)射極的低節(jié)點(diǎn)阻抗，在由電流進(jìn)行切換時(shí)電壓的振蕩很低。另外，在共基共射電路中，RF信號(hào)路徑上不存在切換。
有利地，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還可以包括用于對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置，使得只有適配到所述包含有信號(hào)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的所述目標(biāo)頻段的VGA具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA中的所有其它VGA具有等于或者接近0的放大系數(shù)，其中每個(gè)所述可切換VGA的所述第一晶體管和第二晶體管的基極分別連接到所述用于對(duì)所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，進(jìn)一步有利的是所述信號(hào)是I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)；所述多頻段混頻器包括用于將所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)與其頻率與所述目標(biāo)子頻段相對(duì)應(yīng)的正弦曲線進(jìn)行組合的裝置；并且所述多頻段混頻器的所述第一組和第二組晶體管中的晶體管的基極使用由將所述正弦曲線與所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)進(jìn)行組合的電路所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
有利地，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是一種設(shè)備，其中該設(shè)備包括用于對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置，使得只有適配到包含有信號(hào)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的所述目標(biāo)頻段的VGA具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA中的所有其它VGA具有等于或者接近于0的放大系數(shù)，并且其中每個(gè)所述可切換VGA還包括第三晶體管和第四晶體管以及消耗支路(wastebranch)，其中所述第三晶體管和第四晶體管的集電極連接到所述消耗支路，其中所述第三晶體管和第四晶體管的發(fā)射極分別連接到所述第一晶體管和所述第二晶體管的發(fā)射極，其中所述第三晶體管和第四晶體管的基極連接到所述用于對(duì)所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置，其中所述第一晶體管和第二晶體管的基極連接到所述用于對(duì)所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置，并且其中所述多頻段混頻器的第一組和第二組晶體管的所有發(fā)射極直接接地或者通過另外的電子器件接地。
本發(fā)明的目標(biāo)進(jìn)一步通過提出一種用于頻率轉(zhuǎn)換的方法來實(shí)現(xiàn)，其中該方法包括如下步驟將施加到多頻段混頻器信號(hào)輸入處的信號(hào)從所述信號(hào)的源頻段一次變換到多個(gè)目標(biāo)子頻段中的一個(gè)，并且在所述多頻段混頻器的信號(hào)輸出處產(chǎn)生變換的信號(hào)，其中所述多個(gè)目標(biāo)子頻段定義了至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段；并且在一組可切換可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)中放大所述變換的信號(hào)，其中對(duì)于每個(gè)所述目標(biāo)頻段，提供一個(gè)適配到所述目標(biāo)頻段并且連接到所述多頻段混頻器的信號(hào)輸出處的可切換VGA。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制，使得只有適配到包含有信號(hào)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的所述目標(biāo)頻段的VGA具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA中的所有其它VGA具有等于或者接近于0的放大系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，所述信號(hào)優(yōu)選地是I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)，并且所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)在所述多頻段混頻器中與其頻率與目標(biāo)子頻段相對(duì)應(yīng)的正弦曲線進(jìn)行組合。


通過參照以下描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它的方面將會(huì)變得清楚和明確。在附圖中圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)雙頻段RF發(fā)射機(jī)的框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的雙頻段RF發(fā)射機(jī)的框圖；以及圖3是表示本據(jù)本發(fā)明的具有多頻段混頻器和采用共基共射結(jié)構(gòu)的多個(gè)VGA的頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的電路框圖。
具體實(shí)施例方式
圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的雙頻段RF發(fā)射機(jī)的框圖。類似于圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)RF發(fā)射機(jī)，I/Q濾波器1輸出濾波后的I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)2。但是，在根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射機(jī)中，I/Q調(diào)制的信號(hào)2只輸入到一個(gè)混頻器，其中該混頻器是多頻段混頻器3，產(chǎn)生變換的信號(hào)4。因此I/Q調(diào)制的信號(hào)從其原來位于的源頻段變換到可以位于第一目標(biāo)頻段或第二目標(biāo)頻段，例如GSM900或者GSM1800頻段中的目標(biāo)子頻段。只使用一個(gè)多頻段混頻器而不是在現(xiàn)有技術(shù)中所需的使用兩個(gè)混頻器的事實(shí)極大地減少了安裝RF發(fā)射機(jī)的硅區(qū)域。多頻段混頻器可以包括兩個(gè)用于分別產(chǎn)生在第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段中的目標(biāo)子頻段的中心頻率的振蕩器，或者一個(gè)能夠?yàn)閮蓚€(gè)目標(biāo)頻段產(chǎn)生中心頻率的可調(diào)振蕩器，例如壓控振蕩器(VCO)。一個(gè)可選方案還可以根據(jù)需要的目標(biāo)頻率范圍提供一個(gè)振蕩器和分頻器。在任一情況中，鎖相環(huán)(PLL)用于控制和穩(wěn)定產(chǎn)生的頻率。變換的信號(hào)4然后分別饋入到可切換VGA5-1和可切換VGA5-2中。VGA針對(duì)其中任何一個(gè)目標(biāo)頻率范圍進(jìn)行優(yōu)化，即VGA5-1可以對(duì)900MHz的中心頻率進(jìn)行優(yōu)化以及VGA5-2可以對(duì)1800MHz的中心頻率進(jìn)行優(yōu)化。兩個(gè)VGA都包括允許對(duì)所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的偏置輸入10-1和偏置輸入10-2。例如，如果信號(hào)2變換到GSM900目標(biāo)頻段，則通過其偏置輸入10-1來控制適配到GSM900頻段的VGA5-1以放大變換的信號(hào)4，并且產(chǎn)生放大的變換的信號(hào)6-1。VGA5-2的偏置輸入10-2然后被設(shè)置成0，以防止可切換VGA5-2產(chǎn)生非0輸出信號(hào)6-2。放大的變換的信號(hào)6-1然后進(jìn)一步由功率放大器7-1進(jìn)行放大，產(chǎn)生最終由天線9-1發(fā)射的信號(hào)8-1。在這種情況下，沒有使用通過功率放大器7-2和天線9-2的信號(hào)通路。
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的電路圖，其中該設(shè)備帶有多頻段混頻器3和兩個(gè)VGA5-1和5-2，它們連接到多頻段混頻器3上以形成多個(gè)共基共射電路。
在多頻段混頻器3中，本地振蕩器，例如由PLL控制的VCO產(chǎn)生四個(gè)表示為L(zhǎng)O_0，LO_90，LO_180以及LO_270的相移正弦曲線，它們代表具有與信號(hào)要變換到的目標(biāo)子頻段的中心頻率對(duì)應(yīng)的頻率的正弦、余弦、負(fù)正弦和負(fù)余弦信號(hào)。多頻段混頻器是足夠?qū)拵У?，使得可以精確地產(chǎn)生位于目標(biāo)頻段GSM900和GSM1800內(nèi)的所有需要的目標(biāo)子頻段。所述相移正弦曲線與來自同相輸入I_0和I_180以及正交輸入Q_0和Q_180的信號(hào)進(jìn)行組合，其中所述信號(hào)代表I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)，并且可以采用例如源自GMSK或者PSK調(diào)制的具有不同相位的66.7KHz正弦/余弦波形。因此向同相和正交輸入兩者饋入用二進(jìn)制信號(hào)(0，1)調(diào)制的正弦曲線，并且與幾個(gè)100MHz的RF頻率相比，它們可以被視為基帶信號(hào)。
多頻段混頻器3還包括第一組晶體管11-1...11-4以及第二組晶體管12-1...12-4。所有所述晶體管的發(fā)射極通過電阻13接地。所有第一組晶體管11-1...11-4的集電極彼此相連，并且連接到多頻段混頻器的信號(hào)輸出4-a，同樣地，所有第二組晶體管12-1...12-4的集電極彼此相連，并且連接到多頻段混頻器的信號(hào)輸出4-b。第一組晶體管中的晶體管11-1...11-4的基極各自用信號(hào)(Q_180，LO_90)，(Q_0，LO_90)，(I_0，LO_180)和(I_180，LO_180)的組合進(jìn)行調(diào)制，其中所述組合通過分別將I/Q輸入經(jīng)由電阻器14連接到所述基極并且將LO輸入經(jīng)由電容器15連接到所述基極來實(shí)現(xiàn)。I/Q輸入和L0信號(hào)的組合代表了存在于I/Q輸入處的低頻信號(hào)與高頻LO信號(hào)的乘積。類似地，第二組晶體管中的晶體管12-1...12-4的基極各自用信號(hào)(Q_180，LO_270)，(Q_0，LO_270)，(I_0，LO_0)和(I_180，LO_0)的組合進(jìn)行調(diào)制，其中所述組合通過分別將I/Q輸入經(jīng)由電阻器14連接到所述基極并且將LO輸入經(jīng)由電容器15連接到所述基極來實(shí)現(xiàn)。
在可切換VGA5-1中，第一晶體管16-1和第二晶體管17-1的集電極分別連接到負(fù)RF信號(hào)輸出RF_M-1以及正RF信號(hào)輸出RF_P-1，并將這些RF信號(hào)輸出引到PA(沒有示出)。晶體管16-1和晶體管17-1的基極都連接到VGA偏置信號(hào)輸入V_Bias_1b。第一晶體管16-1的發(fā)射極連接到多頻段混頻器的信號(hào)輸出4-a，其依次連接到多頻段混頻器中的第一組晶體管中的所有晶體管11-1...11-4的集電極，并且第二晶體管17-1的發(fā)射極連接到多頻段混頻器的信號(hào)輸出4-b，其依次連接到多頻段混頻器中的第二組晶體管中的所有晶體管12-1...12-4的集電極。因此，可切換VGA5-1中的第一晶體管16-1和多頻段混頻器3中的第一組晶體管中的晶體管11-1...11-4形成了共基共射電路，其中共基共射電路的輸入端口是晶體管11-1...11-4的基極，并且其中共基共射電路的輸出端口是第一晶體管16-1的集電極。第二晶體管17-1和第二組晶體管中的晶體管12-1...12-4形成了等同的共基共射電路，其通過多頻段混頻器3的信號(hào)輸出4-b來連接?？汕袚QVGA5-1進(jìn)一步包括第三晶體管18-1和第四晶體管19-1，它們的基極連接到偏置信號(hào)輸入V_Bias_1a，并且它們的集電極連接到空閑支路Vss。偏置信號(hào)輸入V_Bias-1a和V_Bias-1b因此形成了可以控制可切換VGA5-1的增益以及切換可切換VGA5-1的開和關(guān)的差分偏置信號(hào)輸入V_Bias-1。最后，第三晶體管18-1的發(fā)射極連接到第一晶體管16-1的發(fā)射極，并且第四晶體管19-1的發(fā)射極連接到第二晶體管17-1的發(fā)射極。
第二VGA5-2具有與第一晶體管16-2、第二晶體管17-2、第三晶體管18-2和第四晶體管19-2等同的結(jié)構(gòu)，其中負(fù)信號(hào)輸出表示為RF_M-2，正信號(hào)輸出表示為RF_P-2，以及差分偏置信號(hào)輸入表示為V_Bias-2a和V_Bias-2b。注意，由于VGA5-1和VGA5-2適配到不同的頻段，晶體管16-1...19-2和16-2...19-2的參數(shù)基本上不同。
進(jìn)一步注意，兩個(gè)可切換VGA5-1和可切換VGA5-2的輸入信號(hào)，即多頻段混頻器3的信號(hào)輸出4-a和4-b是相同的。偏置信號(hào)輸入V_Bias-1a/b和V_Bias-2a/b現(xiàn)在可以用來切換兩個(gè)VGA的開和關(guān)，并且由此控制兩個(gè)VGA中的哪一個(gè)放大多頻段混頻器3的輸出信號(hào)4-a，4-b并且在VGA輸出RF_P和RF_M處產(chǎn)生輸出。例如，如果V_Bias-1a和V_Bias-1b電壓都是0，VGA5-1就被切斷。為了導(dǎo)通VGA5-1，V_Bias-1a和V_Bias-1b的電壓都必須高到整個(gè)疊接被正確地偏置(一般是2伏特)。在VGA5-2被切斷以及VGA5-1被導(dǎo)通的情況下，如果V_Bias-1a和V_Bias-1b的電壓相等，那么來自多頻段混頻器3輸出信號(hào)4-a和4-b的RF電流被相等地分流到VGA5-1的期望的信號(hào)輸出(RF_P-1和RF_M-1)和空閑支路Vss上。于是，VGA5-1的電流增益值為O.5。如果V_Bias_1a的電壓高于V_Bias_1b的電壓，則來自輸出信號(hào)4-a和4-b的大部分的RF電流進(jìn)入空閑支路Vss。如果V_Bias-1b的電壓高于V_Bias-1a的電壓，則大部分的RF電流進(jìn)入信號(hào)輸出RF_P-1和RF_M-1。因此如果VGA5-1被導(dǎo)通而VGA5-2被切斷，則來自多頻段混頻器3的輸出信號(hào)4-a和4-b的電流在信號(hào)輸出RF_P-1和RF_M-1以及空閑支路Vss之間分流。當(dāng)所有的RF電流流到信號(hào)輸出RF_P-1和RF_M-1時(shí)，VGA5-1最大的電流增益是1，并且當(dāng)所有RF電流流到空閑支路時(shí)，得到最大的衰減。差分偏置信號(hào)輸入V_Bias-1因此既允許切換VGA5-1的開和關(guān)，又允許控制其增益系數(shù)。通過在輸入處V_Bias-2a/b合適地選擇偏置信號(hào)，對(duì)于VGA5-2可以獲得同樣的切換和增益控制功能。
注意，多頻段混頻器3的第一組(11-1...11-4)和第二組(12-1...12-4)晶體管的集電極代表多頻段混頻器3的輸出。晶體管的集電極可以模型化為可控的電流源。因此多頻段混頻器具有電流模式輸出(4-a，4-b)。該集電極并行地連接到VGA5-1和VGA5-2，使得在RF信號(hào)通路上沒有切換RF電流流向?qū)ǖ腣GA5-1或者VGA5-2。
已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。應(yīng)該注意的是，存在對(duì)于該領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯并且可以不脫離所附權(quán)利要求的范圍和精神來實(shí)現(xiàn)的可選方法和變形，例如，信號(hào)可以由多頻段混頻器變換到多于兩個(gè)目標(biāo)頻段，并且可以執(zhí)行從中頻到目標(biāo)RF頻段的頻率轉(zhuǎn)換而不是從基帶對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換。不同的其它類型的調(diào)制方法可以由I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)來代表，例如所有種類的相移鍵控(PSK)調(diào)制。
權(quán)利要求
1.一種用于頻率轉(zhuǎn)換的設(shè)備，包括正好一個(gè)多頻段混頻器(3)，其具有一種用于將施加到所述多頻段混頻器(3)的信號(hào)輸入處的信號(hào)(2)從所述信號(hào)的源頻段一次變換到多個(gè)目標(biāo)子頻段中的一個(gè)上的裝置，并且在所述多頻段混頻器(3)的信號(hào)輸出處產(chǎn)生變換的信號(hào)(4)，其中所述多個(gè)目標(biāo)子頻段定義了至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段，以及一組可切換可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)(5-1，5-2)，用于放大所述變換的信號(hào)(4)，其中對(duì)于每個(gè)所述至少第一目標(biāo)頻段和所述第二目標(biāo)頻段，提供適配到所述相應(yīng)目標(biāo)頻段并且連接到所述多頻段混頻器(3)的信號(hào)輸出的相應(yīng)可切換VGA(5-1，5-2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備進(jìn)一步包括用于對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA(5-1，5-2)的切換進(jìn)行控制的裝置(10-1，10-2)，使得只有適配到包含有該信號(hào)(2)已經(jīng)被變換到的該目標(biāo)子頻段的所述目標(biāo)頻段的VGA(5-1)具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA(5-1，5-2)中的所有其它VGA(5-2)具有等于或者接近于0的放大系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備還包括一組功率放大器(PA)(7-1，7-2)，并且其中對(duì)于每個(gè)所述目標(biāo)頻段，提供適配于所述相應(yīng)目標(biāo)頻段并且連接到可切換VGA(5-1，5-2)的信號(hào)輸出的相應(yīng)PA(7-1，7-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述信號(hào)(2)是I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)，并且其中所述多頻段混頻器(3)包括用于將所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)(2)與其頻率與所述目標(biāo)子頻段相對(duì)應(yīng)的正弦曲線進(jìn)行組合的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述多頻段混頻器(3)包括可調(diào)壓控振蕩器(VCO)和鎖相環(huán)(PLL)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于頻率轉(zhuǎn)換的設(shè)備，其中所述多頻段混頻器(3)包括第一組(11-1...11-4)和第二組(12-1...12-4)晶體管；其中每個(gè)所述可切換VGA(5-1)都包括第一晶體管(16-1)和第二晶體管(17-1)；其中每個(gè)所述可切換VGA(5-1)中的所述第一晶體管(16-1)的發(fā)射極以共基共射電路的形式連接到所述多頻段混頻器(3)的所述第一組晶體管中的所有晶體管(11-1...11-4)的集電極；以及其中每個(gè)所述可切換VGA(5-1)中的所述第二晶體管(17-1)的發(fā)射極以共基共射電路的形式連接到所述多頻段混頻器(3)的所述第二組晶體管中的所有晶體管(12-1...12-4)的集電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中該設(shè)備包括用于對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA(5-1，5-2)的切換進(jìn)行控制的裝置，使得只有適配到包含有該信號(hào)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的所述目標(biāo)頻段的VGA(5-1)具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA中的所有其它VGA(5-2)具有等于或者接近于0的放大系數(shù)；并且其中每個(gè)所述可切換VGA(5-1)的所述第一晶體管(16-1)和第二晶體管(17-1)的基極分別連接到所述用于對(duì)所述可切換VGA的切換進(jìn)行控制的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述信號(hào)(2)是I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)，其中所述多頻段混頻器(3)包括用于將所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)(2)與其頻率與所述目標(biāo)子頻段相對(duì)應(yīng)的正弦曲線進(jìn)行組合的裝置，并且所述多頻段混頻器(3)的所述第一組(11-1...11-4)和第二組(12-1...12-4)晶體管中的晶體管的基極用由將所述正弦曲線與所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)進(jìn)行組合的電路(14，15)所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中該設(shè)備包括用于對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA(5-1，5-2)的切換進(jìn)行控制的裝置，使得只有適配到所述包含有信號(hào)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的所述目標(biāo)頻段的VGA(5-1)具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA中的所有其它VGA(5-2)具有等于或者接近于0的放大系數(shù)，以及其中每個(gè)所述可切換VGA(5-1)進(jìn)一步包括第三晶體管(18-1)和第四晶體管(19-1)以及消耗支路，其中所述第三晶體管(18-1)和第四晶體管(19-1)的集電極連接到所述消耗支路，其中所述第三晶體管(18-1)和第四晶體管(19-1)的發(fā)射極分別連接到所述第一晶體管(16-1)和第二晶體管(17-1)的發(fā)射極，其中所述第三晶體管(18-1)和第四晶體管(19-1)的基極連接到所述用于對(duì)所述可切換VGA(5-1)的切換進(jìn)行控制的裝置，其中所述第一晶體管(16-1)和第二晶體管(17-1)的基極連接到所述用于對(duì)所述可切換VGA(5-1)的切換進(jìn)行控制的裝置，以及其中所述多頻段混頻器中的所有所述第一組(11-1...11-4)和第二組(12-1...12-4)晶體管的發(fā)射極直接接地或者通過其它電子器件接地。
10.一種用于頻率轉(zhuǎn)換的方法，包括以下步驟將施加到多頻段混頻器(3)信號(hào)輸入處的信號(hào)(2)從所述信號(hào)的源頻段一次變換到多個(gè)目標(biāo)子頻段中的一個(gè)，并且在所述多頻段混頻器的信號(hào)輸出處產(chǎn)生變換的信號(hào)(4)，其中所述多個(gè)目標(biāo)子頻段定義了包括至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段的多個(gè)目標(biāo)頻段，并且在一組可切換可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)(5-1，5-2)中放大所述變換的信號(hào)，其中對(duì)于每個(gè)所述目標(biāo)頻段，提供適配到所述相應(yīng)目標(biāo)頻段并且連接到所述多頻段混頻器(3)的信號(hào)輸出的相應(yīng)可切換VGA(5-1，5-2)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該方法還包括以下步驟對(duì)所述一組VGA中的所述可切換VGA(5-1，5-2)的切換進(jìn)行控制，使得只有適配到所述包含有信號(hào)(2)已經(jīng)被變換到的目標(biāo)子頻段的目標(biāo)頻段的VGA(5-1)具有大于0的放大系數(shù)，并且使得所述一組VGA(5-1，5-2)中的所有其它VGA(5-2)具有等于或者接近于0的放大系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述信號(hào)(2)是I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)，并且其中所述I/Q調(diào)制的基帶信號(hào)(2)在所述多頻段混頻器(3)中與其頻率與所述目標(biāo)子頻段相對(duì)應(yīng)的正弦曲線進(jìn)行組合。
13.一種設(shè)備，包括多頻段混頻器(3)，其響應(yīng)來自濾波器(1)的信號(hào)(2)，用于提供變換的信號(hào)(4)；第一可變?cè)鲆娣糯笃?5-1)，其響應(yīng)所述變換的信號(hào)和第一偏置輸入信號(hào)(10-1)，用于提供第一放大的變換的信號(hào)(6-1)；第二可變?cè)鲆娣糯笃?5-2)，其響應(yīng)所述變換的信號(hào)和第二偏置輸入信號(hào)(10-2)，用于提供第二放大的變換的信號(hào)(6-2)；第一功率放大器(7-1)，其響應(yīng)于所述第一放大的變換的信號(hào)(6-1)，用于提供第一發(fā)射的信號(hào)(8-1)；并且第二功率放大器(7-2)，其響應(yīng)于所述第二放大的變換的信號(hào)(6-2)，用于提供第二發(fā)射的信號(hào)(8-2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于頻率轉(zhuǎn)換的設(shè)備，包括正好一個(gè)多頻段混頻器(3)，該多頻段混頻器(3)具有一種用于將施加到所述多頻段混頻器信號(hào)(3)的信號(hào)輸入處的信號(hào)(2)從所述信號(hào)的源頻段一次變換到多個(gè)目標(biāo)子頻段中的一個(gè)的裝置，并且在所述多頻段混頻器(3)的信號(hào)輸出處產(chǎn)生變換的信號(hào)(4)，其中所述多個(gè)目標(biāo)子頻段定義了至少第一目標(biāo)頻段和第二目標(biāo)頻段，并且該設(shè)備還包括一組可切換可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)(5－1，5－2)，用于放大所述變換的信號(hào)(4)，其中對(duì)于每個(gè)所述目標(biāo)頻段，提供一個(gè)適配到所述目標(biāo)頻段中的并且連接到所述多頻段混頻器(3)的信號(hào)輸出的可切換VGA(5－1，5－2)。本發(fā)明還涉及用于頻率轉(zhuǎn)換的方法。
文檔編號(hào)H04B1/04GK1826734SQ200480015037
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者薩米·瓦拉 申請(qǐng)人:諾基亞公司