專利名稱：混頻器和使用該混頻器的射頻接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與本發(fā)明示例性實(shí)施例一致的設(shè)備和方法涉及一種混頻器和使用該混頻器的射 頻(RF)接收機(jī)。更具體地，示例性實(shí)施例涉及一種在不使用外部元件的情況下同時(shí)抑制諧 波信號和鏡像信號的混頻器以及使用該混頻器的RF接收機(jī)
背景技術(shù)：
通常，寬帶射頻(RF)接收機(jī)接收和處理寬帶的RF信號。與窄帶RF接收機(jī)不同，寬帶RF接收機(jī)不僅接收想要的信道的信號，還接收不必要 的信道的信號。其結(jié)果是，發(fā)生諸如包含諧波信號、鏡像信號和線性問題的技術(shù)問題。為了解決寬帶接收機(jī)接收到諧波信號和鏡像信號的問題，主要采取使用外部聲表 面波(SAW)濾波器的雙變換方案。然而，由于雙變換方案需要諸如SAW濾波器的芯片外部 元件，因此，其不適合于傾向于射頻接口芯片(RFIC)或系統(tǒng)級芯片(SoC)的集成化。

發(fā)明內(nèi)容
示例性實(shí)施例克服了上述的缺點(diǎn)和其他上面沒有描述的缺點(diǎn)。同樣地，示例性實(shí) 施例無需克服上述缺點(diǎn)，而且示例性實(shí)施例可以不克服上述的任何問題。示例性實(shí)施例提供了一種在不使用外部元件的情況下在混頻器階段同時(shí)抑制諧 波信號和鏡像信號的混頻器以及使用該混頻器的RF接收機(jī)。根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，混頻器包括第一諧波抑制器(rejector)，抑制第 一輸入信號中的諧波信號分量；第二諧波抑制器，抑制第二輸入信號中的諧波信號分量。第 一諧波抑制器和第二諧波抑制器可并行連接以抑制第一輸入信號和第二輸入信號中的鏡 像信號分量。可使用諧波抑制混頻器實(shí)施第一諧波抑制器和第二諧波抑制器中的至少一個(gè)，所 述諧波抑制混頻器通過將具有相位差的多個(gè)本地振蕩信號與輸入信號混合來抑制第一輸 入信號或第二輸入信號的諧波信號分量。諧波抑制器可以是包括雙平衡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)諧波抑制混頻器的單正交結(jié)構(gòu)。可以使用諧波抑制濾波器和混頻器來實(shí)施第一諧波抑制器和第二諧波抑制器中 的至少一個(gè)，所述諧波抑制濾波器對輸入信號中的諧波信號進(jìn)行濾波，所述混頻器對濾波 后的信號進(jìn)行頻率變換。第一諧波抑制器可接收同相信號，第二諧波抑制器可接收正交相位信號，第一諧 波抑制器和第二諧波抑制器的輸出可被并行連接。根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面，RF接收機(jī)包括第一濾波器，對輸入信號進(jìn)行濾 波；混頻器，包括多個(gè)并行連接的諧波抑制器，用于抑制濾波后的信號的諧波信號以及抑制鏡像信號分量?；祛l器可包括第一諧波抑制器和并行連接到第一諧波抑制器的第二諧波抑制器。RF接收機(jī)還可包括用于產(chǎn)生具有相位差的多個(gè)本地振蕩信號的本地振蕩器?？墒?用諧波抑制混頻器來實(shí)施第一諧波抑制器和第二諧波抑制器中的至少一個(gè)，所述諧波抑制 混頻器通過將具有相位差的多個(gè)本地振蕩信號與濾波后的輸入信號混合來抑制諧波信號分量。諧波抑制器可以是包括雙平衡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)諧波抑制混頻器的單正交結(jié)構(gòu)?？梢允褂弥C波抑制濾波器和混頻器來實(shí)施第一諧波抑制器和第二諧波抑制器中 的至少一個(gè)，所述諧波抑制濾波器對諧波信號進(jìn)行濾波，所述混頻器對濾波后的信號進(jìn)行
頻率變換。可使用多相濾波器來實(shí)施第一濾波器，所述多相濾波器產(chǎn)生針對輸入信號的同相 信號和正交相位信號。RF接收機(jī)還可包括布置在混頻器的后端并對鏡像信號分量進(jìn)行濾波的第二濾波
ο可使用復(fù)合濾波器來實(shí)施第二濾波器。可使用多相濾波器來實(shí)施第二濾波器。第一諧波抑制器可接收同相信號，第二諧波抑制器可接收正交相位信號，第一諧 波抑制器和第二諧波抑制器的輸出可被并行連接。如上所述，寬帶RF接收機(jī)可在不使用諸如SAW濾波器的外部元件的情況下同時(shí)抑 制諧波信號分量和鏡像信號分量。因此，在目前針對RFIC或SoC的集成化中，可實(shí)現(xiàn)不包 括外部元件的使用的完全集成化寬帶RF接收機(jī)。


通過參照附圖對特定示例性實(shí)施例的描述，本示例性實(shí)施例的上述和/或其他方 面將會變得更清楚，其中圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的混頻器結(jié)構(gòu)的示圖；圖2A和圖2B是根據(jù)各種示例性實(shí)施例的諧波抑制器的具體實(shí)施的示圖；圖3A和圖;3B是圖2A和圖2B的諧波抑制器的諧波信號抑制處理的示圖；圖4是圖1的混頻器100的鏡像抑制處理的示圖；圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的RF接收機(jī)的框圖；圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的混頻器100的詳細(xì)電路圖；圖7A是輸入到混頻器100的本地振蕩信號的波形圖；圖7B是根據(jù)示例性實(shí)施例的諧波抑制混頻器的電路圖；圖8A到圖8E是圖5和圖6的結(jié)構(gòu)的每個(gè)步驟中的信號波形圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖更詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例。在以下描述中，即使在不同的附圖中，相同的標(biāo)號用于相同的元件。說明中定義的 內(nèi)容(例如，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和元件)被提供用于幫助對于示例性實(shí)施例的全面理解。然而，可不利用那些特別限定的內(nèi)容來實(shí)踐示例性實(shí)施例。另外，由于公知的功能或結(jié)構(gòu)會使得示 例性實(shí)施例在不必要的細(xì)節(jié)上模糊，因此，不再對其進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示出根據(jù)示例性實(shí)施例的混頻器結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，圖1的混頻器100可應(yīng)用于接收和處理寬帶的廣播信號的寬帶RF接收 機(jī)。參照圖1，混頻器100可包括并行連接的兩個(gè)諧波抑制器10和20。這里，并行連 接說明兩個(gè)諧波抑制器10和20的輸出被并行連接。第一諧波混頻器10和第二諧波混頻器20各自抑制其輸入信號中的諧波信號。 這里，諧波信號是基本頻率信號的倍頻信號(即，當(dāng)基本頻率信號是fo時(shí)頻率為2fo、 3fo、...的信號分量)。諧波信號成為設(shè)計(jì)者不想要的信號，即，噪聲分量。這里，可使用諧波抑制濾波器或諧波抑制濾波器與通用混頻器的組合來實(shí)施第一 諧波抑制器10和第二諧波抑制器20?；祛l器100是使用諧波抑制濾波器或諧波抑制濾波器與通用混頻器的組合實(shí)施 的第一諧波抑制器10和第二諧波抑制器20的并行連接。通過如上所述將第一諧波抑制器10和第二諧波抑制器20并行連接，可以執(zhí)行抑 制不想要信道的鏡像信號分量的鏡像抑制。例如，通過將RF信號劃分為+頻帶并將鏡像信 號劃分為-頻帶，防止RF信號分量和鏡像信號分量同時(shí)出現(xiàn)在+頻帶或-頻帶。鏡像信號 (或鏡像頻率)分量表示根據(jù)基于RF接收機(jī)處的本地振蕩頻率的頻率的接收信號的對稱頻 率分量現(xiàn)在，描述諧波抑制器10和20的具體實(shí)施。圖2A和圖2B描述了根據(jù)各種示例性實(shí)施例的諧波抑制器的具體實(shí)施。參照圖2A，第一諧波抑制器10包括第一諧波抑制混頻器11和第二諧波抑制混頻 器12，第二諧波抑制器20包括第三諧波抑制混頻器21和第四諧波抑制混頻器22?？墒褂秒p平衡結(jié)構(gòu)實(shí)施第一到第四諧波抑制混頻器11、12、21和22的每一個(gè)，所 述雙平衡結(jié)構(gòu)接收RF+和RF-信號并產(chǎn)生IF+和IF-信號。第一到第四諧波抑制混頻器11、12、21和22可包括響應(yīng)于本地振蕩信號LO被打 開或關(guān)閉的多個(gè)晶體管。通過接收具有相位差的多個(gè)本地振蕩信號LO來順序地打開或晶 體管，并且晶體管提供正弦波的本地振蕩信號。因此，可抑制RF信號中的諧波信號分量。同時(shí)，第一諧波抑制器10和第二諧波抑制器20可以是接收兩個(gè)RF信號并輸出四 個(gè)中頻(IF)信號的單正交結(jié)構(gòu)。也就是說，通過實(shí)施以雙平衡結(jié)構(gòu)構(gòu)成第一諧波抑制器10 的第一諧波抑制混頻器11和第二諧波抑制混頻器12，第一諧波抑制器10在末端輸出四個(gè) IF信號。混頻器100接收包括在第一諧波抑制器10接收的兩個(gè)RF信號和第二諧波抑制器 20接收的兩個(gè)RF信號的總共四個(gè)RF信號，通過將第一諧波抑制混頻器11的輸出與第四諧 波抑制混頻器22的輸出相加來輸出兩個(gè)IF信號，通過將第二諧波抑制混頻器12的輸出與 第三諧波抑制混頻器21的輸出相加來輸出兩個(gè)IF信號。因此，混頻器100可以是接收四 個(gè)RF信號并輸出四個(gè)IF信號的單正交結(jié)構(gòu)。圖2B示出根據(jù)另一示例性實(shí)施例的諧波抑制器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。參照圖2B，第一諧波抑制器10’包括第一濾波器13、第一混頻器14、第二濾波器4/9頁
15和第二混頻器16，第二諧波抑制器20’包括第三濾波器23、第三混頻器M、第四濾波器 25和第四混頻器26?？墒褂靡种戚斎胄盘栔械闹C波信號分量的諧波抑制濾波器來實(shí)施第一到第四濾 波器13、15、23和25。更特別地，可使用用于頻率濾波的低通濾波器(LPF)、高通濾波器 (HPF)和帶通濾波器(BPF)來實(shí)施第一到第四濾波器13、15、23和25。通過僅使想要的信 道周圍的頻帶通過而抑制其他信號，可預(yù)先移除由諧波信號引起的噪聲源。也就是說，可以 抑制與本地振蕩頻率的諧波信號頻帶相應(yīng)的RF信號諧波分量。在某些情況下，可使用組合了用于抑制諧波信號分量的諧波抑制濾波器和用于抑 制鏡像信號分量的鏡像抑制濾波器(IRF)的單個(gè)濾波器來實(shí)施第一到第四濾波器13、15、 23 和 25。第一到第四混頻器14、16、對和沈用于通過將通過第一到第四濾波器13、15、23 和25去除了諧波信號分量的RF信號與本地振蕩器(未示出)的LO信號混合來產(chǎn)生IF信號。這里，可使用雙平衡混頻器來實(shí)施第一到第四混頻器14、16、M和沈，所述雙平衡 混頻器接收兩個(gè)信號RF+和RF-，將這兩個(gè)信號與本地振蕩信號LO混頻并輸出兩個(gè)信號 IF+和IF-。雙平衡混頻器使用雙平衡方案執(zhí)行混頻，為了簡明這里將其省略。例如可以使 用Gilbert單元混頻器(或Gilbert混頻器)來實(shí)施第一到第四混頻器14、16、M和26。 這只是混頻器的示例，可采用能夠?qū)F信號下變換到IF信號的任何混頻器。如上所述，第一到第四濾波器13、15、23和25與第一到第四混頻器14、16、對和洸 的組合抑制諧波信號分量，并用于將RF信號下變換到IF信號。圖3A和圖;3B描述了圖2A和圖2B的諧波抑制器的諧波信號抑制處理。圖3A示出了圖2A的諧波抑制器的諧波信號抑制處理。在圖3A中，諧波抑制混頻器11抑制諧波信號。具有相位差的六個(gè)本地振蕩信號 LO被輸入到諧波抑制混頻器11的三個(gè)本地混頻器，移除了 RF信號的諧波信號分量，生成了 下變換的IF信號。在圖;3B中，諧波抑制濾波器13和通用混頻器14移除諧波信號。諧波抑制混頻器 13濾除RF信號的諧波信號分量并將濾波后的RF信號輸出到混頻器14，從而產(chǎn)生下變換的 IF信號。 圖4示出圖1的混頻器100的鏡像抑制處理。在圖1的混頻器100中，使用諧波抑制混頻器或諧波抑制濾波器與混頻器的組合 來實(shí)施第一諧波抑制器10和第二諧波抑制器20，第一諧波抑制器10和第二諧波抑制器20 被并行連接并具有用于抑制鏡像信號分量的鏡像抑制功能。如圖4所示，混頻器100可將包括RF信號-RF和鏡像信號-Image的信號與本地 振蕩信號+LO混合，并將RF信號-RF和鏡像信號-Image劃分為不同的頻帶。因此，可使用 濾波器來移除被分離到負(fù)(_)頻帶的鏡像信號分量。雖然在圖4中僅通過示例示出高端注入(high side injection)，但是可以以相同 的方式實(shí)現(xiàn)低端注入(low side injection)。雖然圖4中使用-RF、-image和+LO作為示例來實(shí)現(xiàn)鏡像抑制，但是在某些情況 下，可使用+RF、+image和-LO實(shí)現(xiàn)鏡像抑制功能。
圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的RF接收機(jī)的框圖。圖5的RF接收機(jī)包括第一濾波器30、混頻器100、本地振蕩器(LO) 40和第二濾波 器50?？墒褂脤拵F接收機(jī)來實(shí)施圖5的RF接收機(jī)?；祛l器100的結(jié)構(gòu)與圖1到圖4的混頻器100的結(jié)構(gòu)相同，已經(jīng)在圖1到圖4中 進(jìn)行過解釋。因此，不再描述混頻器100。為了簡化公開，假設(shè)使用圖2A的諧波抑制混頻器 實(shí)施混頻器100。第一濾波器30將輸入的RF信號h變換為I/Q信號。更詳細(xì)地，濾波器30將輸 入的RF+信號InP和RF-信號InN劃分為同相信號hIP和hIN以及正交相位信號hQP 以及hQN。例如，可使用多相濾波器(PPF)來實(shí)現(xiàn)第一濾波器30。PPF可憑借多相濾波器 實(shí)現(xiàn)較寬帶寬的相位特性，且不容易產(chǎn)生I/Q之間的幅度差?？墒褂肦C相移器和分頻器來實(shí)施第一濾波器30。RC相移器利用LPF和HPF的通 過相位差并可產(chǎn)生具有90相位差的正交信號。分頻器可在產(chǎn)生輸入信號的1/2分割的輸 出時(shí)生成90相位差的分割的輸出。因此，從第一濾波器30的信號輸出被劃分為同相路徑I_Path和正交相位路徑Q_ path,同相路徑輸出同相信號MIP和InIN，正交相位路徑Q_path輸出正交相位信號MQP 和 InQN (圖 6)?；祛l器100將從第一濾波器30輸出的I/Q RF信號變換為I/Q IF信號(例如，中 心頻率4MHz)。混頻器100通過混合從LO 40輸出的本地振蕩信號LO來將RF信號下變換 為IF信號。這里，中心頻率指示在將RF頻率變換到較低頻率的RF接收方案中被變換解調(diào) 的頻率。沿著同相路徑I_path從第一濾波器30輸出的同相信號MIP和MIN被輸入到第 一諧波抑制器10，在正交相位路gQ_path中輸出的正交相位信號hQP和hQN被輸入到第 二諧波抑制器20。L040將本地振蕩信號LO提供給混頻器100以進(jìn)行頻率同步。沒有示出的鎖相環(huán)(PLL)將RF LO輸出頻率固定為沒有抖動(dòng)的恒定頻率。也就是 說，PLL可通過控制輸入調(diào)整用作RFLO的壓控振蕩器(VCO)的電壓來將RFLO輸出頻率移 位并固定到想要的頻率。第一諧波抑制器10的第一諧波抑制混頻器11可通過使用同相本地振蕩信號LOI 下變換同相RF信號來將輸入的同相RF信號InIP和hIN變換為同相IF信號。第二諧波 抑制混頻器12可通過使用正交相位本地振蕩信號LO Q進(jìn)行下變換來將同相RF信號MIP 和hIN變換為正交相位IF信號。第二諧波抑制器20的第三諧波抑制混頻器21可通過使用正交相位本地振蕩信號 LO Q進(jìn)行下變換來將輸入的正交相位RF信號^iQP和^iQN變換為同相IF信號。第四諧波 抑制混頻器22可通過使用同相本地振蕩信號LO I進(jìn)行下變換來將正交相位RF信號MQP 和hQN變換為正交相位IF信號。第二濾波器50對混頻器100的IF輸出中的鏡像信號進(jìn)行濾波，混頻器100抑制 諧波信號分量和鏡像信號分量?？墒褂脧?fù)合濾波器來實(shí)施第二濾波器50，所述復(fù)合濾波器 最小化從混頻器100輸出的IF信號中的鏡像信號Is，并使得從混頻器100輸出的IF信號 中的實(shí)信號Rs通過。在某些情況下，可使用多相濾波器實(shí)施第二濾波器50。
圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的混頻器100的詳細(xì)電路圖。圖6的混頻器100包括第一諧波抑制器10和第二諧波抑制器20，第一諧波抑制器 10接收第一輸入信號hIP和InIN，第二諧波抑制器20接收第二輸入信號hQP和hQN。這里，第一輸入信號hIP和hIN包括相位差為180度的第一正輸入信號hIP和 第一負(fù)輸入信號InIN。第二輸入信號hQP和hQN包括相位差為180度的第二正輸入信號 InQP和第二負(fù)輸入信號hQN。第一輸入信號hIP和hIN與第二輸入信號hQP和hQN 具有90度相位差。第一諧波抑制器10包括接收第一正輸入信號MIP和第一負(fù)輸入信號MIN的第 一諧波抑制混頻器11和第二諧波抑制混頻器12。第一諧波抑制混頻器11包括第一本地混頻器11-1、第二本地混頻器11-2和第三 本地混頻器11-3，第二諧波抑制混頻器12包括第一本地混頻器12-1、第二本地混頻器12-2 和第三本地混頻器12-3。圖7A示出輸入到混頻器100的本地振蕩信號的波形。在圖7A中，本地振蕩信號LO包括四個(gè)正子本地振蕩信號Φ 1+(L000)、 Φ2+α045), Φ3+α090)和 Φ4+(ΙΙ)135)。四個(gè)負(fù)子本地振蕩信號 Φ1_(ΙΙ)180)、 Φ2-α0225), Φ3-α0270)和。4-(L0315)。四個(gè)正子本地振蕩信號ΦΙ+、Φ 2+、Φ 3+和Φ 4+彼此具有45度的相位差，且可分 別對應(yīng)于圖 6 的 L000、L045、L090 和 LOi;35。四個(gè)負(fù)子本地振蕩信號Φ 1-、Φ 2_、Φ 3-和Φ4-彼此具有45度的相位差，且可分 別對應(yīng)于圖 6 的 L0180、L0225、L0270 和 L0315。四個(gè)負(fù)子本地振蕩信號ΦΙ-、Φ2-、Φ3-禾Π Φ4-與四個(gè)正本地振蕩信號Φ 1_、 Φ2+、Φ3+和Φ4+具有180度的相位差。即，本地振蕩信號LO包括具有相位差為45度的 八個(gè)信號。第一本地混頻器11-1接收第一正子本地振蕩信號Φ 1+和第一負(fù)子本地振蕩信 號φ 1-，將第一正子本地振蕩信號φ 1+和第一負(fù)子本地振蕩信號φ 1-與第一輸入信號 InIP (RF+)(或RFP)和InIN(RF-) (RFN)組合，并輸出IF+和IF-信號。這里，組合表示輸入 信號MIP和MIN的頻率與第一正子本地振蕩信號Φ 1+和第一負(fù)子本地振蕩信號Φ 1-的 頻率相減。第二本地混頻器11-2接收第二正子本地振蕩信號Φ2+和第二負(fù)子本地振蕩信 號Φ2-，將第二正子本地振蕩信號Φ2+和第二負(fù)子本地振蕩信號Φ2-與第一輸入信號 InIP (RF+)和InIN (RF-)組合，并輸出IF+和IF-信號。第三本地混頻器11-3接收第三正子本地振蕩信號Φ3+和第三負(fù)子本地振蕩信 號Φ3-，將第三正子本地振蕩信號Φ3+和第三負(fù)子本地振蕩信號Φ3-與第一輸入信號 InIP (RF+)和InIN(RF-)組合，并輸出IF+和IF-信號。也就是說，第一、第二和第三本地混頻器11-1、11_2和11-3可以是雙平衡結(jié)構(gòu)的 混頻器，所述雙平衡結(jié)構(gòu)的混頻器的每一個(gè)接收兩個(gè)RF信號RF+和RF，將RF信號RF+和 RF-信號與兩個(gè)LO信號LO+和LO-混合，并輸出兩個(gè)IF信號IF+和IF-。第一、第二和第三本地混頻器11-1、11-2和11-3的輸出被并行連接并產(chǎn)生輸出信 號OIP和0ΙΝ。換句話說，第一諧波抑制混頻器11可以是雙平衡結(jié)構(gòu)的諧波抑制混頻器，所述雙平衡結(jié)構(gòu)的諧波抑制混頻器接收兩個(gè)RF信號RF+和RF-，將RF信號RF+和RF-信號與 兩個(gè)LO信號LO+和LO-混合，并輸出兩個(gè)IF信號OIP和0ΙΝ。與第一、第二和第三本地混頻器11-1、11-2和11-3類似，第四、第五和第六本地混 頻器12-1、12-2和12-3將輸入信號MIP和MIN與本地振蕩信號LO組合并產(chǎn)生輸出信號 OQP 禾口 0QN。更具體地，第四本地混頻器12-1接收與從第一本地混頻器11-1輸出的第一正子 本地振蕩信號Φ 1+L000和第一負(fù)子本地振蕩信號Φ 1-:L0180具有90度相位差的第三正 子本地振蕩信號Φ3+:ΙΙ)90和第三負(fù)子本地振蕩信號Φ3-:ΙΙ)270，將與第一正子本地振蕩 信號Φ 1+:L000和第一負(fù)子本地振蕩信號Φ 1-:L0180具有90度相位差的第三正子本地振 蕩信號Φ3+:ΙΙ)90和第三負(fù)子本地振蕩信號Φ3-:ΙΙ)2700與第一輸入信號^iIP和^iIN組合。

第五本地混頻器12-2接收與從第二本地混頻器11-2輸出的第二正子本地振蕩 信號Φ2+:ΙΙ)45和第二負(fù)子本地振蕩信號Φ2-:ΙΙ)225具有90度相位差的第四正子本地 振蕩信號Φ4:ΙΙ)135和第四負(fù)子本地振蕩信號Φ4-:ΙΙ)315，將與第二正子本地振蕩信號 O2+:L045和第二負(fù)子本地振蕩信號Φ2-:ΙΙ)225具有90度相位差的第四正子本地振蕩信 號Φ4:ΙΙ)135和第四負(fù)子本地振蕩信號Φ4-:ΙΙ)315與第一輸入信號^iI P和^iIN組合。第六本地混頻器12-3接收與從第三本地混頻器11-3輸出的第三正子本地振蕩 信號Φ3+:ΙΙ)90和第三負(fù)子本地振蕩信號Φ3-:ΙΙ)270具有90度相位差的第一正子本地 振蕩信號ΦΙΙΟΟΟ和第一負(fù)子本地振蕩信號Φ1-:ΙΙ)180，并將與第三正子本地振蕩信號 Φ3+: 090和第三負(fù)子本地振蕩信號Φ3-:ΙΙ)270具有90度相位差的第一正子本地振蕩信 號ΦΙΙΟΟΟ和第一負(fù)子本地振蕩信號Φ1-10180與第一輸入信號^iIP和^iIN組合。也就是說，第四、第五和第六本地混頻器12-1、12_2和12_3的每一個(gè)可以是雙平 衡結(jié)構(gòu)的混頻器，所述雙平衡結(jié)構(gòu)的混頻器的每一個(gè)接收兩個(gè)RF信號RF+和RF-，將RF信 號RF+和RF-信號與兩個(gè)LO信號LO+和LO-混合，并輸出兩個(gè)IF信號IF+和IF-。第四、第五和第六本地混頻器12-1、12-2和12-3的輸出被并行連接并產(chǎn)生與與第 一、第二和第三本地混頻器11-1、11-2和11-3的輸出信號OIP和OIN具有90度相位差的 輸出信號OQP和0QN。即，第二諧波抑制混頻器12也可以是雙平衡結(jié)構(gòu)的諧波抑制混頻器， 所述雙平衡結(jié)構(gòu)的諧波抑制混頻器接收兩個(gè)RF信號RF+和RF-，將RF信號RF+和RF-信號 與六個(gè)LO信號LO+和LO-混合，并輸出兩個(gè)IF信號OQP和0QN。在這種情況下，第一諧波抑制器10是單正交結(jié)構(gòu)，所述單正交結(jié)構(gòu)接收兩個(gè)RF信 號RF+和RF-并產(chǎn)生四個(gè)IF信號OIP、OIN、OQP和OQN0如以上討論的，當(dāng)本地振蕩信號LO被劃分為具有相位差的八個(gè)信號并被輸入到 第一諧波抑制器10的第一到第六本地混頻器11-1、11-2、11-3、12-1、12-2和12_3時(shí)，這 起到了與本地振蕩信號LO以量化正弦形式被輸入到第一到第六本地混頻器11-1、11_2、 11-3、12-1、12-2和12-3的情況相同的效果。在此過程中，可以抑制從第一諧波抑制器10 產(chǎn)生的IF輸出信號中的具有本地振蕩信號LO的頻率的整數(shù)倍頻率的諧波信號。第二諧波 抑制器20包括用于接收第二正輸入信號hQP和第一負(fù)輸入信號hQN的第三諧波抑制混 頻器21和第四諧波抑制混頻器22。第三諧波抑制混頻器21包括第七、第八和第九本地混頻器21-1、21_2和21_3，第四諧波抑制混頻器22包括第十、第十一、和第十二本地混頻器22-1、22-2和22_3。第三諧波抑制混頻器21的第七、第八和第九本地混頻器21-1、21_2和21_3接收 與第一諧波抑制混頻器11的第一、第二和第三本地混頻器11-1、11-2和11-3相同的子本 地振蕩信號，并將第一、第二和第三本地混頻器的子本地振蕩信號與第二輸入信號MQP和 MQN組合。第四諧波抑制混頻器22的第十、第i^一和第十二本地混頻器22-1、22_2和22_3 接收與第二諧波抑制混頻器12的第四、第五和第六本地混頻器12-1、12-2和12-3相同 的子本地振蕩信號，并將第四、第五和第六本地混頻器的子本地振蕩信號與第二輸入信號 InQP和InQN組合。例如，第七本地混頻器21-1接收從第一本地混頻器11-1提供的第一正子本地振 蕩信號ΦΙ+ΙΟΟΟ和第一負(fù)子本地振蕩信號Φ1-:ΙΙ)180，并將其與第二輸入信號^iQP和
MQN組合。因此，第二諧波抑制器20也獲得了與第一諧波抑制器10相同的諧波抑制效果。這里，第七到第十二混頻器21-1、21-2、21-3、22-1、22-2和22-3也輸出RF信號的 下變換IF信號。第二諧波抑制器20、第三諧波抑制混頻器21、第四諧波抑制混頻器22以及第七 到第十二混頻器21-1、21-2、21-3、22-1、22-2和22_3的結(jié)構(gòu)和特性與第一諧波抑制器10、 第一諧波抑制混頻器11、第二諧波抑制混頻器12以及第一到第六本地混頻器11-1、11_2、 11-3、12-1、12-2和12-3的結(jié)構(gòu)和特性基本相同，因此將不再進(jìn)一步解釋。第一諧波抑制混頻器11的輸出OIP和OIN與第四諧波抑制混頻器22的輸出OQP 和OQN組合并被輸出為OutIP和OutIN。第二諧波抑制混頻器12的輸出OQP和OQN與第三諧波抑制混頻器21的輸出OIP 和OIN組合并被輸出為OutQP和OutQN。也就是說，混頻器100是雙正交結(jié)構(gòu)，所述雙正交結(jié)構(gòu)接收四個(gè)RF信號InIP、 InlN.InQP和hQN，將其與八個(gè)本地振蕩信號混合并提供四個(gè)IF信號0utIP、0utIN、0utQP 和 OutQN0包括第一諧波抑制混頻器11和第二諧波抑制混頻器12的第一諧波抑制器10的 輸出與包括第三諧波抑制混頻器21和第四諧波抑制混頻器22的第二諧波抑制混頻器20 的輸出并行連接，因而可同時(shí)實(shí)現(xiàn)鏡像抑制功能。圖7B是根據(jù)示例性實(shí)施例的諧波抑制混頻器的電路圖。圖7B的結(jié)構(gòu)可對應(yīng)于圖6的第一諧波抑制混頻器11。在圖7B中，第一、第二和第三本地混頻器11-1、11-2和11_3包括響應(yīng)于本地振蕩 信號LO被打開或關(guān)閉的晶體管TRl到TR12。由于本地振蕩信號LO包括具有相位差的六個(gè) 信號且該六個(gè)信號被施加于相應(yīng)的晶體管TRl到TR12，因此晶體管TRl到TR12被順序打開 或關(guān)閉。其結(jié)果是，抑制了輸入的RF信號中的諧波信號。盡管第二、第三和第四諧波抑制混頻器12、21和22的結(jié)構(gòu)可以與圖7B的電路相 似，但是提供用于混頻的本地振蕩信號LO的相位差可以不同，這已經(jīng)參照圖6進(jìn)行了詳細(xì) 的解釋，在此將省略。圖8A到圖8E描述了圖5和圖6的結(jié)構(gòu)的每一步驟的信號波形。
圖8A示出輸入到第一濾波器30的信號A的波形。圖8A中的輸入到第一濾波器30的信號包括想要的頻帶的信號之外的其他頻帶信 號RF+和RF-。每個(gè)RF信號可包括鏡像信號分量；即，與基于本地振蕩頻率的與RF信號對 稱的頻率Image+禾口 Image-。圖8B示出經(jīng)過第一濾波器30濾波并被輸入到混頻器100的信號波形B?；旧?， 第一濾波器30將輸入的RF信號RF+和RF-劃分為同相信號IRF+和IRF-以及正交相位信 號QRF+和QRF-。信號劃分在頻率軸上被符號化地表現(xiàn)為+Fre頻帶中的信號在根據(jù)第一濾 波器30的輸出的路徑中被抑制。圖8C示出從L040輸入到混頻器100的本地振蕩信號LO的效果。為了簡化關(guān)于示例性實(shí)施例的原理的解釋，諧波和鏡像抑制混頻器的諧波抑制和 鏡像抑制功能被表示為本地振蕩信號的LO效果。由于本地振蕩信號LO被輸入為具有相位差的多個(gè)LO信號，因此可以是如圖8C所 示的量化正弦波形式。由于是雙正交結(jié)構(gòu)，因此本地振蕩信號LO僅可存在于+Fre頻帶中。圖8D示出從混頻器100輸出并輸入到第二濾波器50的信號的波形D?；祛l器100將從第一濾波器30輸入的同相信號IRF+和IRF-以及正交相位信號 QRF+和QRF-與從L040輸出的具有相位差的多個(gè)本地振蕩信號LO混合。因此，如圖8所 示，來自混頻器100的輸出信號被去除了諧波信號，RF信號和鏡像信號可被劃分為+頻帶 和-頻帶。圖8E示出從第二濾波器50輸出的信號的波形E。在圖8E中的從第二濾波器50輸出的信號中，從混頻器100輸出的RF信號和鏡像 信號被劃分為+頻帶和-頻帶。接下來，濾波抑制-頻帶中的鏡像頻率。如上所述，寬帶RF接收機(jī)可在不使用諸如SAW濾波器的外部元件的情況下同時(shí)抑 制諧波信號和鏡像信號。因此，在目前面向RFIC或SoC的集成化的趨勢下，可實(shí)現(xiàn)排除外 部元件的使用的完全集成的寬帶RF接收機(jī)。上述示例性實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)僅僅是示意性的且不應(yīng)被理解為限制示例性實(shí)施例，本 教導(dǎo)可容易地應(yīng)用于其他類型的設(shè)備。另外，示例性實(shí)施例的描述是示意性的，且不會限制 權(quán)利要求的范圍，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，多種替換、修改和變形是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種混頻器，包括第一諧波抑制器，抑制第一輸入信號中的諧波信號分量；第二諧波抑制器，抑制第二輸入信號中的諧波信號分量，其中，第一諧波抑制器和第二諧波抑制器被并行連接以抑制第一輸入信號和第二輸入 信號中的鏡像信號分量。
2.如權(quán)利要求1所述的混頻器，其中，使用諧波抑制混頻器來實(shí)施第一諧波抑制器和 第二諧波抑制器中的至少一個(gè)，所述諧波抑制混頻器通過將具有相位差的多個(gè)本地振蕩信 號與第一輸入信號和第二輸入信號進(jìn)行混頻來抑制諧波信號分量。
3.如權(quán)利要求2所述的混頻器，其中，所述諧波抑制混頻器是單正交結(jié)構(gòu)，所述單正交 結(jié)構(gòu)包括雙平衡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)諧波抑制混頻器。
4.如權(quán)利要求1所述的混頻器，其中，使用諧波抑制濾波器和混頻器來實(shí)施第一諧波 抑制器和第二諧波抑制器中的至少一個(gè)，所述諧波抑制濾波器對第一輸入信號和第二輸入 信號中的諧波信號分量進(jìn)行濾波，所述混頻器對濾波后的信號進(jìn)行頻率變換。
5.如權(quán)利要求1所述的混頻器，其中，第一諧波抑制器接收同相信號，第二諧波抑制器 接收正交相位信號，第一諧波抑制器和第二諧波抑制器的輸出被并行連接。
6.一種射頻RF接收機(jī)，包括第一濾波器，對輸入信號進(jìn)行濾波；混頻器，包括并行連接的多個(gè)諧波抑制器，抑制濾波后的輸入信號的諧波信號并抑制鏡像信號分量。
7.如權(quán)利要求6所述的RF接收機(jī)，其中，混頻器包括第一諧波抑制器和并行連接到第 一諧波抑制器的第二諧波抑制器。
8.如權(quán)利要求7所述的RF接收機(jī)，還包括本地振蕩器，產(chǎn)生具有相位差的多個(gè)本地振蕩信號，其中，使用諧波抑制混頻器來實(shí)施第一諧波抑制器和第二諧波抑制器中的至少一個(gè)， 所述諧波抑制混頻器通過將具有相位差的所述多個(gè)本地振蕩信號與濾波后的信號進(jìn)行混 頻來抑制諧波信號。
9.如權(quán)利要求8所述的RF接收機(jī)，其中，所述諧波抑制混頻器是單正交結(jié)構(gòu)，所述單正 交結(jié)構(gòu)包括雙平衡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)諧波抑制混頻器。
10.如權(quán)利要求7所述的RF接收機(jī)，其中，使用諧波抑制濾波器和混頻器來實(shí)施第一諧 波抑制器和第二諧波抑制器中的至少一個(gè)，所述諧波抑制濾波器對諧波信號進(jìn)行濾波，所 述混頻器對濾波后的信號進(jìn)行頻率變換。
11.如權(quán)利要求6所述的RF接收機(jī)，其中，使用多相濾波器來實(shí)施第一濾波器，所述多 相濾波器產(chǎn)生對于輸入信號的同相信號和正交相位信號。
12.如權(quán)利要求6所述的RF接收機(jī)，還包括布置于混頻器的尾端的第二濾波器，對鏡像信號分量進(jìn)行濾波。
13.如權(quán)利要求12所述的RF接收機(jī)，其中，使用復(fù)合濾波器實(shí)施第二濾波器。
14.如權(quán)利要求12所述的RF接收機(jī)，其中，使用多相濾波器來實(shí)施第二濾波器。
15.如權(quán)利要求7所述的RF接收機(jī)，其中，第一諧波抑制器接收同相信號，第二諧波抑 制器接收正交相位信號，第一諧波抑制器和第二諧波抑制器的輸出被并行連接。
全文摘要
提供一種混頻器和使用該混頻器的射頻(RF)接收機(jī)。所述混頻器包括第一諧波抑制器，抑制第一輸入信號中的諧波信號分量；第二諧波抑制器，抑制第二輸入信號中的諧波信號分量。第一諧波抑制器和第二諧波抑制器被并行連接以抑制第一輸入信號和第二輸入信號中的鏡像信號分量。因此，RF接收機(jī)可抑制諧波信號和鏡像信號而不用使用外部元件。
文檔編號H03H9/64GK102098024SQ20101058996
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者具然佑, 姜賢求, 曹承佑, 李正銹, 柳載永, 金鐘珍 申請人:三星電子株式會社