专利名称：具有振幅、共模和相位校正的混频器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含具有至少两个混频器的混频器电路的混频器系统，用于频率变换包含音频/视频信息的信号。
本发明还涉及包含至少一个多相滤波器和耦合到所述多相滤波器的混频器系统的设备，其中混频器系统包含具有至少两个混频器的混频器电路，用于频率变换包含音频/视频信息的信号；以及本发明还涉及经由具有至少两个混频器的混频器电路用于频率变换包含音频/视频信息的信号的方法。
这样的设备例如是移动电话或电视机接收器等等，所述(模拟和/或数字)信号包含例如音频/视频信息、是或包含例如移动电话呼叫的调制音频信号和/或是或包含例如移动电话照相机图象的调制视频信号和/或是或包含例如电视节目的调制音频+视频信号和/或是或包含通过音频和/或视频表示的(调制的)数据信号(后来)等。所述混频器电路频率变换(下变换和/或解调)包含经由例如移动电话连接和/或电视电缆连接等接收的音频/视频信息的信号；和/或频率变换(调制和/或上变换)包含经由例如移动电话连接等发送的音频/视频信息的信号。
美国专利6137999公开了包含具有至少两个混频器的混频器电路的混频器系统，例如乘法器用于在正常收发器模式下频率变换包含音频/视频信息的信号及包含振幅检测器用于在校准模式下对所述混频器电路的至少一个输出信号进行振幅校正。
由于不能对由基于小晶体管的集成技术设计的所述混频器系统产生的不规则性进行校正(补偿)，也就是小晶体管具有小尺寸以便相位误差不再控制其性能，因此已知的系统是有缺点的。
本发明的一个目的是提供具有至少两个混频器(乘法器)的混频器系统，用于频率变换包含音频/视频信息的信号，其中混频器系统可以由基于小晶体管的集成技术设计而来。
本发明的另一个目的是提供包含至少一个多相滤波器和耦合到所述多相滤波器的混频器系统的设备，其中混频器系统包含具有至少两个混频器(乘法器)的混频器电路，用于频率变换包含音频/视频信息的信号，其中设备可以由基于小晶体管的集成技术设计而来。
本发明的另一个目的是提供经由具有至少两个混频器(乘法器)的混频器电路频率变换包含音频/视频信息的信号的方法，其中混频器系统可以由基于小晶体管的集成技术设计而来。
根据本发明的混频器系统包含具有至少两个混频器的混频器电路，用于频率变换包含音频/视频信息的信号及包含振幅检测器用于对所述混频器电路的至少一个输出信号进行幅度校正，其中在包含音频/视频信息的所述信号的所述频率变换期间进行所述振幅校正。
通过提供具有振幅检测器的所述混频器系统用于在所述频率变换期间进行所述振幅校正(补偿)，则由基于小晶体管的集成技术设计产生的振幅误差现在被校正(补偿)。
应当看到，美国专利6137999公开了包含振幅检测器的混频器系统，用于在校准模式下对所述混频器电路的至少一个输出信号进行振幅校正。在这个校准模式期间，将校准信号提供给混频器。因此，美国专利6137999没有公开在正常收发器模式下在包含音频/视频信息的信号的频率变换期间进行振幅校正。
美国专利6137999在振幅检测器的输出和所述混频器电路的控制输入之间的一个耦合经由一个开关，以开关方式进行振幅校正。美国专利6137999除了正常模式外，还有校准模式。因此，代替和/或除了根据本发明所说的混频器系统在包含音频/视频信息的信号的频率变换期间进行振幅校正外，可以说根据本发明的混频器系统可以进行无开关和/或无校准地振幅校正，和/或所述耦合是无开关的。
根据本发明的混频器系统的第一实施例由权利要求2定义。
通过提供与所述混频器电路的至少两个输出耦合的至少两个输入和与所述混频器电路的至少一个控制电路输入耦合的至少一个输出给所述振幅检测器，和通过提供与所述混频器(乘法器)耦合的至少两个放大器电路给所述混频器电路用于放大混频器信号，提供与所述控制输入耦合的所述放大器电路的至少之一给所述混频器电路用于接收控制信号以控制所述放大器电路的增益，对所述混频器电路的至少一个输出信号进行的所述振幅校正已经降低了费用和执行的复杂度。
根据本发明的混频器系统的第二实施例由权利要求3定义。
通过提供每个都包含与一个放大器的一个输入耦合的输出的至少两个电平检测器给所述振幅检测器，对于所述振幅检测器就已经降低了费用和执行的复杂度。例如所述电平检测器的每个都包含像二极管或晶体管等的整流器，和像电容器等的平滑元件，用于平滑整流的信号。
根据本发明的混频器系统的第三实施例由权利要求4定义。
通过对每个放大器电路都提供至少另一个振幅检测器给所述混频器系统用于控制所述放大器电路的增益，可以进行共模校正(补偿)。
根据本发明的混频器系统的第四实施例由权利要求5定义。
通过提供至少两个电平检测器给所述另外振幅检测器，所述电平检测器的(平衡)输入与所述放大器电路的(平衡)输出耦合，以及所述电平检测器的输出与放大器的输入耦合，对于所述另外振幅检测器已经降低了费用和执行的复杂度。
根据本发明的混频器系统的第五实施例由权利要求6定义。
通过提供至少一个加法器给所述另外振幅检测器用于将所述放大器电路的(平衡)输出信号相加，加法器包含与电平检测器的输入耦合的输出，电平检测器包含与放大器的输入耦合的输出，放大器包含与范围检测器的输入耦合的和由所述范围检测器控制的变换器(inverter)的输入耦合的输出，对于所述另外振幅检测器已经降低了费用和执行的复杂度。
比较第四和第五实施例时，第四实施例费用较低并且复杂度较低，而第五实施例较精确。
根据本发明的混频器系统的第六实施例由权利要求7定义。
通过提供放大器给所述放大器电路，经由第一电阻器元件放大器的至少第一输入和第一输出彼此耦合，经由第二电阻器元件放大器的至少第二输入和第二输出彼此耦合，在所述放大器电路的至少其中一个中的至少一个电阻器元件是可调整的，用于控制所述放大器电路的增益，则对于所述放大器电路已经降低了费用和执行的复杂度。例如所述(可调整)电阻器元件包含(可调整)电阻和/或(可控)晶体管和/或电阻器和晶体管的组合(例如晶体管短路或不是两个串联晶体管之一或耦合或不是与另一个电阻器并联的一个电阻器)等。
根据本发明的混频器系统的第七实施例由权利要求8定义。
经由至少另一个可调整电阻器元件将所述放大器电路之一的至少一个输出与其他放大器电路的至少一个输入耦合，可以进行相位校正(补偿)。
根据本发明的设备和根据本发明的方法的实施例符合根据本发明的系统的实施例。
本发明是基于一种洞察在基于小晶体管(即晶体管具有一尺寸以便相位误差不再控制其性能)的集成技术设计的混频器系统中，相比于较大的晶体管(即较大晶体管具有一尺寸以便相位误差控制其性能)，这些小晶体管具有较小寄生电容器以减少了频率相关性和在电阻上较大的绝对扩散导致振幅误差，该电阻减少了在低频上的图象抑制。本发明是基于一种基本构思应该校正(补偿)这些振幅误差。
本发明解决的问题是提供基于小晶体管的集成技术设计的混频器系统，本发明的优点在于无开关地和/或无校准地进行振幅校正，当然小晶体管能减少功率消耗。
另外发现美国专利6137999没有公开所述的洞察；与此相反，美国专利6137999需要一种校准模式来处理温度和电压变化以及用于试图省去一些滤波器。
参照下文描述一个或多个实施例的说明，本发明的这些和其他方面将显而易见。
图1以方块图形式表示根据本发明的混频器系统，该系统包含一个具有混频器和放大器电路的混频器电路，并且包含一个振幅检测器。
图2以方块图形式表示在根据本发明的混频器系统中使用的两个放大器电路和一个振幅检测器以及用于第一共模校正的另两个振幅检测器。
图3以方块图形式表示在根据本发明的混频器系统中使用的用于第二共模校正的另一振幅检测器。和图4以方块图形式表示在根据本发明的混频器系统中使用的混频器电路，该混频器电路包含混频器和放大器，这些混频器和放大器具有用于进行振幅校正的可调整的电阻器元件，和具有用于进行相位校正的另一可调整的电阻器元件。
在例如像移动电话或电视接收器等设备中使用的图1所示的根据本发明的混频器系统1包含混频器电路2，该混频器电路2包含具有例如两个或四个等的混频器(乘法器)的混频器块3以及例如两个振幅电路4、5。在平衡情形下，每个放大器电路4、5的两个输入与所述混频器块3的两个输出耦合。混频器系统1另外包含振幅检测器6，该振幅检测器6包含两个电平检测器61、62，其输出与放大器63的输入耦合。放大器63的输出形成振幅检测器6的输出并且与混频器电路2的控制输入耦合用于控制例如放大器电路5的增益。在平衡情形下，电平检测器61的两个输入与放大器电路4的输出耦合，并且电平检测器62的两个输入与放大器电路5的输出耦合。然后，电平检测器61、62的这四个输入形成振幅检测器6的输入。
在图1显示的混频器系统1包含具有混频器块3的混频器电路2用于频率变换包含音频/视频信息的信号。这些模拟和/或数字信号包含音频/视频信息，该音频/视频信息例如符合或包含例如移动电话呼叫的模拟和/或数字调制音频信号；和/或符合或包含例如移动电话照相机图象的模拟和/或数字调制视频信号；和/或符合或包含例如电视节目的模拟和/或数字调制音频+视频信号；和/或符合或包含通过音频和/或视频等表示的(模拟和/或数字)(调制)数据信号(后来)；并且例如经由一个或多个多相滤波器将这些模拟和/或数字信号提供给所述混频器块3(假设混频器块3包含例如四个混频器(乘法器)等)用于变换包含音频/视频信息的信号为复杂信号(例如像I和Q信号)及过滤某些谐波或者不过滤某些谐波(假设混频器块3包含例如两个混频器(乘法器)等)。所述混频器块3频率变换(下变换和/或解调)包含经由例如移动电话连接和/或电视电缆连接等接收的音频/视频信息的信号；和/或频率变换(调制和/或上变换)包含经由例如移动电话连接等发送的音频/视频信息的信号。混频器电路2的输出信号例如提供给一个或多个另外多相滤波器，用于过滤和解除变换(deconverting))所述输出信号。假设混频器块3进行下变换，包含提供给所述多相滤波器的音频/视频信息的信号例如是RF(射频)信号，提供给混频器块3的信号例如是RF-I和RF-Q信号，来自混频器块3的信号例如是IF-I和IF-Q信号，以及由所述另外多相滤波器产生的输出信号例如是IF(中频)信号。
提供振幅检测器6给混频器系统1，用于校正(补偿)由基于小晶体管的集成技术设计产生的振幅误差。与现有技术相反，振幅检测器6在包含音频/视频信息的所述信号的所述频率变换期间校正(补偿)振幅误差。
每个混频器或乘法器通过将所述输入信号与本机振荡器信号混合或将所述输入信号与本机振荡器信号相乘来频率变换输入信号。这产生了想要的信号和不想要的图象信号。为了抑制所述不想要的图象信号，使用两个混频器或乘法器，每个都接收所述输入信号，两个混频器或乘法器被一个或多个多相滤波器跟随。两个混频器或乘法器的这种组合通常称为复杂混频器。为了获得较高的抑制，可以使用完全复杂混频器，该完全复杂混频器包含接收移相输入信号的两个复杂混频器并且例如起源于一个或多个多相滤波器。
例如使用MOS晶体管可以设计混频器或乘法器在平衡情形下，一个输入与第一和第二MOS晶体管的第一主电极耦合，另一个输入与第三和第四MOS晶体管的第一主电极耦合，所述第一和第四MOS晶体管的第二主电极彼此耦合并形成第一输出，以及所述第二和第三MOS晶体管的第二主电极彼此耦合并形成第一输出。所述第一和第三MOS晶体管的控制电极彼此耦合并形成第一振荡器输入，以及所述第二和第四MOS晶体管的控制电极彼此耦合并形成第二振荡器的输入。作为替换方案，可以通过使用类似的双极晶体管等设计混频器或乘法器。
例如所述的电平检测器各自包含像二极管或晶体管等的整流器，和像电容器等的平滑元件，用于平滑整流信号。
在图2所示的根据本发明的混频器系统1的部分包含二个放大器电路4、5，振幅检测器6和用于第一共模校正的另外两个振幅检测器7、8。放大器电路4包含放大器41以及放大器电路5包含放大器51。在平衡情形下，放大器41具有与混频器块3输出耦合的两个输入和具有与振幅检测器6中的电平检测器61的输入耦合并与另外振幅检测器7的输入耦合的两个输出；放大器51具有与混频器块3输出耦合的两个输入和具有与振幅检测器6中的电平检测器62的输入耦合并与另外振幅检测器8的输入耦合的两个输出。
放大器41中，第一输入和第一输出经由第一电阻器元件42彼此耦合以及第二输入和第二输出经由第二电阻器元件43彼此耦合。放大器51中，第一输入和第一输出经由第一电阻器元件52彼此耦合以及第二输入和第二输出经由第二电阻器元件53彼此耦合。电阻器元件43和52是可调整的并且由源自振幅检测器6的放大器63的输出信号来控制，电平检测器61和62的输出与放大器63的输入耦合。电阻器元件42是可调整的并且由源自另外振幅检测器7的放大器73的输出信号来控制，电平检测器71和72的输出与放大器73的输入耦合，并且电平检测器71和72的输入形成另外振幅检测器7的输入。电阻器元件53是可调整的并且由源自另外振幅检测器8的放大器83的输出信号来控制，电平检测器81和82的输出与放大器83的输入耦合，并且电平检测器81和82的输入形成另外振幅检测器8的输入。
所述振幅检测器6校正(补偿)如以上所描述的所述振幅误差。所述另外的振幅检测器7、8按第一种方式校正(补偿)共模误差。这些共模误差是由基于小晶体管的集成技术的设计产生的，或者不是。由于多相滤波器不拒绝共模，另外的振幅检测器7、8有利地改进了混频器系统1。
在图3所示的另外的振幅检测器9按第二种方式校正共模误差，由于基于十分精确制做的加法器91，第二种方式比第一种方式更精确。另外的振幅检测器9可以替代所说的另外的振幅检测器7、8并且包含所述加法器91，其输入形成另外的振幅检测器9的输入并与放大器51(或41)的输出耦合用于将所述放大器51(或41)的平衡输出信号相加。加法器91的输出与电平检测器92的输入耦合，其中电平检测器92的输出与放大器93的第一输入耦合。放大器93的第二输入与地耦合，放大器93的输出与范围检测器94的输入耦合并且与变换器(inverter)95的输入耦合，范围检测器94控制所述变换器95。例如这个范围检测器94是窗口检测器和/或hystere检测器，并且对于指引控制电阻器元件53(或42)到正确的方向加法器91产生绝对误差而不表示所述误差的信号，这个范围检测器94是必要的。
在图4所示的混频器电路2包含混频器块3和具有电阻器元件42、43、具有用于振幅校正的可调整电阻器元件52和具有用于共模校正的可调整电阻器元件53的放大器41、51，如图2所讨论和显示的，借此为了清楚性的目的，没有显示所述振幅检测器6、7、8、9。放大器41、51的输出进一步与一个或多个多相滤波器10的输入耦合。增加另外的可调整电阻器元件44、45、54、55用于相位校正。另外可调整电阻器元件44、45的一边与放大器41的第二输出耦合，另外可调整电阻器元件44的另一边与放大器51的第一输入耦合以及另外可调整电阻器元件45的另一边与放大器51的第二输入耦合。另外可调整电阻器元件54、55的一边与放大器41的第一输出耦合，另外可调整电阻器元件54的另一边与放大器51的第二输入耦合以及可调整电阻器元件55的另一边与放大器51的第一输入耦合。
为了控制电阻器元件44、45、54、55，可以使用混频器或乘法器来检测I和Q信号之间的相位误差。过滤后，可以使用结果误差信号控制电阻器44、45、54、55。如果角度大于90度，则使用电阻器元件45和55将一些I(或Q)信号加到Q(或I)信号上。如果角度小于90度，则使用电阻器元件44和54从Q(或I)信号减去一些I(或Q)信号。
所述(可调整)电阻器元件例如包含(可调整)电阻器和/或(可控)晶体管和/或电阻器和晶体管的组合等(例如晶体管短路或不是两个串联晶体管之一或偶合或不偶合与另外电阻器并联的一个电阻器)。
例如在“用于频率变换”、“用于进行校正”、“用于接收”和“用于放大”等中的表达“用于”没有排除也能同时或不同时执行其他功能。表达“X与Y耦合”、“在X和Y之间的一个耦合”和“耦合X和Y”等没有排除元件Z在X和Y之间。表达“P包含Q”和“包含Q的P”等不排除也包含/包括元件R。术语“一个”不排除能存在一个或多个。术语“在所述信号等的所述频率变换期间进行所述振幅校正”与“当频率变换一个或多个信号等时进行一个或多个振幅校正”是一致的。
本发明是基于一种洞察在基于小晶体管(小晶体管具有一尺寸以便相位误差不再控制其性能)的集成技术设计的混频器系统中，相比于较大的晶体管(较大晶体管具有一尺寸以便相位误差控制其性能)，这些小晶体管具有较小寄生电容器(该电容器减少了频率相关性)和在电阻上较大的绝对扩散(这减少了在低频上的图象抑制)导致振幅误差。本发明是基于一种基本构思应该校正(补偿)这些振幅误差。
本发明解决的问题是提供基于小晶体管的集成技术设计的混频器系统，本发明的优点在于无开关地和/或无校准地进行振幅校正，当然小晶体管能减少功率消耗。
权利要求
1.一种混频器系统，包含具有至少两个混频器的混频器电路，用于频率变换包含音频/视频信息的信号；振幅检测器，用于对所述混频器电路的至少一个输出信号进行振幅校正，其中在包含音频/视频信息的所述信号的所述频率变换期间进行所述振幅校正。
2.根据权利要求1的混频器系统，其中所述振幅检测器包含与所述混频器电路的至少两个输出耦合的至少两个输入以及与所述混频器电路的至少一个控制输入耦合的至少一个输出，所述混频器电路进一步包含与所述混频器耦合的至少两个放大器电路，用于放大混频器信号，所述放大器电路的至少其中一个与所述控制输入耦合，用于接收控制所述放大器电路增益的控制信号。
3.根据权利要求2的混频器系统，其中所述振幅检测器包含至少两个电平检测器，每个电平检测器包含与放大器的输入耦合的输出。
4.根据权利要求2的混频器系统，其中对于每个放大器电路所述混频器系统包含至少另一个振幅检测器，另外振幅检测器的至少一个输入与所述放大器电路的至少一个输出耦合以及另外振幅检测器的至少一个输出与所述放大器电路耦合，用于控制所述放大器电路的增益以进行共模校正。
5.根据权利要求4的混频器系统，其中所述另外振幅检测器包含至少两个电平检测器，所述电平检测器的输入与所述放大器电路的输出耦合以及所述电平检测器的输出与放大器的输入耦合。
6.根据权利要求4的混频器系统，其中所述另外振幅检测器包含至少一个加法器，用于将所述放大器电路的输出信号相加，其中加法器包含与电平检测器的一个输入耦合的一个输出，电平检测器包含与放大器的一个输入耦合的一个输出，放大器包含与范围检测器的输入耦合的和与由所述范围检测器控制的变换器的输入耦合的输出。
7.根据权利要求2的混频器系统，其中所述放大器电路每个都包含一个放大器，经由第一电阻器元件放大器的至少第一输入和第一输出彼此耦合，经由第二电阻器元件放大器的至少第二输入和第二输出彼此耦合，在所述放大器电路的至少之一中的至少一个电阻器元件是可调整的，用于控制所述放大器电路的增益。
8.根据权利要求7的混频器系统，其中所述放大器电路之一的至少一个输出经由可调整的至少另一个电阻器元件与另一个放大器电路的至少一个输入耦和，用于相位校正。
9.包含至少一个多相滤波器和与所述多相滤波器耦合的混频器系统的设备，其中混频器系统包含具有至少两个混频器的混频器电路用于频率变换包含音频/视频信息的信号，以及包含振幅检测器，用于对所述混频器电路的至少一个输出信号进行振幅校正，其中在包含音频/视频信息的所述信号的所述频率变换期间进行所述振幅校正。
10.用于经由具有至少两个混频器的混频器电路的频率变换包含音频/视频信息的信号以及包含经由振幅检测器对所述混频器电路的至少一个输出信号进行振幅校正的步骤的方法，其中在包含音频/视频信息的所述信号的所述频率变换期间执行振幅校正的所述步骤。
全文摘要
混频器系统(1)包含具有混频器(3)的混频器电路(2)，用于频率变换包含音频/视频信息的信号，并用于移动电话或电视接收器中；提供振幅检测器(6)给混频器系统(1)用于在包含音频/视频信息(基本构思)的所述信号的所述频率变换期间进行振幅校正，以校正由基于小晶体管(小晶体管具有一尺寸以便相位误差不再控制其性能)的集成技术设计产生(根据一种洞察)的振幅误差。所述混频器电路(2)包含具有可控增益的放大器电路(3，4)，以及所述振幅检测器(6)包含电平检测器(61，62)和放大器(63)。另外振幅检测器(7，8，9)进行共模校正并且包含电平检测器(71，72，81，82)和放大器(73，83)或者包含加法器(91)、电平检测器(92)、放大器(93)、范围检测器(94)和变换器(95)。放大器电路(4，5)包含具有可调整电阻器元件(42，43，52，53)的放大器(41，51)和用于进行相位校正的另外可调整电阻器元件(44，45，54，55)。
文档编号H03D3/00GK1729615SQ200380107085
公开日2006年2月1日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年12月19日
发明者J·范辛德伦, M·G·M·诺特坦 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司