谐波抑制无源上变频器的制造方法
【专利说明】谐波抑制无源上变频器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年9月27日提交的美国专利申请序列号N0.14/040,066的优先权，该申请通过弓I用全文结合于此。
【背景技术】
[0003]典型的发射器具有至少一个上变频混频器，其使用本地振荡器(LO)信号来将基带(BB)或中间频率(IF)信号频率转换为射频(RF)信号。该混频器可以是有源的吉尔伯特(gilbert)单元型混频器或者是无源电压模式混频器。放大、上变频到RF信号以及再次放大的过程生成了杂散信号发射，诸如4fmod(也被称作Counter頂3)非线性，这是所不期望的并且应当被消除或者至少被保持在低于特定阈值，以便满足发射要求。使用有源混频器的谐波抑制上变频器已知用于消除这些上变频产品中的一些。随着发射要求变得更加严格和精确，期望对使用无源混频器设计的谐波抑制上变频器加以利用。然而，被用作上变频器的较新型的无源混频器一诸如举例为电压开关无源混频器一无法有效地利用更老旧的基于有源混频器的谐波抑制上变频解决方案来消除所不期望的混频器上变频产品。
【发明内容】
[0004]给出了用于使用具有缩放开关电阻和多相位LO信号的多个直接正交电压调制器来生成具有抑制了杂散谐波混频产品的经上变频的信号。
[0005]在一些实施例中，提出了一种用于使用至少一个正交无源混频器对基带信号进行谐波抑制上变频的装置。该装置可以包括第一正交无源混频器，其被配置为接收正交基带信号以作为第一基带输入并且接收第一多相位LO信号集合以作为第一 LO输入。该装置还包括第二正交无源混频器，其被配置为接收所述正交基带信号以作为第二基带输入并且接收第二多相位LO信号集合以作为第二 LO输入。第一和第二正交无源混频器均可以包括第一和第二输出。所述第一正交无源混频器的第一输出可以直接连接至所述第二正交无源混频器的所述第一输出并且共同耦合至第一放大器输入。所述第一正交无源混频器的第二输出可以直接连接至所述第二正交无源混频器的所述第二输出并且共同耦合至第二放大器输入。该放大器还可以包括输出，其中所述放大器输出親合至发射器输出，并且所述发射器输出可以被配置为至少部分基于第一和第二放大器输入来输出具有至少一个被抑制的杂散谐波混频产品的经上变频的信号。
[0006]在一些实施例中，第一多相位LO信号集合包括第一四相位LO信号集合，并且第二多相位LO信号集合包括第二四相位LO信号集合。在一些实施例中，第一四相位LO信号集合为25%占空比并且第二四相位LO信号集合为50%占空比。在一些实施例中，第一四相位LO信号集合相对于第二四相位LO信号集合偏移45度。在一些实施例中，第一和第二无源混频器均包括至少四个晶体管，每个晶体管具有串联电阻器。在一些实施例中，第一和第二无源混频器均包括至少八个晶体管，该八个晶体管以双重平衡的方式进行连接并且在双重平衡混频器中的每对晶体管具有串联电阻器。在一些实施例中，串联电阻器针对第一无源混频器以相对因数I进行缩放并且针对第二无源混频器以相对因数sqrt(2)进行缩放。在一些实施例中，与两个无源混频器相关联的混频器晶体管导通电阻以与两个无源混频器相关联的电阻器相同的比率进行缩放。
[0007]在一些实施例中，该装置可以进一步包括第三正交无源混频器，其中第一、第二和第三无源混频器中的每个无源混频器接收25%占空比的LO信号。在一些实施例中，第一四相位LO信号集合相对于第二四相位LO信号集合偏移45度，并且第一四相位LO信号集合相对于第三四相位LO信号集合偏移-45度。在一些实施例中，第一、第二和第三无源混频器包括至少四个晶体管，每个晶体管具有串联电阻器。在一些实施例中，第一和第二无源混频器均包括至少八个晶体管，该八个晶体管以双重平衡方式进行连接并且在双重平衡混频器中的每对晶体管具有串联电阻器。在一些实施例中，串联电阻器针对第一无源混频器以相对因数I进行缩放，针对第二无源混频器以相对因数sqrt(2)进行缩放，并且针对第三无源混频器以相对因数sqrt(2)进行缩放。在一些实施例中，混频器晶体管导通电阻以与混频器晶体管相关联的电阻器相同的比率进行缩放。
[0008]在一些实施例中，第一正交无源混频器基于电压划分和电压叠加的原则而直接连接至第二正交无源混频器的第一输出。
[0009]在一些实施例中，第一多相位LO信号集合包括第一四相位LO信号集合，并且第二多相位LO信号集合包括第二四相位LO信号集合。在一些实施例中，第一四相位LO信号集合为33.3%占空比，并且第二四相位LO信号集合为66.6%占空比。在一些实施例中，该装置可以进一步包括第三正交无源混频器，其中第一、第二和第三无源混频器中的每个无源混频器接收33.3%占空比的LO信号。在一些实施例中，所述第一四相位LO信号集合相对于第二四相位LO信号集合偏移60度，并且第一四相位LO信号集合相对于第三四相位LO信号集合偏移-60度。
[0010]在一些实施例中，提出了一种用于使用至少一个正交无源混频器来对基带信号进行谐波抑制上变频的方法。该方法可以包括接收正交基带信号以作为第一基带输入并且接收第一多相位LO信号集合以作为第一 LO输入，以及接收所述正交基带信号以作为第二基带输入并且接收第二多相位LO信号集合以作为第二 LO输入。该方法还可以包括均使用第一基带输入和第一LO输入来生成第一上变频输出及其反向上变频输出，以及均使用第二基带输入和第二LO输入来生成第二上变频输出及其反向上变频输出。该方法还可以包括将第一上变频输出直接连接至第二上变频输出并且将所述结果应用到第一放大器输入，并且将第一反向上变频输出直接连接至第二反向上变频输出并且将所述结果应用到第二放大器输入。该方法还可以包括至少部分基于第一和第二放大器输入来传输具有至少一个被抑制的杂散谐波混频产品的经上变频的信号。
[0011]在一些实施例中，提出了一种用于对基带信号进行谐波抑制上变频的设备。该设备可以包括用于接收正交基带信号以作为第一基带输入并且接收第一多相位LO信号集合以作为第一LO输入的装置，用于接收所述正交基带信号以作为第二基带输入并且接收第二多相位LO信号集合以作为第二 LO输入的装置，用于均使用第一基带输入和第一 LO输入来生成第一上变频输出及其反向上变频输出的装置，用于均使用第二基带输入和第二 LO输入来生成第二上变频输出及其反向上变频输出的装置，用于将第一上变频输出直接连接至第二上变频输出并且将所述结果应用到第一放大器输入的装置，用于将第一反向上变频输出直接连接至第二反向上变频输出并且将所述结果应用到第二放大器输入的装置，以及用于至少部分基于第一和第二放大器输入来传输具有至少一个被抑制的杂散谐波混频产品的经上变频的信号的装置。
【附图说明】
[0012]图1是图示根据一个实施例的无源谐波抑制上变频器的示意图。
[0013]图2A、2B和2C图示了使用电压划分原则来求和的实现方式。
[0014]图3A和3B图示了无源谐波抑制上变频器的备选实现方式。
[0015]图4A、4B、4C、4D、4E和4F图示了无源谐波抑制上变频器的另外的备选实现方式。
[0016]图5是描述根据一个实施例的谐波抑制操作的流程图。
[0017]具体实现方式
[0018]现在将参考附图对若干说明性实施例进行描述，这些附图形成本文的一部分。虽然在下文中描述了可以在其中实施本公开的一个或多个方面的特定实施例，但是可以使用其它实施例并且可以进行各种修改而并不背离本公开的范围。
[0019]在发射器中，期望减少或消除杂散上变频产品，诸如落在传输带之外的4fmod或C0Unter-M3发射。与此同时，期望使用最小功耗和/或采用空间的有效利用来实现这样的谐波抑制上变频。谐波抑制在有源混频器中可能是已知的并且在接收器中的无源混频器中也可能是已知的。然而，当收发器设计转向45nm及以下的处理节点时，为了改善由发射器或收发器在相对应的接收器频谱中所产生的噪声(也被称作接收带噪声(RxBN))，功率有效的无源混频器就成为上变频器具有吸引力的设计选择。来自这些上变频器的杂散上变频产品仍然需要得到抑制，这些杂散上变频产品导致在上变频器之后的非线性放大器中生成4fmod(也被称作counter-1M3)。因此，随着电路设计变得更加小型化和精确，无源混频器中的谐波抑制上变频是所期望的，并且期望以有所降低的功耗而达到有所改进的性能。然而，实现这些点在行业中已经被证明是具有挑战的。
[0020]本发明的实施例缓解了在诸如电压开关无源混频器之类的无源混频器中的这些杂散混频产品。在一些实施例中，无源混频器中的谐波抑制上变频也是功率有效的，例如为25%占空比或者33%占空比。在一些实施例中，使用最小数量的滤波器，因此也降低了发射器电路的成本、功率并且减小了其物理面积。
[0021]图1示出了图示根据一个实施例的无源谐波抑制上变频器100的示意图。在该示例中，四个输入基带信号105—即Ibb、IBbb、Qbb和QBbb—通过基带滤波器(BBF) 106进行输送，并且均被馈送至三个直接正交混频器115中。每个基带输入通过电阻110进行缩放。在一些实施例中，该电阻虽然小、但是相对于混频器晶体管的导通电阻而言应当是大的。混频器晶体管的导通电阻在该晶体管在三极管区发生偏移时是该晶体管的漏极至源极电阻。这三个直接正交混频器115中的每一个利用本地振荡器(LO)的不同相位进