专利名称：无线收发器、解调变方法以及信号传输方法
技术领域：
本发明是关于双频无线收发器，尤其是有关于支持双频的合成器。
背景技术：
图1为公知的双频无线收发器。在一无线网络(WLAN)装置中的无线收发器可能需要支持多种模式和标准，例如，IEEE802.11a标准使用5GHz的频段，而IEEE802.11b/g使用2.4GHz的频段。在图1中，5G解调器102a，2.4G解调器102b和中频解调器104形成一个双频接收器。该5G解调器102a和2.4G解调器102b各别接收一5GHz的第一射频信号RFa和一2.4GHz的第二射频信号RFb，并顺着两条不同的处理路径将之解调变为第一中频信号IFa和第二中频信号IFb。其中第一中频信号IFa和第二中频信号IFb可以是具有相同中频的信号。在第一步解调变中需要一5G合成器110a和一2.4G合成器110b，各提供对应于第一射频信号RFa和第二射频信号RFb的频率的参考振荡信号，以将射频信号降频至第一中频信号IFa和第二中频信号IFb。中频合成器120产生信号给中频解调器104用来将该第一中频信号IFa和第二中频信号IFb解调至基频，借此产生同相基频信号BB1和正交基频信号BBQ。同相基频信号BB1和正交基频信号BBQ可以是数字或模拟的型式，而上述两段式解调变的步骤又可称为超外差架构。类似地，对于信号的发送而言，5G调变器112a，2.4G调变器112b和中频调变器114形成一个双频发送器，将基频信号调变成第一射频信号RFa和第二射频信号RFb并发送出去。在接收器使用的合成器可同样地应用在发射器中。因此整体来说，图1的架构需要三个相互独立的合成器来实作一个双频无线收发器。
在本架构中，一些次要的组件例如低噪放大器，可变增益放大器可用来增强接收器的敏感度，而功率放大器可用来增强发射器的输出功率。各种高通、低通和带通滤波器可用来提供频段选择和镜像拒斥。这些组件的成本通常相当高，因此在设计时成为考量的重点。此外，在单一芯片中实作多个合成器是相当耗费面积的，也可能产生信号干涉问题。因此一种改进的双频调变和解调变技术是有待开发的。
发明内容
本发明提出一种无线收发器架构，以及基于该无线收发器所实作的信号解调方法和解调变方法。该无线收发器包含一射频模块，可接收具备一第一频率特征的一第一射频信号，以及具备一第二频率特征的一第二射频信号，并利用一第一振荡信号选择性地将该第一或第二射频信号降频至一中频信号。一中频解调器利用一第二振荡信号将该中频信号降频至一同相基频信号和一正交基频信号。一合成器根据一参考振荡信号产生该第一和第二振荡信号。该第一和第二振荡信号各包含一同相分量和一正交分量。其中该第一频率为该第一和第二振荡信号的频率和，而该第二频率为该第一和第二振荡信号的频率差。
在本发明的实施例中，该第一频率为该第二频率的两倍。其中该合成器包含一振荡器，一第一除法器，一同相除法器，以及一正交除法器。该振荡器产生具有一参考频率的该参考振荡信号。该第一除法器耦接该振荡器，将该参考振荡信号除以一第一值以产生该第一振荡信号。该同相除法器将该第一振荡信号的同相分量除以一第二值以产生该第二振荡信号的同相分量。该正交除法器将该第一振荡信号的正交分量除以该第二值以产生该第二振荡信号的正交分量。其中该第一值为2，而该第二值为3。
该射频模块可包含两个低噪放大器以及一射频合成器。一第一低噪放大器接收并放大该第一射频信号以产生一第一放大射频信号。一第二低噪放大器接收并放大该第二射频信号以产生一第二放大射频信号。射频合成器耦接该第一和第二低噪放大器，利用该第一振荡信号的同相分量选择性的将该第一或第二放大射频信号转换为该中频信号。
在该中频解调器中，一同相中频合成器接收该第二振荡信号的同相分量，将该中频信号转换为一同相基频合成信号。一正交中频合成器接收该第二振荡信号的正交分量，将该中频信号转换为一正交基频合成信号。一第一低通滤波器将该同相基频合成信号滤波后产生一同相基频信号。一第二低通滤波器将该正交基频合成信号滤波后产生一正交基频信号。
在另一实施例中，本发明的无线收发器可更进一步包含一中频调变器，利用该第二振荡信号将一传送基频信号升频为一传送中频信号，以及一射频调变器，利用该第一振荡信号选择性的将该传送中频信号转换为具有该第一频率的一第一传送射频信号或具有一第二频率的一第二传送射频信号，并将之发送出去。其中该中频调变器包含一第一同相合成器，接收该第二振荡信号的同相分量以将该传送基频信号的同相分量转换为一第一准中频信号，以及一第二同相合成器，接收该第二振荡信号的正交分量以将该传送基频信号的正交分量转换为一第二准中频信号，以及一减法器，计算该第一和第二准中频信号的差值。
在该射频调变器中，一射频合成器接收该第一振荡信号和该传送中频信号的同相和正交分量，并选择性的将该传送中频信号转换为一第一射频合成信号或一第二射频合成信号。一第一功率放大器，将该第一射频合成信号放大以产生该第一传送射频信号。一第二功率放大器，将该第二射频合成信号放大以产生该第二传送射频信号。
此外还有其它射频调变器和中频调变器的实施例和信号调变方法。
图1为公知双频无线收发器；图2a为本发明实施例之一的双频无线收发器；
图2b为双频解调变的频率分布图；图3为图2a合成器202的实施例；图4a为射频解调器210和中频解调器212的实施例；图4b为射频调变器220和中频调变器222的实施例；图5a为射频调变器220和中频调变器222的另一实施例；以及图5b为射频调变器220和中频调变器222的另一实施例。
符号说明102a～5G解调器； 102b～2.4G解调器；104～中频解调器； 110a～5G合成器；110b～2.4G合成器； 120～中频合成器；112a～5G调变器； 112b～2.4G调变器；114～中频调变器； 202～合成器；210～射频解调器； 212～中频解调器；220～射频调变器； 222～中频调变器；302～第一除法器； 304I～同相除法器；304Q～正交除法器； 310～振荡器；402a～第一低噪放大器； 402b～第二低噪放大器；404～射频合成器； 412a～同相中频合成器；412b～正交中频合成器； 414a～第一低噪放大器；414b～第二低噪放大器；416a～第一可变增益放大器；416b～第二可变增益放大器；422a～第一功率放大器； 422b～第二功率放大器；424～射频合成器； 426a～第一同相合成器；426b～第二同相合成器； 430～减法器；504a～第一射频合成器； 504b～第二射频合成器；
512a～加法器； 512b～减法器；520a～第一中频合成器； 520b～第二中频合成器；520c～第三中频合成器； 520d～第四中频合成器。
具体实施例方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图2a为一双频无线收发器的实施例。一射频解调器210接收一第一射频信号RFa和一第二射频信号RFb。当两者之一被接收到时，该射频模块使用一第一振荡信号LO1将接收到的信号降频至一中频信号IF。不论是第一射频信号RFa或第二射频信号RFb，借由选择第一振荡信号LO1的频率，都可以降到同样的中频信号IF。中频解调器212接着使用一第二振荡信号LO2将中频信号降频成为一同相基频信号I(t)和一正交基频信号Q(t)。该第二振荡信号LO2的频率为第一射频信号RFa和第二射频信号RFb的差的一半。同相基频信号I(t)和正交基频信号Q(t)接着可以被输出至模拟电路做更进一步的数据转换，或是被输出至数字电路做数字信号处理。借此只需要一套共同的硬件便能将第一射频信号RFa和第二射频信号RFb降频至同一中频信号IF和基频。
在该双频无线收发器中，一发射器包含一射频调变器220和一中频调变器222，传送基频信号在该射频调变器220和中频调变器222中的调变过程与该射频解调器210和中频解调器212对射频信号的解调过程恰好相反。中频调变器222首先利用第二振荡信号LO2将传送基频信号的同相基频信号I(t)和正交基频信号Q(t)升频为中频信号IF。射频调变器220耦接中频调变器222，接着使用第一振荡信号LO1将中频信号IF升频为第一射频信号RFa或第二射频信号RFb，并将之发射出去。
图2b为双频解调变的频率分布图。为了将第一射频信号RFa和第二射频信号RFb降频为同一个中频信号IF，第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2是根据下列关系式而决定ωRFa＝ωLO1+ωLO2(1)ωRFb＝ωLO1-ωLO2(2)因此ωLO1＝(ωRFa+ωRFb-)/2(3)ωLO2＝(ωRFa-ωRFb-)/2(4)确切的说，如果第一射频信号RFa实质为第二射频信号RFb的大约两倍，例如IEEE802.11a的5GHz相较于IEEE802.11b的2.4GHz，则合成器202可以根据上式产生第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2，做为共同的参考振荡信号。参考振荡信号VCO的频率在本实施例中则选择为ωLO1的两倍。
ωVCO＝2ωLO1＝3/2ωRFa(5)第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2的频率可由下式推得ωLO1＝3/4ωRFa(6)ωLO2＝1/4ωRFa(7)由上式可知，第一振荡信号LO1可以从参考振荡信号VCO除以二而得，而第二振荡信号LO2则是从第一振荡信号LO1除以三而得。整体来说，只需要一个参考振荡信号VCO即可产生所有频率。
图3为图2a中合成器202的实施例。该合成器202包含一振荡器310，提供一参考振荡信号VCO，频率为第一射频信号RFa的3/2倍。一第一除法器302耦接振荡器310，将该参考振荡信号VCO除以二，产生第一同相振荡信号LO1I和第一正交振荡信号LO1Q，频率为第一射频信号RFa的3/4倍。一同相除法器304I和正交除法器304Q耦接该第一除法器302，各别将该第一振荡信号的同相和正交分量除以三，对应地产生第二振荡信号LO2的同相和正交分量(LO2I和LO2Q)。借此实施例可说明本发明的802.11a/b/g双频无线收发器只需要一个参考振荡信号VCO就能将5GHz和2.4GHz的信号解调变。
图4a为射频解调器210和中频解调器212的实施例。其中射频解调器210接收该第一同相振荡信号LO1I，将第一射频信号RFa和第二射频信号RFb降频至中频信号IF。在进入射频合成器404之前，第一射频信号RFa经过第一低噪放大器402a的放大，而第二射频信号RFb经过第二低噪放大器402b的放大。射频合成器利用上述第一同相振荡信号LO1I或第一正交振荡信号LO1Q将第一射频信号RFa或第二射频信号RFb降频至中频信号IF。举例来说，下列公式表达降频第一射频信号RFa的原理，其中第一射频信号RFa以复数形式表达
其中同相和正交基频信号I(t)和Q(t)为基频信号RBB(t)的同相和正交分量，而RBB(t)＝I(t)+j·Q(t)。该第一射频信号RFa被射频解调器210降频后，输出中频信号IF如下
接着，中频信号IF同时输入至同相中频合成器412a和正交中频合成器412b，并依据下列式子产生同相基频合成信号和正交基频合成信号。在同相中频合成器412a中，中频信号IF被乘以第二同相振荡信号LO2I
=18RBB(t)·ej(ωRFa+ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa-ωLO1-ωLO2)t+RBB(t)·ej(ωRFa-ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa+ωLO1-ωLO2)t---(10)]]>+18RBB(t)·ej(ωRFa+ωLO1-ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa-ωLO1+ωLO2)t+RBB(t)·ej(ωRFa-ωLO1-ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa+ωLO1+ωLO2)t]]>=18(RBB(t)+RBB*(t))(high frequency terms)]]>=I(t)4+(high frequency terms)]]>因此，通过第一低噪放大器414a和第一可变增益放大器416a，高频分量被消除了，而剩余部分则成为同相基频信号I(t)而输出。
同样的，如下式所示，在正交中频合成器412b中，中频信号IF被第二正交振荡信号LO2Q所合成，产生Q(t)/4sQ(t)=sIF(t)·sin(ωLO2t)]]>=14RBB(t)·ej(ωRFa+ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa-ωLO1)t+RBB(t)·ej(ωRFa-ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa+ωLO1)t]]>·-j2(ejωLO2t-e-jωLO2t)]]>=-j8RBB(t)·ej(ωRFa+ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa-ωLO1-ωLO2)t+RBB(t)·ej(ωRFa-ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFa+ωLO1-ωLO2)t---(11)]]>+-j8-RBB(t)·ej(ωRFa+ωLO1-ωLO2)t-RBB*(t)·e-j(ωRFa-ωLO1+ωLO2)t+-RBB(t)·ej(ωRFa-ωLO1-ωLO2)t-RBB*(t)·e-j(ωRFa+ωLO1+ωLO2)t]]>=-j8(-RBB(t)+RBB*(t))+(high frequency terms)]]>=-Q(t)4+(high frequency terms)]]>第二低噪放大器414b和第二可变增益放大器416b先后对上述正交基频合成信号进行执行滤波和放大的动作，使最后的结果输出成为正交基频信号Q(t)。
同样的，对于第二射频信号RFb而言，运算的原理如下。第二射频信号RFb表示为sRFb(t)=I(t)cos(ωRFbt)-Q(t)sin(ωRFbt)]]>=Re(RBB(t)·ejωRFbt)---(12)]]>=12(RBB(t)·ejωRFbt+RBB*(t)·e-jωRHbt)]]>中频信号IF是由第二射频信号RFb乘以第一同相振荡信号LO1I而得sIF(t)=sRFb(t)×LO1I(t)]]>=12(RBB(t)·ejωRFbt+RBB*(t)·e-jωRFbt)·12(ejωLO1t+e-jωLO1t)]]>=14RBB(t)·ej(ωRFb+ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb-ωLO1)t+RBB(t)·ej(ωFRb-ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb+ωLO1)t---(13)]]>=12(Re(RBB(t)·ej(ωRFb+ωLO1)t)+Re(RBB(t)·ej(ωRFb-ωLO1)t))]]>同相中频合成器412a将中频信号IF乘以第二同相振荡信号LO2I，过程如下sI(t)=sIF(t)·cos(ωLO2t)]]>=14RBB(t)·ej(ωRFb+ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb-ωLO1)t+RBB(t)·ej(ωRFb-ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb+ωLO1)t]]>·12(ejωLO2t+e-jωLO2t)]]>=18RBB(t)·ej(ωRFb+ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb-ωLO1-ωLO2)t+RBB(t)·ej(ωRFb-ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb+ωLO1-ωLO2t)---(14)]]>+18RBB(t)·ej(ωRFb+ωLO1-ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb-ωLO1+ωLO2)t+RBB(t)·ej(ωRFb-ωLO1-ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb+ωLO1+ωLO2)t]]>=18(RBB(t)+RBB*(t))+(high frequency terms)]]>=I(t)4+(high frequency terms)]]>经过第一低噪放大器414a和第一可变增益放大器416a的处理后，只有同相基频信号I(t)分量被输出成为同相基频信号。同样的，正交中频合成器412b将中频信号IF乘以第二正交振荡信号LO2Q以产生正交基频信号
sQ(t)=sIF(t)·sin(ωLO2t)]]>=14RBB(t)·ej(ωRFb+ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb-ωLO1)t+RBB(t)·ej(ωRFb-ωLO1)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb+ωLO1)t]]>·-j2(ejωLO2t-e-jωLO2t)]]>=-j8RBB(t)·ej(ωFRb+ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb-ωLO1-ωLO2)t+RBB(t)·ej(ωRFb-ωLO1+ωLO2)t+RBB*(t)·e-j(ωRFb+ωLO1-ωLO2)t---(15)]]>+-j8-RBB(t)·ej(ωRFb+ωLO1-ωLO2)t-RBB*(t)·e-j(ωRFb-ωLO1+ωLO2)t-RBB(t)·ej(ωRFb-ωLO1-ωLO2)t-RBB*(t)·e-j(ωRFb+ωLO1+ωLO2)t]]>=-j8(RBB(t)-RBB*(t))+(high frequency terms)]]>=Q(t)4+(high frequency terms)]]>借此该第二低噪放大器414b和第二可变增益放大器416b将正交中频合成器412b的输出放大以产生正交基频信号Q(t)。如上所述，借由特别安排的第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2，用同一组射频模块和中频合成器即可将不同的第一射频信号RFa和第二射频信号RFb降频转换成中频信号IF。
图4b为射频调变器220和中频调变器222的实施例。其中传送基频信号的同相基频信号I(t)和正交基频信号Q(t)通过第一同相合成器426a，第二同相合成器426b和减法器430调变而成中频信号IF，如下所示gIF(t)=I(t)cos(ωLO2t)-Q(t)sin(ωLO2t)]]>=Re(gBB(t)ejωLO2t)---(16)]]>=12(gBB(t)ejωLO2t+gBB*(t)e-jωLO2t)]]>其中的I(t)cos(ωLO2t)即为第一准中频信号，而Q(t)sin(ωLO2t)是第二准中频信号。射频合成器424将该中频信号IF乘以该第一振荡信号LO1的同相或正交分量，产生两种不同频段的信号。当采用第一同相振荡信号LO1I时得到下式
gRF(t)=gIF(t)LO1I(t)]]>=gIF(t)cos(ωLO1t)]]>=12(gBB(t)ejωLO2t+gBB*(t)e-jωLO2t)×12(ejωLOt+e-jωLO1t)]]>=14gBB(t)ej(ωLO2+ωLO1)t+gBB*(t)e-j(ωLO2-ωLO1)t+gBB(t)ej(ωLO2-ωLO1)t+gBB*(t)e-j(ωLO2+ωlo1)t]]>=14(gBB(t)ej(ωLO2+ωLO1)t+gBB*(t)e-j(ωLO2+ωLO1)t)---(17)]]>14(gBB(t)ej(ωLO2-ωLO1)t+gBB*(t)e-j(ωLO2-ωLO1)t)]]>=12Re(gBB(t)ejωRFat)+12Re(gBB(t)ejωRFat)]]>=12(I(t)cosωRFat-Q(t)sinωRFat)]]>+12(I(t)cosωRFbt-Q(t)sinωRFbt)]]>接着可使用一种选择机制从射频合成器424的输出中过滤出需要的值。就第一射频信号RFa而言，第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2加总的部分被选取并在第一功率放大器422a的放大后被输出gRFa(t)=12(I(t)cosωRFat-Q(t)sinωRFat)---(18)]]>对第二射频信号RFb而言，第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2相减的部分被选取并在第二功率放大器422b的放大之后被输出gRFa(t)=12(I(t)cosωRFbt-Q(t)sinωRFbt)---(19)]]>同样的，在与第一正交振荡信号LO1Q相乘的过程中
gRF(t)=gIF(t)LO1Q(t)]]>=gIF(t)sin(ωLO1t)]]>=12(gBB(t)ejωLO2t+gBB*(t)e-jωLO2t)×12j(ejωLO1t-e-jωLO1t)]]>=14jgBB(t)ej(ωLO2+ωLO1)t+gBB*(t)e-j(ωLO2-ωLO1)t-gBB(t)ej(ωLO2-ωLO1)t-gBB*(t)e-j(ωLO2+ωLO1)t]]>=14j(gBB(t)ej(ωLO2+ωLO2)t-gBB*(t)e-jωLO2+ωLO1t)-]]>14j(gBB(t)ej(ωLO2-ωLO1)t-gBB*(t)e-j(ωLO2-ωLO1)t)---(20)]]>=12Im(gBB(t)ejωRFat)-12Im(gBB(t)ejωRFbt)]]>=12(I(t)sinωRFat-Q(t)cosωRFat)]]>-12(I(t)sinωRFbt-Q(t)cosωRFbt)]]>=gRFa(t)-gRFb(t)]]>借此，因为第一射频信号RFa和第二射频信号RFb的处理在接收和发射的过程中使用了相同的路径，无线收发器中的硬件共享程度可达到最大程度。为了加强发射器的边带消除效果，可以采用单边带合成器。由于第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2的同相和正交分量可以很方便的从图3中的除二电路中产生，所以可行性相当高。
图5a为射频调变器220和中频调变器222的另一实施例，使用三个单边带合成器以增强边带效应的消除效果。发射器的结构改进如下。首先定义一传送基频信号包含同相基频信号I(t)和正交基频信号Q(t)gBB(t)＝I(t)+jQ(t)(21)通过第一中频合成器520a以第二同相振荡信号LO2I进行调变，以及第二中频合成器520b以第二正交振荡信号LO2Q进行调变，并将调变之后的信号一并输入至加法器512a，进而该第一加法器512a输出一第一准中频信号如下式gIF1(t)=I(t)cos(ωLO2t)+Q(t)sin(ωLO2t)]]>=Re(gBB(t)·e-jωLO2t)---(22)]]>=12(gBB(t)·e-jωLO2t+gBB*(t)·ejωLO2t)]]>
同样地，第三中频合成器520c以第二同相振荡信号LO2I进行调变，并将调变之后的信号一并输入至减法器512b，进而该减法器512b产生第二准中频信号如下gIF2(t)=I(t)sin(ωLO2t)-Q(t)cos(ωO2t)]]>=-Im(gBB(t)·e-jωLO2t)---(23)]]>=12j(-gBB(t)·e-jωLO2t+gBB*(t)·ejωLO2t)]]>接下来，该第一射频合成器504a接着将该第一准中频信号乘以该第一正交振荡信号LO1QgRF1(t)=gIF1(t)·LO1Q(t)]]>=12(gBB(t)·e-jωLO2t+gBB*(t)·ejωLO2t)]]>·12j(ejωLO2t-e-jωLO1t)---(24)]]>=14jgBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t+gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t-gBB(t)·e-j(ωLO1+ωLO2)t-gBB*(t)·e-j(ωLO1-ωLO2)t]]>=12(Im(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO1)t)+Im(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))]]>对应的，第二射频合成器504b将该第一同相振荡信号LO1I乘以该第二准中频信号gRF2(t)=gIF2(t)·LO1I(t)]]>=12j(-gBB(t)·e-jωLO2t+gBB*(t)·ejωLO2t)]]>·12(ejωLO1t+e-jωLO1t)---(25)]]>=14j-gBB(t)·eJ(ωLO1-ωLO2)t+gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t-gBB(t)·e-j(ωLO1+ωLO2)t+gBB*(t)·e-j(ωLO1-ωLO2)t]]>=12(-Im(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)+Im(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))]]>结合单元502将公式(21)代入(22)而产生第二射频信号RFb
gRF(t)=gRF1(t)-gRF2(t)]]>=12(Im(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)+Im(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))]]>-12(-Im(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)+Im(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωlo2)t))---(26)]]>=Im(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)]]>因此，该基频传送信号可被升频至第二射频信号RFb。另一方面，第一射频信号RFa的产生可以通过三种不同的方式，如下所述。
首先，结合单元502可将公式(21)和(22)相加而产生第一射频信号RFagRF(t)=gRF1(t)+gRF2(t)]]>=12(Im(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)+Im(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))]]>+12(-Im(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)+Im(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))---(27)]]>=Im(g*BB(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t)]]>除此了为结合单元502进行相对的加减运算之外，加法器512a和减法器512b的中频信号IF输出可以交叉互换之后送至第一射频合成器504a和第二射频合成器504b。图5b为射频调变器220和中频调变器222应用此概念的实施例，其中加法器512a的输出送至第二射频合成器504b，而减法器512b的输出送至第一射频合成器504a。因此，第一射频合成器504a利用第一正交振荡信号LO1Q将第二准中频信号升频gRF1(t)=gIF2(t)·LO1Q(t)]]>=12j(-gBB(t)·e-jωLO2t+gBB*(t)·ejωLO2t)·12j(ejωLO1t-e-jωLO1t)]]>=-14-gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t+gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)tgBB(t)·e-j(ωLO1+ωLO2)t-gBB*(t)·e-j(ωLO1-ωLO2)t---(28)]]>=12(Re(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)-Re(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))]]>而第二射频合成器504b同样可将另一准中频信号升频
gRF2(t)=gIF1(t)·LO1I(t)]]>=12(gBB(t)·e-jωLO2t+gBB*(t)·ejωLO2t)·12(ejωLO1t+e-jωLO1t)]]>=14gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t+gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)tgBB(t)·e-j(ωLO1+ωLO2)t+gBB*(t)·e-j(ωLO1-ωLO2)t---(29)]]>=12(Re(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)+Re(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))]]>接下来，结合单元502将公式(28)和(29)相减，以产生第一射频信号RFagRF(t)=gRF1(t)-gRF2(t)]]>=12(Re(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)-Re(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))]]>-12(Re(gBB(t)·ej(ωLO1-ωLO2)t)+Re(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t))---(30)]]>=-Re(gBB*(t)·ej(ωLO1+ωLO2)t)]]>以上详述了同相基频信号I(t)和正交基频信号Q(t)升频为第一射频信号RFa的第二种方法。
至于第三种产生第一射频信号RFa的方法，是假设第一振荡信号中的同相和正交分量在传送至第一射频合成器504a和第二射频合成器504b的过程中交叉互换，则同样的结果可以从公式(29)和(30)中得到。
总而言之，本发明提出了一种双频无线收发器架构。利用第一振荡信号LO1和第二振荡信号LO2的加减可巧妙的增大了硬件共享的可能性，使不同的两个频段可以通过相同的处理路径来调变和解调变。在本发明中，第一射频信号RFa是第二射频信号RFb的两倍，利用这个特性，只需要一个合成器来产生本地振荡信号给两个频段使用。此外，本发明使用了单边带合成器来强增边带消除效应。
权利要求
1.一种无线收发器，包含一射频模块，可接收具有一第一频率的一第一射频信号，以及具有一第二频率的一第二射频信号，并利用一第一振荡信号选择性地将该第一或第二射频信号降频至一中频信号；一中频解调器，利用一第二振荡信号将该中频信号降频至一同相基频信号和一正交基频信号；以及一合成器，根据一参考振荡信号产生该第一和第二振荡信号；其中该第一和第二振荡信号各包含一同相分量和一正交分量；该第一频率为该第一和第二振荡信号的频率和；以及该第二频率为该第一和第二振荡信号的频率差。
2.如权利要求1所述的无线收发器，其中该第一频率为该第二频率的两倍。
3.如权利要求1所述的无线收发器，其中该合成器包含一振荡器，用以产生具有一参考频率的该参考振荡信号；一第一除法器，耦接该振荡器，将该参考振荡信号除以一第一值以产生该第一振荡信号；一同相除法器，耦接该第一除法器，将该第一振荡信号的同相分量除以一第二值以产生该第二振荡信号的同相分量；以及一正交除法器，耦接该第一除法器，将该第一振荡信号的正交分量除以该第二值以产生该第二振荡信号的正交分量。
4.如权利要求3所述的无线收发器，其中该第一值为2，而该第二值为3。
5.如权利要求3所述的无线收发器，其中该射频模块包含一第一低噪放大器，接收并放大该第一射频信号以产生一第一放大射频信号；一第二低噪放大器，接收并放大该第二射频信号以产生一第二放大射频信号；一射频合成器，耦接该第一和第二低噪放大器，利用该第一振荡信号的同相分量选择性的将该第一或第二放大射频信号转换为该中频信号。
6.如权利要求3所述的无线收发器，其中该中频解调器包含一同相中频合成器，接收该第二振荡信号的同相分量，将该中频信号转换为一同相基频合成信号；一正交中频合成器，接收该第二振荡信号的正交分量，将该中频信号转换为一正交基频合成信号；一第一低通滤波器，耦接该同相中频合成器，将该同相基频合成信号滤波后产生一同相基频信号；一第二低通滤波器，耦接该正交中频合成器，将该正交基频合成信号滤波后产生一正交基频信号。
7.如权利要求3所述的无线收发器，更进一步包含一中频调变器，利用该第二振荡信号将一传送基频信号升频为一传送中频信号；以及一射频调变器，耦接该中频调变器，利用该第一振荡信号选择性的将该传送中频信号转换为具有该第一频率的一第一传送射频信号或具有一第二频率的一第二传送射频信号，并将之发送出去。
8.如权利要求7所述的无线收发器，其中该中频调变器包含一第一同相合成器，接收该第二振荡信号的同相分量以将该传送基频信号的同相分量转换为一第一准中频信号；一第二同相合成器，接收该第二振荡信号的正交分量以将该传送基频信号的正交分量转换为一第二准中频信号；以及一减法器，计算该第一和第二准中频信号的差值。
9.如权利要求8所述的无线收发器，其中该射频调变器包含一射频合成器，接收该第一振荡信号和该传送中频信号的同相和正交分量，并选择性的将该传送中频信号转换为一第一射频合成信号或一第二射频合成信号；一第一功率放大器，耦接该射频合成器，将该第一射频合成信号放大以产生该第一传送射频信号；以及一第二功率放大器，耦接该射频合成器，将该第二射频合成信号放大以产生该第二传送射频信号。
10.如权利要求7所述的无线收发器，其中该中频调变器包含一第一同相中频合成器，利用该第二振荡信号的同相分量将该传送基频信号的同相分量升频；一第二同相中频合成器，利用该第二振荡信号的正交分量将该传送基频信号的正交分量升频；一第一正交中频合成器，利用该第二振荡信号的同相分量将该传送基频信号的正交分量升频；一第二正交中频合成器，利用该第二振荡信号的正交分量将该传送基频信号的同相分量升频；一加法器，耦接该第一和第二同相中频合成器，将其升频结果相加产生一第一准中频信号；以及一减法器，耦接该第一和第二正交中频合成器，将其升频结果相减产生一第二准中频信号。
11.如权利要求10所述的无线收发器，其中该射频调变器包含一第一射频合成器，以该第一振荡信号的正交分量将该第一准中频信号合成；一第二射频合成器，以该第一振荡信号的同相分量将该第二准中频信号合成；一结合单元，选择性的将该第一和第二射频合成器的输出相加而产生一第一结合信号，或是将该第一和第二射频合成器的输出相减而产生一第二结合信号；一第一功率放大器，耦接该结合单元，将该第一结合信号放大而产生该第一射频信号；以及一第二功率放大器，耦接该结合单元，将该第二结合信号放大而产生该第二射频信号。
12.如权利要求10所述的无线收发器，其中该射频调变器包含一第一射频合成器，以该第一振荡信号的正交分量将该第二准中频信号合成；一第二射频合成器，以该第一振荡信号的同相分量将该第一准中频信号合成；一结合单元，选择性的将该第一和第二射频合成器的输出相减而产生一第一结合信号，或是将该第一和第二射频合成器的输出相加而产生一第二结合信号；一第一功率放大器，耦接该结合单元，将该第一结合信号放大而产生该第一射频信号；以及一第二功率放大器，耦接该结合单元，将该第二结合信号放大而产生该第二射频信号。
13.一种解调变方法，利用一参考振荡信号选择性的将具有一第一频率的一第一射频信号或具有一第二频率的一第二射频信号解调变，包含根据该参考振荡信号产生一第一和一第二振荡信号；选择性地根据该第一振荡信号将该第一或第二射频信号降频至一中频信号；以及根据该第二振荡信号将该中频信号降频至一同相基频信号和一正交基频信号；其中该第一频率为该第一和第二振荡信号的频率和；以及该第二频率为该第一和第二振荡信号的频率差。
14.如权利要求13所述的解调变方法，其中产生该第一和第二振荡信号的步骤包含产生具有一参考频率的该参考振荡信号；将该参考振荡信号除以一第一值以产生该第一振荡信号，包含一同相分量和一正交分量；将该第一振荡信号的同相分量除以一第二值以产生该第二振荡信号的同相分量；以及将该第一振荡信号的正交分量除以该第二值以产生该第二振荡信号的正交分量。
15.如权利要求14所述的解调变方法，其中该第一频率为该第二频率的两倍。
16.如权利要求14所述的解调变方法，其中该第一值为2，而该第二值为3。
17.如权利要求14所述的解调变方法，其中该第一或第二射频信号的降频步骤包含根据该第一振荡信号的同相分量将该第一或第二射频信号降频至该中频信号。
18.如权利要求14所述的解调变方法，其中该中频信号的降频步骤包含将该中频信号乘以该第二振荡信号的同相分量，以产生该同相基频合成信号；将该中频信号乘以该第二振荡信号的正交分量，以产生该正交基频合成信号；过滤该同相基频合成信号以产生该同相基频信号；以及过滤该正交基频合成信号以产生该正交基频信号。
19.一种信号传输方法，利用一参考振荡信号将一同相基频信号和一正交基频信号调变为具有一第一频率的一第一射频信号或具有一第二频率的第二射频信号，包含根据该参考振荡信号产生一第一和一第二振荡信号；根据该第二振荡信号将该传送基频信号的同相和正交分量升频为一中频信号；以及选择性的根据该第一振荡信号将该中频信号升频为该第一射频信号或该第二射频信号，并传送该第一或第二射频信号；其中该第一频率为该第一和第二振荡信号的频率和；以及该第二频率为该第一和第二振荡信号的频率差。
20.如权利要求19所述的信号传输方法，其中该第一和第二振荡信号的产生步骤包含产生具有一参考频率的该参考振荡信号；将该参考振荡信号除以一第一值以产生该第一振荡信号，包含一同相分量和一正交分量；将该第一振荡信号的同相分量除以一第二值以产生该第二振荡信号的同相分量；以及将该第一振荡信号的正交分举除以该第二值以产生该第二振荡信号的正交分量。
21.如权利要求20所述的信号传输方法，其中该第一值为2，而该第二值为3。
22.如权利要求20所述的信号传输方法，其中该中频信号的产生方法包含将该第二振荡信号的同相分量乘以该传送基频信号的同相分量，以产生一第一准中频信号；将该第二振荡信号的正交分量乘以该传送基频信号的正交分量，以产生一第二准中频信号；以及将该第一和第二准中频信号相减以产生该中频信号。
23.如权利要求20所述的信号传输方法，其中该第一和第二射频信号的产生步骤包含将该第一振荡信号的同相分量或正交分量乘以该中频信号以产生一合成射频信号；以及将该合成射频信号过滤以选择其中的对应分量做为该第一或第二射频信号。
24.如权利要求20所述的信号传输方法，其中该中频信号的产生步骤包含(a)将该传送基频信号的同相分量乘以该第二振荡信号的同相分量；(b)将该传送基频信号的正交分量乘以该第二振荡信号的正交分量；(c)将该传送基频信号的同相分量乘以该第二振荡信号的正交分量；(d)将该传送基频信号的正交分量乘以该第二振荡信号的同相分量；将步骤(a)和(b)的结果相加以产生一第一准中频信号；以及将步骤(d)和(c)的结果相减以产生一第二准中频信号。
25.如权利要求24所述的信号传输方法，其中该第一和第二射频信号的产生步骤包含(e)将该第一准中频信号乘以该第一振荡信号的正交分量；(f)将该第二准中频信号乘以该第一振荡信号的同相分量；将步骤(e)和(f)的结果相加以产生该第一射频信号；以及将步骤(e)和(f)的结果相减以产生该第二射频信号。
26.如权利要求24所述的信号传输方法，其中产生该第一和第二射频信号的步骤包含(e)将该第一准中频信号乘以该第一振荡信号的同相分量；(f)将该第二准中频信号乘以该第一振荡信号的正交分量；将步骤(e)和(f)的结果相加以产生该第二射频信号；以及将步骤(e)和(f)的结果相减以产生该第一射频信号。
全文摘要
一种无线收发器包含一射频模块，可接收具有一第一频率的一第一射频信号，以及具有一第二频率的一第二射频信号，并利用一第一振荡信号选择性地将该第一或第二射频信号降频至一中频信号。一中频解调器利用一第二振荡信号将该中频信号降频至一同相基频信号和一正交基频信号。一合成器(synthesizer)根据一参考振荡信号产生该第一和第二振荡信号。该第一和第二振荡信号各包含一同相分量和一正交分量。其中该第一频率为该第一和第二振荡信号的频率和，而该第二频率为该第一和第二振荡信号的频率差。
文档编号H04B1/40GK1972136SQ20061014278
公开日2007年5月30日 申请日期2006年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者陈民, 施咏娴 申请人:联发科技股份有限公司