混频器结构的制作方法

专利名称：混频器结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混频器结构的设备、方法和系统。
技术背景
多标准或多频带接收机中的主要问题之一是对于每个频带存在不同的设计限制。 依赖于标准或应用，需要进行信道滤波。可以通过在金属氧化物半导体(MOS)无源混频器之前设置宽带低噪声放大器 (LNA)来实现支持多标准和或多种应用的宽带接收机。但是，通常来说，这种类型的宽带接 收机需要线性很强的射频(RF)前端，这在多种应用中是不可行和不切合实际的。这对于低 功率或便携应用尤为重要。对于宽带接收机的另一实际方法是通过使用开关121、122、123、131、132、133选 择混频器140之前的专用RF滤波器111、112、113，如图Ia所示。放大器110从天线105接 收信号，并且必须表示用于对所有频带的广播信号进行放大的宽带低噪声放大器110。因 此，由于需要覆盖较宽的频率范围，对于放大器110的设计需求非常高，例如对于相关线性 度匹配、噪声和频率。另外，RF开关121、122、123、131、132、133的使用可能导致过大的前端损耗，所述 过大的前端损耗可以使得接收机灵敏度退化和/或可以引起互调制失真。图Ib中示出了另一种多频带接收机结构，其中经由耦合元件160将天线105耦合 到两个滤波器171、172。放大器180是可切换的以便从与所述两个滤波器171、172相关联 的两个频带中选择一个。混频器190与可切换放大器180的输出相连。图Ib中所示的该方案示出了与图Ia的接收机结构类似的相同缺点，其中公共混 频器140、190必须设计用于针对线性度、匹配、噪声、频率等的最大需求接收机链。因此，不 能够实现每频带或应用的最优化接收机。另外，对于所有可能的条件，图Ia和图Ib中所示的方案示出了不能最优化公共混 频器140、190或RF开关核心的缺点。

发明内容
根据本发明的第一方面，描述了一种设备，包括与至少两个混频器频率相关联的 至少两个混频器单元，其中所述混频器单元的每一个包括第一输入，所述第一输入配置用 于接收待混频的至少一个输入信号，并且还包括至少一个放大器，其中所述至少一个放大 器的每一个与所述至少两个混频器单元中的至少两个不同混频器单元的至少两个输出相 连。根据本发明的第二方面，描述了一种方法，包括启用至少两个混频器单元中的至 少一个混频器单元，其中所述至少两个混频器单元与至少两个不同的混频器频率相关联， 所述混频器单元的每一个包括第一输入，所述第一输入配置用于接收待混频的至少一个输入信号；所述方法还包括；在所述至少一个被启用的混频器单元处将所述接收的至少一个 输入信号混频为至少一个输出信号，并通过至少一个放大器对所述至少一个输出信号放 大，其中所述至少一个放大器中的每一个与所述至少两个混频器单元中的至少两个不同混 频器单元的至少两个输出相连。根据本发明的第三方面，描述了一种系统，包括上述设备和射频单元，所述射频单 元 配置用于接收至少一个射频信号，其中所述射频单元与所述设备相连以便向所述设备提 供所述至少一个接收的射频信号。所述至少两个混频器单元中的第一混频器单元与第一混频器频率相关联，使得将 在所述第一混频器单元的第一输入处接收的输入信号与所述第一混频器频率混频。该第一 混频器频率可以由馈送到第一混频器单元的第二输入的相应本地振荡信号来提供，或者例 如，该第一混频器频率可以通过第一混频器单元内的频率合成器来产生。第一混频器单元还包括输出，所述输出配置用于响应于所述至少一个输入信号和 第一混频器频率来提供至少一个输出信号。所述至少两个混频器单元的第二混频器单元与第二混频器频率相关联，使得在所 述第二混频器单元的第一输入处接收的输入信号与所述第二混频器频率混频。与上述第一 混频器单元有关的说明也适用于第二混频器单元，即第二混频器单元的输出配置用于响应 于第一输入处的至少一个输入信号和所述第二混频器频率来提供至少一个输出信号。这同 样适用于任意另外的混频器单元。所述至少两个混频器单元的每一个可以表示任意适当的混频器配置。例如，所述 混频器配置可以表示单一或均衡的混频器、镜像抑制混频器(Image Rejection mixer)、谐 波抑制混频器等等。另外，可以将不同的混频器配置用于至少两个混频器单元。在所述至少两个混频器单元的任意第一输入处接收到的至少一个输入信号可以 表示至少一个射频(RF)信号。所述至少一个输入信号可以耦合自所述射频单元，所述射频 单元可以包括至少一个天线和其他RF部件。例如，可以选择所述第一混频器频率以便将所 接收的RF信号在第一混频器单元的输出处混频到中频(IF)输出信号中。第二混频器频率与第一混频器频率不同。例如，所述第一和第二混频器频率的每 一个可以与不同的射频频带相关联。因此，所述设备可以用于多标准或多频带接收机、或者 用于不同的应用。另外，可以选择第一和第二混频器频率，使得可以通过第一混频器单元将 与第一 RF频带相关联的、在第一混频器单元的第一输入处的第一 RF信号与第二混频器单 元的第一输入处的第二 RF信号实质上相同的IF频带混频，所述第二 RF信号与第二 RF频 带相关联。例如，可以选择至少两个不同混频器频率中的任意，使得与特定RF频带相关联的 相应混频器单元将接收到的RF信号下转换到实质上相同的IF域。所述至少一个放大器中的每一个与所述至少两个混频器单元中的至少两个不同 混频器单元的至少两个输出相连。因此，可以将所述至少一个放大器记为至少一个公共放 大器，其中所述至少一个公共放大器中的每一个与至少两个不同的混频器单元相连。例如，第一混频器单元的输出和第二混频器单元的输出均与所述至少两个放大器 的一个公共放大器相连。例如，可以将总线或布线(wireline)用于将至少两个混频器单元 的输出与所述至少一个放大器相连，使得所述至少一个放大器中的每一个与所述至少两个混频器单元中的至少两个不同混频器单元的至少两个输出相连。例如，可以通过与所述至少一个放大器相连的至少两个混频器单元中的多个来覆盖待接收的多个不同频带。所述至少一个放大器可以表示跨导放大器、负反馈放大器或任 意其他合适的放大器。根据本发明的设备示出如下优点可以针对相应频带来优化所述至少两个混频器 单元中的每个混频器单元，并且可以针对实质上相同的IF频带优化所述至少一个放大器。因此，例如尽管只使用至少一个公共放大器，也可以针对相应频带或应用来优化 包括所述至少混频器单元的一个混频器单元和所述至少一个公共放大器在内的任意接收 机链。因此，根据本发明的设备能够针对性能和功率消耗来优化每个频带。另外，例如，所述至少一个放大器可以在输入表现为虚拟地的零IF(ZIF)或低IF 情况下进行操作。因此，对于混频器单元和至少一个放大器之间的连线不存在高频限制，从 而当共享多个混频器单元时，可以期待信号性能没有劣化。例如，第一混频器单元的第一输入处的至少一个输入信号可以等于至少一个另外 混频器单元的第一输入处的至少一个输入信号。例如公共多频带或宽带天线可与所述至少 两个第一输入相连以便提供宽带RF信号。另一方面，例如第一混频器单元的第一输入可以与提供第一 RF信号的第一天线 或任意其他元件相连，并且至少一个另外混频器单元的第一输入可以与提供至少一个另外 RF信号的至少一个另外天线或任意其他元件相连。这示出了以下优点可以针对与相应混 频器单元相关联的相应RF频带来优化所述天线或RF元件的每一个。例如，至少两个混频器单元的每一个可以配置用于被启用或禁用。因此，可以启用 至少两个混频器单元中与所需频带相对应的所需混频器单元，而禁用其余混频器单元。因 此，可以将所述设备用于多频带接收机或配置用于处理不同输入频率的不同应用。另外，作为典型替换，也可以通过将开启相应所需混频器单元的相应输入和关闭 其他混频器单元的其余输入来实现所需频带的选择。例如，所述至少一个混频器单元可以配置用于输出实信号或复信号，例如复信号 表示的I-分量和Q-分量。根据本发明的实施例，所述至少一个放大器表示至少一个跨导放大器。所述至少一个跨导放大器可以表现出低输入和低输出阻抗，并且可以用于将所述 至少两个混频器单元从所述至少一个放大器后面放置的电路断开。可以将实现低欧姆输入 的任意适当负反馈放大器用于实现所述至少一个跨导放大器。根据本发明的实施例，所述设备包括总线，以便将所述至少一个放大器与所述至 少两个混频器单元的所述至少两个输出相连。所述总线可以包括至少一个布线。所述总线可以是所述设备的核心的一部分，使 得可以将另外的混频器单元与所述总线相连。根据本发明实施例，所述总线包括低通滤波器单元。该低通滤波器可以与总线或布线相连，以便滤除不需要的或高频信号。例如，该高 通滤波器单元可以连接在总线和地之间，也可以使用任意其他合适的结构。作为示例，可以 将在总线的布线和地之间连接的至少一个电容器用作低通滤波器。
例如，在所述放大器表示跨导放大器的情况下，所述低通滤波器单元确定实质上 将注入到虚拟接地节点的所有高频电流滤除，并且不会将其转换为电压(参见细节部分)。该高通滤波可以能够分离包括混频器单元的输入结构的设计和至少一个放大器 的设计。现在可以针对非常高频率下的操作来优化该输入结构，同时可以针对中频或低频 操作来设计放大器。
根据本发明的实施例，将所述至少两个混频器单元中的至少一个配置用于被启用 或禁用。例如，所述设备可以与控制逻辑相连，以便根据待接收和下转换的所需频带来启 用所述至少两个混频器单元中的一个。另外，并没有确切地限制必须启用一个混频器单元并且禁用其余混频器单元。例 如，两个或更多混频器单元可以并行工作。作为示例，在同时启用具有不同类型、拓扑、相位 或占空比的多个混频器单元的情况下，可以用附加电路区域实现新的混频器功能。这也可 以实现更少的开关和驱动器。根据本发明实施例，所述至少两个混频器单元的每一个包括第二输入，所述第二 输入配置用于接收至少一个本地振荡信号，其中至少一个本地振荡信号与所述至少两个不 同混频器频率中的一个相关联。例如，可以在多相位表示中向相应混频器单元提供与所述至少两个不同混频器频 率中的一个相关联的所述至少一个本地振荡信号，其中该多相位表示可以依赖于混频器单 元的类型。根据本发明的实施例，所述至少两个混频器单元的至少一个混频器单元和所述至 少一个混频器单元的与所述第二输入相连的驱动器相关联，所述驱动器配置用于向相应混 频器单元提供所述至少一个本地振荡信号。例如，第一驱动器与第一混频器单元的第二输入相连，以便提供与第一混频器频 率相关联的至少一个本地振荡信号。另外，可以经由相应混频器单元的第二输入将任意另外的混频器单元与另外的驱 动器相连，以便向所述另外的驱动器提供相应的至少一个振荡信号。因此，可以相对于相应混频器频率优化每一个驱动器，即相对于相应的本地振荡 频率。例如，驱动器和相关联混频器单元之间的距离应该较小，以便最小化布线的电容效应。由于混频器单元和相应驱动器均与相同的振荡频率相关联，这使得能够成对地优 化混频器单元和相应驱动器。根据本发明的实施例，所述驱动器配置用于启用和禁用相应混频器单元。 例如，当使用驱动器和相应混频器单元之间的dc耦合时，可以通过静态DC驱动来 实现这种启用和禁用。另外，例如可以使用驱动器和相应混频器单元之间的附加控制线来 启用和禁用相应驱动器，例如通过ac耦合。通过相应驱动器对混频器单元的启用和禁用示出了以下优点不需要附加的开关 来启用和/或禁用混频器单元、并且将其功能从混频器单元改变为开关。例如，这使得能够 无需附加开关就可以将两个混频器单元与单个的RF输入并行放置。例如，所述至少一个混频器单元的每一个与一个驱动器相连，其中所述驱动器配置用于禁用和启用相应混频器单元。根据本发明的实施例，所述驱动器利用控制线与相应混频器单元相连，以便启用 和禁用所述混频器单元。根据本发明的实施例，所述驱动器经由直流或dc耦合与相应混频器单元相连，以 便启用和禁用所述混频器单元。根据本发明的实施例，所述设备包括至少两个检测单元，其中所述检测单元中的 每一个配置用于感测与来自所述至少两个混频器单元的一个混频器单元相关联的至少一 个本地振荡信号，以便检测所使用的混频器单元。根据本发明的实施例，所述设备包括与所述至少两个混频器单元的所述第一输入 中的至少一个输入相连的至少一个预放大器。例如，所述至少一个预放大器中的至少一个可以与特定射频频带相关联，并且 可 以与所述至少两个混频器单元中的一个相连，其中所述一个混频器单元还与所述特定射频 频带相关联，并且配置用于将接收的所述射频频带的射频信号混频到所述IF域。因此，所 述至少一个预放大器中的至少一个可以表示窄带预放大器。这使得能够针对特定射频频带 优化所述窄带预放大器。另外，与宽带预放大器相比，所述窄带预放大器的使用能够简化线 性预放大器的设计。另外，可以将所述至少一个预放大器中的至少一个直接放置在相应混频器单元之 前。这样，可以改善高频特性。例如，所述至少一个预放大器可以表示低噪声放大器(LNA)。根据本发明的实施例，所述至少一个预放大器中的至少一个预放大器表示宽带预 放大器，并且与所述至少两个混频器单元的所述第一输入中的至少两个相连。例如，所述至少一个预放大器可以与至少两个射频频带相关联，并且所述第一输 入中的至少两个限定了所述至少两个混频器单元的公共宽带输入。根据本发明的实施例，所述设备包括与所述至少两个混频器单元的所述第一输入 中的至少一个输入相连的至少一个滤波器。例如，所述至少一个滤波器中的至少一个可以与特定射频频带相关联，并且可以 与所述至少两个混频器单元的一个输入相连，其中所述一个混频器单元还与所述特定射频 频带相关联，并且配置用于将接收的所述射频频带的射频信号混频到IF域。这样，可以针 对所述特定频带优化所述至少一个滤波器中的至少一个。根据本发明的实施例，所述至少一个滤波器的至少一个表示带通滤波器。例如，所述至少一个带通滤波器与特定射频频带相关联，使得可以根据特定射频 频带向与所述带通滤波器相连的混频器单元提供已滤波的RF信号。这可以减小来自所述 特定射频频带中的频率的干扰效应。根据本发明的实施例，所述至少两个混频器单元表示提供具有第一和第二分量的 复信号表示的混频器单元，其中所述至少一个放大器包括第一放大器，所述第一放大器和 所述复混频器单元的与所述第一分量相关联的至少两个输出相连，所述至少一个放大器包 括第二放大器，所述第二放大器和所述复混频器单元的与所述第二分量相关联的至少两个 输出相连。例如，所述复信号表示可以是复IQ-信号表示，其中第一分量可以表示I分量，第二分量可以表示Q分量，每个混频器单元具有I输出和Q输出。这样，例如在混频器单元的输出是配置用于输出第一输出信号和反相第一输出信号的差分输出的情况下，每一个混频器单元可以配置用于输出I信号、反相I信号、Q信号 和反相Q信号。因此，第一放大器可以用于在IF域中放大I表示，其中该第一放大器与至少两个 混频器单元的I输出相连。第二放大器可以用于在IF域中放大Q表示，其中该第二放大器 与至少两个混频器单元的Q输出相连。在这种典型情况下，可能需要四条公共总线来驱动 第一和第二放大器。必须理解的是可以使用任意其他复信号表示，并且还必须理解的是，由于还可以 使用其他任意信号表示，信号表示并非局限于差分信号。根据本发明的实施例，所述至少两个混频器单元中的至少一个混频器单元表示镜 像抑制混频器。例如，所述镜像抑制混频器可以具有双倍均衡结构，其中所述混频器包括配置用 于接收高频信号的两个输入，并且所述混频器包括配置用于输出下转换信号的两个输出。 所述混频器可以包括配置用于被馈入本地振荡信号的两个另外输入。该双倍均衡结构可以示出以下优点可以抵消晶体管的共模dc偏置信号和非线 性。根据本发明的实施例，所述至少两个混频器单元中的至少一个混频器单元表示谐 波抑制混频器。依赖于所需频带，可以选择谐波抑制混频器以便避免RF信号与不希望的本地振 荡谐波混频。另外，可以将至少一个镜像抑制混频器和/或至少一个谐波抑制混频器和/或至 少一个其他混频器的组合用于实现所述至少两个混频器单元。根据本发明的实施例，所述至少一个放大器中的至少一个的至少一个放大器参数 是可调的。该至少一个可调放大器参数可以用于补偿不同混频器单元的不同特性和由不同 混频器类型引起的布线连接拓扑，和/或依赖于所选择的频带与不同信道带宽或其他可变 特性相一致，其中当在不同混频器单元之间切换时可能出现所述不同特性。例如，可以依赖 于当在不同混频器单元之间切换时的要求来改变滤波器特性或其他参数。例如，可以通过至少一个可调反馈电阻器和/或电容器来实现所述可调放大器参 数。根据本发明的实施例，所述至少一个输入信号表示射频信号，并且所述至少两个 不同的混频器频率与多频带接收机的至少两个频带相关联。例如，本发明可以用于任意多频带或多标准接收机，例如，可以用于在移动和便携 设备上实现用于数字电视接收的全功能单芯片硅前端。根据本发明的实施例，所述至少两个混频器单元表示下转换器混频器单元，并且 所述至少一个放大器表示中频(IF)放大器。因此，例如这可以示出以下优点可以针对相应频带优化每个混频器单元，并且可 以针对实质上相同的IF频带来优化至少一个放大器，因此，尽管使用所述至少一个公共放大器，仍可以针对相应频带或应用来优化包括混频器单元和放大器在内的每个接收机链。 因此，本发明能够针对性能和功率消耗来优化每一个频带。另外例如，当所述至少一个放大器中的反馈网络是通过所述至少一个可调反馈电 容器可编程的时，所述至少一个放大器可以是对于不同IF频带可调的。因此，本发明也可 以用于要求不同滤波器传递函数的多标准。另外所述至少一个放大器可以在输入表现为虚拟地的零IF(ZIF)或低IF的情况 下工作。这样，对于混频器单元和放大器之间的布线不存在高频限制，由此当共享混频器单 元时可以期待信号性能没有劣化。参考随后所附详细描述，本发明的这些和其他方面将是清楚和容易说明的。上述 本发明及其典型实施例的特征应该理解为也被彼此的所有可能组合中公开。


图中示出了图Ia 现有技术设备的说明；图Ib 另一现有技术设备的说明；图2a 根据本发明的设备的第一典型实施例的说明；图2b 根据本发明的设备的第二典型实施例的说明；图3a 配置用于本发明使用的典型混频器的说明；图3b 配置用于本发明使用的典型放大器的说明；图4a 根据本发明的设备的第三典型实施例的说明；图4b 根据本发明的设备的修改第三典型实施例的说明；图5a 根据本发明的设备的第四典型实施例的说明；图5b 根据本发明的设备的第五典型实施例的说明；图6a 根据本发明的设备的第六典型实施例的说明；图6b 根据本发明的设备的第七典型实施例的说明；图6c 根据本发明的设备的第八典型实施例的说明；图7 根据本发明的典型方法的流程说明。
具体实施例方式在本发明的以下详细描述中，将在混频器结构的环境中描述本发明的典型实施 例。图2a示出了根据本发明的设备200的第一典型实施例的说明。设备200包括第一混频器单元221和第二混频器单元222。第一混频器单元221和 第二混频器单元222中的每一个均包括配置用于接收至少一个输入信号的输入201、202。第一混频器单元221与第一混频器频率相关联，使得在第一输入201处接收的输入信号与所述第一混频器频率混频。该第一混频器频率可以由被馈送至第一混频器单元 221的第二输入211的相应本地振荡信号来提供，或者，例如该第一混频器频率可以由第一 混频器单元221内的频率合成器(图2a中未示出)产生。第一混频器单元221还包括输 出231，所述输出231配置用于响应于第一输入201处的所述至少一个输入信号和第一混频器频率来提供至少一个输出信号。第一和第二混频器单元221、222中的每一个可以表示任意适当的混频器结构。例如，所述混频器结构表示单一或均衡的混频器、镜像抑制混频器、谐波抑制混频器等等。另 夕卜，也可以将不同的混频器结构用于混频器单元221、222。在第一输入201处接收的至少一个输入信号可以表示至少一个射频(RF)信号。例 如，可以选择所述第一混频器频率，以便将接收的RF信号混频到第一混频器单元221的输 出231处的中频(IF)输出信号中。第二混频器单元222与第二混频器频率相关联，使得在第一输入202处接收的输 入信号与所述第二混频器频率混频。与上述第一混频器单元221有关的解释也适用于第二 混频器单元222，即，输出232配置用于响应于输入202处的至少一个输入信号和第二混频 器频率来提供至少一个输出信号。可选的，第二混频器单元222可以包括第二输入212，以 便接收与第二混频器频率相对应的本地振荡信号。第二混频器频率与第一混频器频率不同。例如，所述第一和第二混频频率的每一 个可以与不同的射频频带相关联。因此，可以在多标准或多频带接收机中使用所述设备 200，或者将所述设备200用于不同的应用。另外，可以选择第一和第二混频器频率，以便将 输入201处与第一 RF频带相关联的第一 RF信号通过混频器单元221与输入202处与第二 RF频带相关联的、实质上相同的IF频带作为第二 RF信号进行混频。第一混频器单元221的输出231和第二混频器单元222的输出232与放大器240 的输入241相连。因此，放大器240与两个不同混频器单元221、222的至少两个输出231、 232相连。因此，可以将放大器240记作公共放大器240，所述公共放大器240与第一混频 器单元221和第二混频器单元222均相连。如图2a中示意性示出，可以将总线或布线270用于将混频器单元221和222的输 出231、232与放大器240相连。图2a中所示的该第一典型实施例只包括第一和第二混频 器单元221、222，但是可以将多于两个混频器单元与总线或布线270相连。因此例如，可以通过经由总线270与放大器240相连的至少两个混频器单元221、 222中的多个来覆盖待接收的多个不同频带。例如，所述放大器240可以表示跨导放大器或负反馈放大器。另外，例如所述设备200可以示出以下优点可以针对每个频带优化每个混频器 单元221、222，以及可以针对实质上相同的IF频带优化公共放大器240。因此，尽管只使 用一个公共放大器240，可以针对相应频带或应用来优化包括第一混频器单元221和放大 器240的第一接收机链和包括第二混频器单元222和放大器240的第二接收机链。因此， 根据本发明的设备200能够针对性能或功率消耗来优化每个频带，其中与宽频率混频器相 比，降低了每个混频器单元221、222与线性度、阻抗、匹配、噪声和频率有关的要求。另外，例如所述放大器240可以工作于输入表现为虚拟地的零IF(ZIF)或低IF。 因此，对于混频器单元221、222和放大器240之间的布线270没有高频限制，从而当共享多 个混频器单元221、222时，期待信号性能不会劣化。可选地，所述设备200可以包括与总线或布线270相连的低通滤波器单元(图2a 中未示出)，以便滤除不需要的信号或高频信号。例如，该低通滤波器可以连接在总线或布 线270和地之间，还可以使用任意其他合适的结构。作为示例，也可以将连接在总线或布线270和地之间的至少一个电容器作为低通滤波器。例如，在所述放大器表示跨导放大器240 的情况下，所述至少一个电容器确信将注入到虚拟接地节点的实质上全部高频电流滤除， 并且不会将其转换为电压。混频器单元221、222和地之间的低通滤波以及放大器240的设计可以改善性能， 并且能够分离包括混频器单元221、222的输入结构的设计和放大器240的设计。现在可以 针对非常高频率时的操作优化输入结构，而针对中频或低频操作来设计放大器。
例如，第一混频器单元221的输入201处的至少一个输入信号可以等于第一混频 器单元222的输入202处的至少一个输入信号。例如，公共多频带或宽带LNA或天线可连 接至输入201和202两者，以便提供宽带RF信号。另一方面，例如第一混频器单元221的 输入201可连接至第一天线(LNA或滤波器)，以及第二混频器单元222的输入202可连接 至第二天线(LNA或滤波器)。这示出以下优点可以针对与相应混频器单元相关联的相应 RF频带来优化第一和第二天线两者。例如，第一混频器单元221和第二混频器单元22的每一个可以配置用于被启用或 禁用。因此，可以启用第一和第二混频器单元221、222中与所需频带相对应的所需混频器 单元，而禁用其余混频器单元。因此，可以将所述设备200用于多频带接收机，或者用于配 置用于处理不同输入频率的不同应用。另外，作为典型替换，可以通过开启相应所需混频器单元的相应输入201、201以 及关闭其他混频器单元的其余输入来实现所需频带的选择。图2b示出了根据本发明的设备200’的第二典型实施例。该第二典型实施例基于 图2a中所示的第一典型实施例。因此，相对于设备200的上述解释和优点也适用于根据第 二典型实施例的设备200’。混频器单元221、222中的每一个均与用于提供相应混频器频率的自身驱动器 251,252相关联。例如，第一驱动器251与第一混频器单元221的第二输入211相连，以便 提供与第一混频器频率相关联的至少一个本地振荡信号；以及第二驱动器252与第二混频 器单元222的第二输入212相连，以便提供与第二混频器频率相关联的至少一个本地振荡信号。因此，可以相对于相应混频器频率、即相对于相应的本地振荡频率来优化驱动器 251、252的每一个。例如，驱动器251、252和相关联混频器单元221、222之间的距离应该较 小，以便最小化布线电容效应。另外，通过相应驱动器251、252禁用和启用混频器单元221、222。例如，这可以当 在驱动器251、252和相应混频器单元221、222之间存在dc耦合、并且在驱动器251、252的 输入节点处提供静态驱动从而禁用混频器单元时实现。另外，例如可以将位于驱动器251、 252和相应混频器单元221、222之间的附加高欧姆控制线(图2b中未示出)用于启用和禁 用相应驱动器251、252。如图4b中所示的修改第三实施例所示意性解释的，在驱动器252、 252和相应混频器单元221、222之间使用AC耦合(在驱动器和混频器单元之间放置电容 器)的情况下，这种禁用方式是必要的。通过驱动器251、252的这种启用和禁用混频器单元221、222示出了以下优点不 需要附加的开关来启用和/或禁用混频器单元221、222，并且将其功能从混频器单元221、 222改变为开关。例如，这允许无需附加开关，就可以将两个混频器单元221、222与单个RF输入并行放置。相对于第一和第二典型实施例的解释和优点也适用于本发明的另外典型实施例。图3a示出了配置用于本发明使用的典型混频器300的说明。该混频器300表示 双均衡金属氧化物半导体(MOS)无源下转换混频器，并且可以用于根据本发明设备的任意 混频器单元。根据双均衡结构，混频器300包括两个输入301、302和两个输出321、322，所述两 个输入配置用于接收高频信号，并且两个输出配置用于输出下转换信号。输入311、312配 置用于被馈入本地振荡信号。混频器300的双均衡结构示出了以下优点可以抵消晶体管的共模dc偏置信号和 非线性。例如，根据本发明的混频器单元可以包括图3a中所示的一个或多个这种混频器 300，也可以应用任意其他合适的混频器单元。
图3b示出了配置用于本发明使用的典型放大器350。该放大器350表示具有两 个输入351、352的跨导放大器，由此例如该放大器350可以用于均衡系统。当然，可以将任 意其他合适的放大器用于本发明，例如具有一个输入或多个输入的放大器。该跨导放大器 350表现出低输入阻抗和低输出阻抗。通过至少一个反馈元件361、362将第一输出381连接回第一输入，其中，例如该至 少一个反馈元件361、362可以表示图3b所示的电阻器361和电容器362。电阻器361可以 用于相对于输入351和输出381来影响放大器350的增益，并且可以将可选电容器362用 于引入低通滤波。例如，电阻器362可以是可调的，以便改变放大器增益。另外，例如电容 器361可以是可调的以便改变放大器带宽。给予与第一输入351和第一输出381相关联的至少一个反馈元件361、362的解释 和优点也适用于与第二输入352和第二输出381相关联的至少一个反馈元件371、372。图4a示出了根据本发明的设备400的第三典型实施例的说明。该第三典型实施例基于图2b中所示的第二典型实施例。所述设备400包括至少 两个混频器单元421、422和放大器440。所述至少两个混频器单元421、422中的每一个均 包括至少一个混频器，并且所述至少两个混频器单元的每一个配置用于接收至少一个输入 信号。例如，所述输入信号的每一个可以由对称信号或均衡信号表示，其中每个信号可以具 有第一分量和第二分量。例如第二分量可以表示反相的第一分量。因此，例如可以将第一 射频信号的第一分量耦合至第一混频器单元421的输入411，并且将所述第一射频信号的 反相第一分量作为第二分量耦合至输入412。相应地，第二混频器单元422的输入415、416 可以配置用于接收待混频的第二射频信号的第一和第二分量。例如，图3a中所示的混频器300可以用于所述至少两个混频器单元421、422，还可 以应用任意其他合适的混频器。混频器中的任一个可以配置用于接收多于一个的待混频输 入信号，如图3a中虚线所示。因此，驱动器451、452的每一个可以配置用于向相应混频器 单元421、42提供至少一个本地振荡信号。至少两个混频器单元421、422两者共享公共放大器440，其中所述至少两个混频 器单元421、422通过总线或公共IF信号线470与放大器440相连。总线或公共IF信号线 470的尺寸可以依赖于混频器单元421、422的拓扑和信号类型。例如，在混频器单元的输出表示复IQ输出的情况下(图4未示出)，代替图4所示的驱动一个IF放大器440的两个公 共总线470，，需要四个公共总线470来驱动两个IF放大器。可以通过图3b中所示的放大器350来实现放大器440，也可以应用任意其他合适 的放大器。另外，如参考图2中所示第二实施例所述，混频器单元421、422的每一个均可以通 过相应驱动器451、452被禁用。例如，在使用图3a中所示混频器300的情况下，可以通过 在全部选通(gate)上提供恒定的低选通电压来禁用该混频器300。被关闭的混频器单元和 驱动器不消耗功率，并且不会影响有源混频器链的性能，即，在选定频带中的相应混频器单 元和放大器440的性能。因为在信号路径中不包括另外的开关元件，不会出现性能劣化。应该注意的是，本发明允许混频器单元421、422、公共IF信号线470、驱动器451、 452、和放大器440与诸如附加滤波器单元或低噪声放大器类似的其他任意元件的各种组
I=I ο
图4b示出了根据本发明的设备400’的修改第三典型实施例的说明。该修改第三 典型实施例基于图4a中所示的第三典型实施例。因此，所述第三典型实施例的所有解释也 适用于该修改第三实施例。该修改第三典型实施例包括在驱动器451、452和相应混频器单元421、422之间通 过电容器实现的AC耦合。附加高欧姆控制线位于驱动器451、452和相应混频器单元421、 422之间，其中这些控制线的每一个均包括输入453、454，以便启用和禁用相应混频器单元 421、422。通过所述控制线控制混频器单元421、422的这种方式可以用于根据本发明实施 例的设备的任意其他典型实施例。图5a示出了根据本发明的设备500的第四典型实施例的说明。设备500基于图4中所示的设备400，并且针对复信号表示，因此将四个公共IF信 号线570用于向第一公共放大器440提供给I信号表示以及向第二公共放大器445提供Q 信号表示。因此，第一放大器440的第一输出441在IF域输出下转换放大的I信号表示， 并且第一放大器440的第二输出442在IF域输出下转换放大反相的I信号表示。相应地， 第二放大器445的第一输出446在IF域中输出Q信号表示，并且第二放大器445的第二输 出457在IF域输出反相的Q信号表示。为了在混频器单元521、522处提供复IQ输出，驱动器551、552中的每一个在其输 入555、556处配置有四个本地振荡信号。输入555处的四个本地振荡信号与第一混频器单 元521的第一混频器频率相关联，以及输入556处的四个本地振荡信号与第二混频器单元 522的第二混频器频率相关联。如果需要信道滤波，与第一混频器单元521的输入511相连的元件561可以表示 带通滤波器561，与第二混频器单元522的输入515相连的元件562也可以表示带通滤波器 562。例如，第一带通滤波器561可以配置用于接收输入565处的第一 RF信号，并根据与第 一混频器单元521相关联的第一射频频带来对第一 RF信号进行滤波；以及第二带通滤波器 562可以配置用于接收输入566处的第二 RF信号，并根据与第二混频器单元522相关联的 第二射频频带来对该第二 RF信号进行滤波。这样，可以通过带通滤波器561、562和可切换混频器单元521、522将每个射频频 带相隔离。可以将每个带通滤波器561、562直接放置在具有其自身本地振荡驱动器551、552的相应混频器单元521、522之前。另外，例如元件561、562中的至少一个可以表示配置用于放大接收到的RF信号的 低噪声放大器(LNA)。该至少一个LNA还可以直接放置在相应混频器单元521、522之前。 这样，所述至少一个可选LNA 561、562可以表示窄带预放大器。这使得能够针对特定射频 频带对所述窄带预放大器进行优化。另外，与宽带预放大器相比，窄带预放大器的使用能够 简化线性预放大器的设计。图5a中所示的设备500示出了根据本发明的设备的两个频带实现，但是必须应该 理解的是 当需要时可以添加更多的频带。另外，设备500的混频器单元521、522表示镜像 抑制混频器，例如通过使用图3中所示混频器300两次(在选通处(gate)输入相同但具有 90°相移的信号)，必须应该理解的是可以将任意其他类型的混频器类型用于所述混频器 单元521、522。这也适用于图4中所示第三典型实施例的混频器单元421、422。图5b示出了根据本发明的设备500’的第五典型实施例的说明，其中该设备500’ 实质上基于根据第四典型实施例的设备500。与第四典型实施例相反，设备500’包括用于所有混频器单元521、522的公共宽带 输入510。配置用于接收RF信号的LNA 560可以与所述公共宽带输入510相连，从而向第 一混频器单元521的第一输入511和第二混频器单元522的第一输入515 二者均提供RF信号。例如，与第四典型实施例相比，所述至少两个混频器单元521、522可以具有不同 的设计限制或参数，但是混频器拓扑实质上仍然相同。图6a示出了根据本发明的设备600的第六典型实施例的说明。在第六实施例中，将混频器结构配置为宽带接收机中的多接收机，与根据第五实 施例的设备500’类似。这样，公共LNA 660可以与设备600的宽带输入610相连。设备600包括不同类型的混频器单元621、622，其中第一混频器单元621表示谐波 抑制混频器单元621，以及第二混频器单元622表示镜像抑制混频器单元622。第一混频器 单元621和第二混频器单元622可以并行放置。依赖于所需频带，可以选择谐波抑制混频器单元621，以便避免将RF信号与不需 要的LO谐波混频。第一驱动器651的输入655配置用于接收针对谐波抑制混频器单元622 的多相位LO信号。第二驱动器652及其输入656可以与第五实施例中的相同。另外，第一跨导放大器640和/或第二跨导放大器645可以包括可调反馈电阻器 641、641，、648、648，。这样，可以通过改变IF放大器640、641的反馈阻抗来最小化由于不 同混频器类型导致的第一混频器单元621和第二混频器单元622和/或布线670的拓扑的 不同特性，这可以在混频器单元621、622之间切换时发生。例如，可以依赖于需求改变增益 或其他参数。例如电阻器641、641，、648、648，可以是逐步可变的或恒定的。如已经参考前述实施例所述的，当需要时，也可以利用更多和/或不同的混频器 单元来扩展该第六典型实施例。图6b示出了根据本发明的设备600’的第七典型实施例的说明，其中该第七典型 实施例实质上基于图6a中所示的第六典型实施例和图5a中所示的第四典型实施例。设备600’包括多个输入611、615以及与第四实施例的元件561、562类似的多个 RF元件661、662。因此，相对于元件561、562的上述解释也适用于RF元件661和662。
图6c示出了根据本发明的设备600”的第八典型实施例的说明，表示根据第六或第七实施例和图5a中所示第五实施例的多混频器设备的组合。在第七典型实施例中，三个多混频单元621、622、522经由公共IF线670与公共放 大器640、641相连。输入610配置用于接收与第一和/或第二 RF频带相关联的RF信号， 其中可以通过第一混频器单元621处理第一 RF频带，以及通过第二混频器单元622处理第 二 RF频带，另外的输入515配置用于接收与第三RF频带相关联的RF信号。因此，可以启 用三个混频器单元621、622、522中的一个，以便处理和下转换相应的RF频带。应该注意的是，可以将前述典型实施例的混频器结构的组合及其变体用于根据本 发明的另外典型实施例。另外，对于必须启用一个混频器单元而禁用其余混频器单元没有确切的限制。例 如，两个或更多混频器单元可以并行工作。作为示例，在同时启用具有不同类型、拓扑、相位 或占空比的多个混频器单元的情况下，无需附加电路就可以实现新混频器功能。这也实现 更少的开关和驱动器。图7示出了根据本发明的方法的典型实施例的流程图。该方法可以应用于根据本方面的任意前述典型实施例。可选地，在步骤710，启用所述至少两个混频器单元中的至少一个，并且禁用其余 混频器单元。例如，如前所述，启用与待接收的特定射频频带相关联的混频器单元。然后，在步骤720，根据相关联的混频器频率，将在所述至少两个混频器单元中的 至少一个(例如在启用的混频器单元)处接收的射频信号与至少一个输出信号进行混频。在步骤730，通过所述至少一个放大器对所述至少一个输出信号进行放大，其中所 述至少一个放大器的每一个与所述至少两个混频器单元中的至少两个不同混频器单元的 至少两个输出相连。已经通过典型实施例描述了本发明。应该理解的是存在对于本领域普通技术人 员而言显而易见、并且在不脱离所付权利要求的范围和精神的情况下可以实现的替换和变 体。另外，本领域普通技术人员应该清楚的是，在以上描述中存在的示意性方框图、流 程图和算法步骤可以至少部分地在硬件和/或计算机软件中实现，其中这种实现依赖于方 框图、流程步骤和算法步骤的功能以及各个设备利用设计限制在硬件或软件中实现的逻辑 块、流程步骤和算法步骤实现的程度。例如，所存在的逻辑块、流程步骤和算法步骤可以在 一个或更多数字信号处理器中、专用集成电路、现场可编程门阵列或其他可编程器件中实 现。计算机软件可以存储在多种电学、磁学、电磁学、光学类型的存储介质中，并且可以通过 诸如微处理器之类的处理器读取和执行。为此目的，可以将处理器和存储介质与交换信息 相连，并且所述存储介质可以包括在处理器中。
权利要求
一种设备，包括与至少两个不同混频器频率相关联的至少两个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)，其中所述混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)的每一个均包括第一输入(201、202、411、412、415、416、511、515)，所述第一输入(201、202、411、412、415、416、511、515)配置用于接收待混频的至少一个输入信号；以及至少一个放大器(240、440、445、640、645)，其中所述至少一个放大器(240、440、445、640、645)的每一个均与所述至少两个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)中的至少两个不同混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)的至少两个输出(231、232)相连。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个放大器(240、440、445、640、645)表 示至少一个跨导放大器。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的设备，包括总线(270、470、570、670)，以便将所述 至少一个放大器(240、440、445、640、645)与所述至少两个混频器单元(221、222、421、422、 521、522、621、622)的所述至少两个输出相连。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述总线(270、470、570、670)包括低通滤波器单兀。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述至少两个混频器单元(221、222、 421、422、521、522、621、622)中的至少一个配置用于被启用和/或禁用。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其中所述至少两个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)的每一个包括第二输入(211、222)，所述第二输入(211、222) 配置用于接收至少一个本地振荡信号，所述至少一个本地振荡信号与所述至少两个不同混 频器频率中的一个相关联。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述至少两个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)中的至少一个混频器单元和所述至少一个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)的与所述第二输入(211,212)相连的驱动器(251、252、451、452、 551、552、651、652)相关联，所述驱动器(251、252、451、452、551、552、651、652)配置用于向 相应混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)提供所述至少一个本地振荡信号。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述驱动器(251、252、451、452、551、552、651、 652)配置用于启用和/或禁用相应混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述驱动器(251、252、451、452、551、552、651、 652)经由交流耦合与相应混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)相连，其中控 制线与所述交流耦合相连，以便启用和/或禁用所述混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备，包括至少一个预放大器(560、561、562、 660、661、662)，所述至少一个预放大器(560、561、562、660、661、662)与所述至少两个混频 器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)的所述第一输入(201、202、411、412、415、416、511、515)中的至少一个输入相连。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述至少一个预放大器(560、561、562、660、 661,662)中的至少一个预放大器表示宽带预放大器，并且与所述至少两个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)的所述第一输入(201、202、411、412、415、416、511、 515)中的至少两个相连。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备，包括与所述至少两个混频器单元(221、 222、421、422、521、522、621、622)的所述第一输入(201、202、411、412、415、416、511、515) 中的至少一个输入相连的至少一个滤波器(561、562、661、662)。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述至少一个滤波器(561、562、661、662)中的 至少一个表示带通滤波器(561、562、661、662)。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的设备，其中所述至少两个混频器单元(521、 522、621、622)表示提供复信号表示的混频器单元，所述复信号表示具有第一和第二分量， 其中所述至少一个放大器包括第一放大器(440、640)，所述第一放大器(440、640)和所述 复混频器单元的与所述第一分量相关联的至少两个输出相连，所述至少一个放大器包括第 二放大器(445、645)，所述第二放大器(445、645)和所述复混频器单元的与所述第二分量 相关联的至少两个输出相连。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的设备，其中所述至少两个混频器单元(221、 222、421、422、521、522、621、622)中的至少一个混频器单元(300、421、422、521、522、622) 表示镜像抑制混频器。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的设备，其中所述至少两个混频器单元(221、 222、421、422、521、522、621、622)中的至少一个混频器单元(651)表示谐波抑制混频器。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的设备，其中所述至少一个放大器(650、645)中 的至少一个的至少一个放大器参数是可调的。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的设备，其中所述至少一个输入信号表示射频信 号，并且所述至少两个不同混频器频率与多频带接收机的至少两个频带相关联。
19.根据权利要求1-20中任一项所述的设备，其中所述至少两个混频器单元(221、 222、421、422、521、522、621、622)表示下转换混频器单元，所述至少一个放大器(240、440、 445、640、645)表示中频放大器。
20.一种方法，包括启用(710)至少两个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)中的至少一个混频器单元，其中所述至少两个混频器单元(221、222、421、422、521、522、621、622)与至少 两个不同混频器频率相关联，所述混频器单元的每一个均包括配置用于接收至少一个输入 信号的第一输入；在所述至少一个被启用的混频器单元处将接收的至少一个输入信号混频(720)为至 少一个输出信号；通过至少一个放大器(240、440、445、640、645)对所述至少一个输出信号进行放大 (730)，其中所述至少一个放大器中的每一个与所述至少两个混频器单元(221、222、421、 422、521、522、621、622)中的至少两个不同混频器单元的至少两个输出相连。
21.—种系统，包括根据权利要求 1-19 中任一项所述的设备(200、400、400，、500、500，、600、600，、600，，)；以及射频单元，配置用于接收至少一个射频信号，其中所述射频单元与所述设备(200、400、400’、500、500’、600、600’、600”)相连， 以便向所述设备提供接收的所述至少一个射频信号。
全文摘要
本发明涉及一种设备、方法、系统，其中至少两个混频器单元与至少两个不同的混频器频率相关联，所述混频器单元的每一个均包括第一输入，所述第一输入配置用于接收待混频的至少一个输入信号，其中至少一个放大器与所述至少两个混频器单元相连，所述至少一个放大器的每一个均与所述至少两个混频器单元中的至少两个不同混频器单元的至少两个输出相连。
文档编号H03D7/16GK101842976SQ200880114365
公开日2010年9月22日 申请日期2008年10月28日 优先权日2007年11月5日
发明者莱昂纳德斯·H·M·海森, 让·范辛德伦 申请人:Nxp股份有限公司