专利名称：频率转换电路装置及具此电路装置之移动无线装置的制作方法
发明叙述本发明系相关于一种用于频率转换之电路装置，系相关于一种具有该电路装置的移动无线装置。
通常，为了将已传输以及已接收的信号自一基频转换至无线电频率，反之亦然，系会使用需要载波信号以用于该频率转换的频率混合器，而此载波信号系正常地由一振荡器，举例而言，一电压控制振荡器，而加以提供，然而，该振荡器系通常不会在该混合器所需的该载波频率，而是在一不同的频率进行振荡，因此，在该振荡器上由该传输频率所造成的反应系会受到降低。就此而言，用于该振荡器频率的频率转换系需要对于在该转换器中之低功率消耗以及低相位噪声多加所注意。
而实际上有用信号之频率转换器所需要之自该振荡器频率至该载体频率的该频道转换，其系，举例而言，由于该振荡器频率乃于一频率混合器中与其本身，可能是在相位位移之后，进行混合、或是与已自其衍生、已除降(divided down)、以及已过滤的一信号进行混合，因而可以达成，其中，该振荡器频率系可以使用整数频分比例(integerdivision ratios)而进行除降，而过滤该已经被除降之振荡器信号则是可以避免在该混合器之输出处、可能因为相对而言较高之谐波(harmonics)的混合而产生之不需要的信号分量。在此例子中，依据追随该传输器或接收器的设计，则在该混合器中所产生之用于调适该振荡器信号的影像频率系会由于已经利用一抑制该影像频率之架构的该混合器而受到破坏，然而，此抑制系大部分会取决于在该频率混合器中的配对容忍度(pairing tolerances)，而其系会依次对生产容忍度有高度需求，以及亦造成相对而较高之功率消耗、较差的相位噪声特质、以及为了生产整体而相当复杂之该频率转换器的一大面积需求。
文件DE 19710490 A1系载明一种包括两个频率混合器的的频率转换电路，其中，第一频率混合器系藉由一局部振荡器信号而增加一输入信号，并且，在频分之后，该局部振荡器信号系被供给至连接于该第一频率混合器之下游的第二频率混合器。
因此，本发明之一目的系在于载明一种用于频率转换的电路装置，以及具有该电路装置的一移动无线装置，而此系使得频率转换可以具有在该电路中之较低的功率消耗，以及一较小的芯片面积需求。
本发明系藉由一种用于频率转换的电路装置而达成该电路装置的目的，而该用于频率转换的电路装置系包括-一输入，其系用于供给处于一输入频率的一输入信号；-一输出，而在该输出系可以分接(tap off)处于取决于该输入频率之一输出频率的一输出信号；-一频率混合器，其系具有一连接至该电路装置之该输入的一第一输入，一第二输入，以及一耦接至该电路装置之该输出的输出；以及-一除频器，其系具有连接至该电路装置之该输出的一输入，以及具有耦接至该频率混合器之该第二输入的一输出，以达成供给处于一已除降(divided-down)之输出频率的一信号。
依照本发明的原则，一频率混合器系被用于一输入信号的频率转换，然而，此频率混合器并不将该输入频率与其本身，可能是在相位位移之后，进行混合、或是与透过频分(frequency division)而自其衍生的一频率进行混合，却是会形成包含有耦接至在该频率混合器上之一另一输入之一除频器的一回授路径，据此，该频率混合器系会将处于该输入频率的该输入信号与衍生自处于该输出频率之该输出信号的一信号进行混合，而此信号系藉由使该输出信号遭受频分而加以提供。
本发明之原则所具有的优点是，在已除降之输出信号中，系有相对而言较高的谐波(harmonics)被向下引导(brought down)至在该混合器中的共模(common mode)，接着，该混合器系可以具有一简单滤波器连接于其下游，而其系会减弱剩下的、不需要的信号。
整体而言，所提出的原则系允许一用于频率转换之频率混合器的使用，而其所需要之线性需求系会低上许多，所以，为了这个理由，该混合器系可以加以设计为在节省功率上特别优异，并且，由于所产生的影像频率系与该传输频率，也就是说，该电路装置的该输出频率，距离够远，因此，其系可以利用一简单的滤波器而进行减弱。
就功率消耗以及所需芯片面积而言，特别具有优势的是，该除频器被设计为具有频分因子(division factor)2，也就是说，该除频器系会将处于一半输出频率的一信号供给至该频率混合器的该第二输出。
在此例子中，该频率混合器的该输出系会提供获得自该输入频率以及一半该输出频率间之差异的一频率，而待抑制的该影像频率，其则在此例子中获得自该输入频率，也就是说，通常是该振荡器频率，以及该电路装置之一半该输出频率的总和。在该频率回授回路中，具有整数频分数值(integer division value)n＝2之频分的例子里，相较于在最初所提及之该等频率转换电路，该功率消耗以及所需的芯片面积系会减半。
根据本发明之一特别较具优势的实施例系藉由产生具有一正反器的该除频器而加以获得。在此例子中，该正反器的时脉输入系较佳地被连接至该用于频率转换之电路装置的该输出，而一关闭的回授路径系较佳地被形成在该正反器的输入以及输出之间，并且，该正反器的该输出系被连接至该频率混合器的该第二输入。
根据本发明，一更进一步、具优势的实施例系于该频率混合器的该输出以及该除频器的该输入之间，以及因此亦于该电路装置之该输出的上游，包括一用于DC分量去耦合(decoupling)的装置，也就是说，用于为来自该频率混合器之该输出信号进行DC去耦合的装置，而此系会较具优势地抑制由于混合该已除降之输出信号以及该输入信号所产生的共模分量(common-mode components)。
该用于DC去耦合之装置系较佳地为一电容器的形式，并且系串联连接于该信号路径之中。
对该移动无线装置而言，该目的系藉由具有如上述之一电路装置的一移动无线装置而加以达成，其系具有-至少一用于将一有用信号在一无线电频率以及一基频之间进行频率转换的装置，且该装置系具有一辅助输入，以用于供给处于一载波频率(carrier frequency)的一信号；-一频率产生器，其系于一输出提供处于一参考频率之一参考信号；以及-该用于频率转换之电路装置其输入系被耦接至该频率产生器的该输出，以及其输出系被耦接至该至少一用于频率转换之装置的该辅助输入。
由于该用于频率转换的电路装置，正如上述，系被用于将一振荡器所提供的该参考频率转换成为处于另一频率的一信号，因此，该传输信号对于一频率产生器的任何反应系会尽可能的小，此信号系为了在一辅助输入的一有用信号，而被用以馈送一用于频率转换的装置，其中，该装置系被设计以将一基频信号转换成为一无线电频率，或是反之亦然。
用以取代上述对于在一无线电频率以及基频之间，或是反之亦然，允许直接转换之一有用信号频率转换器的驱动，以本发明原则作为基础的一频率转换电路系亦可以较佳地，在本发明的范围之内，被用于外差式收发器架构之中、或是被用于纯传输或接收架构中。
本发明更进一步之详尽内容以及较具优势之改进系为附属申请专利范围的主题。
本发明系于之后利用复数个示范性实施例并以图式做为参考而有更详尽的解释，其中第1图其系显示在根据本发明原则之一第一实施例中，具有一N除频器的一简化方块图；第2图其系显示在根据本发明原则一另一实施例中，具有以2进行频分(frequency division)的一方块图；以及第3图其系显示具有于第1图或第2图中所示之一频率转换电路装置的一移动无线装置。
第1图系显示一种用于频率转换的电路装置，其系具有一输入1，以用于供给处于一输入频率的一输入信号，具有一输出2，而在该输出2则可以分接(tap off)处于取决于该输入频率之一输出频率的一输出信号，以及具有一频率混合器3。该频率混合器3系加以设计，以具有连接至该转换电路之该输入1的一第一输入，一另一输入，以及一输出，其中，该频率混合器3的该输出系经由一放大器以及一带通滤波器(bandpass filter)5而被连接至该电路装置的该输出2。此外，自该电路之该输出至该频率混合器3之该另一输入的一回授路径系加以提供，而其系包括一除频器6以及在下游的一带通滤波器7。在此装置装，该除频器6的输入系被连接至该电路3的该输出，而同时，该滤波器7的输出则是被连接至该混合器的该另一输入。
一电压控制振荡器12系经由一运算放大器10而被连接至该电路装置的该输入1，而相同地，该输出2系亦具有一另一放大器11连接于其上，而此则是代表一另一信号处理链，再者，该振荡器12系会提供处于角频率(N+1)/N*ω之一正弦曲线的(sinusoidal)无线电频率信号，而此信号则会在该频率混合器3中被转换成为处于角频率ω之一余弦曲线的(cosinu-soidal)无线电频率信号，所以，为了这个目的，利用除频器N而将该输出信号进行频分的该除频器6系会于该混合器3的该另一输入提供处于角频率1/Nω的一正弦曲线信号。
而由于对于该混合器3的低线性需求，所以，本发明系特别有利于节省功率的频率转换，为了这个理由，在第1图中所显示的该频率转换电路系特别地适合于在移动无线装置中操作，以及，在此应用中，用于提供一载体频率、或局部振荡器频率。
第2图系显示根据第1图之该电路装置的一发展，其设计以及操作方法系大部分相对应于显示于第1图者，以及因此，在此时点不再多加叙述。唯一的不同点在于N除频器6系被一2除频器9所取代，而该2除频器9的输出系会输出施加于其输入之处于该频率之一半的一信号，此外，在显示于第2图中之该回授路径中，该带通滤波器7系被一短路所取代，最后，在正向路径(forward path)中的该带通滤波器5则被一串联电容器8所取代。另外，该电容器系会将该放大器4的输出连接至该电路装置的该输出2，而该2除频器9系为一正反器(flipflop)形式，且系包括一时脉输入、一数据输入、以及一数据输出，并且，该电路装置的该输出2系被连接至该除频器9的该时脉输入，而该正反器的该数据输入以及数据输出则是在一另一回授回路中一起加以短路，再者，该正反器的该输出系会被连接至该混合器3的该另一输入。
在第2图所示的该电路装置中，该振荡器12系会提供由该角频率3/2ω所代表的一输入频率，而该振荡器频率信号系具有一正弦曲线的波形，再者，在该电路的该输出2，该混合器3系会提供处于角频率ω的一输出信号，而此系藉由该2除频器9对处于该角频率ω的该信号进行频分以提供处于角频率ω/2的一正弦曲线信号而加以达成，其中，该角频率ω/2系与该振荡器信号频率3/2ω进行混合，而获得自该等输入频率之总和、以及系为2ω的影响频率，其系会与该传输频率相隔足够的距离，以使得能够藉由一简单的滤波器进行减弱，此外，在已除降之输出信号中的谐波系会于该混合器3中至少部分被向下引导(brought down)至共模(common mode)，并且，系简单地利用该电容器8而自该输出2进行去耦合。
相较于先前已知的频率转换电路，本发明具有一频分比率(frequency division ratio)2之实施例系达成减半的功率消耗以及减半的必须芯片面积。
最后，第3图系显示根据第2图之该频率转换电路在一移动无线收发器中之应用，在此例子中，一递增频率混合器15系加以提供于该移动无线装置之一传输路径之中，以及一递减频率混合器16则加以提供于该移动无线装置之一接收路径中。该递增频率转换器15系具有一调变输入，其中，该调变输入乃是用以供给出现在基频中之一调变信号BB-TX，并且，系被耦接至提供在该基频中之该调变信号的一数字信号处理器17，而该递增频率转换器15的输出则会提供该调变信号，以当作已转变成为一无线电频率的一已调变载波，而且，该递增频率混合器15的输出系会被耦接至一双工单元18，而该双工单元18则会依次被双向地连接至一天线19。此外，在该接收方向中，在该双工单元18上的一输出系会被连接至在该递减频率混合器16上的一无线电频率输入，以供给一无线电频率已接收信号。该递减频率混合器16的输出则会被连接至在该数字信号处理器17上的一输入，而该输入系会于程序中被供给以一已向下转换(converted down)至基频之已调变的已接收信号BB-RX。为了以一载波信号驱动该等频率混合器15、16，一电压控制振荡器12，其亦可以包括一锁相回路，系加以提供，而此电压控制振荡器12系会经由该用于转换之电路装置14而被连接至在该等混合器15、16上的一分别辅助输入，相应地，该振荡器12的该振荡器频率系会于调适之后，被供给至该等混合器15、16的该等辅助输入。
特别地是，在移动应用中，本发明之频率转换电路的特质，例如，低功率消耗以及小芯片面积，系特别地显著，而该振荡器12系可以在该振荡器频率的一半进行操作，这表示，该电路布局的更进一步简化系受到保证。
用以取代显示用于移动无线装置的直接转换架构，特别是相关于在第3图所示之该收发器中的该接收路径，外差式架构以及低IF架构系亦可以较具优势地配备以根据本发明之频率转换电路。
权利要求
1.一种用于频率转换的电路装置，系包括-一输入(1)，其系用于供给处于一输入频率的一输入信号；-一输出(2)，而在该输出(2)系可以分接(tap off)处于取决于该输入频率之一输出频率的一输出信号；-一频率混合器(3)，其系具有一连接至该电路装置之该输入(1)的一第一输入，一第二输入，以及一耦接至该电路装置之该输出(2)的输出；以及-一除频器(6)，其系具有连接至该电路装置之该输出(2)的一输入，以及具有耦接至该频率混合器(3)之该第二输入的一输出，以达成供给处于一已除降(divided-down)之输出频率的一信号。
2.根据申请专利范围第1项所述之电路装置，其特征在于，该除频器(6)系为一具有频分因子(division factor)2之除频器的形式。
3.根据申请专利范围第1或第2项所述之电路装置，其特征在于，该除频器(7)系包括一正反器(9)。
4.根据申请专利范围第3项所述之电路装置，其特征在于，该正反器(9)系具有形成该除频器之该输入的一时脉输入。
5.根据申请专利范围第1至第4项其中之一所述之该电路装置，其特征在于，连接于该频率混合器(3)的该输出以及该除频器(6)的该输入之间，系具有一用于为来自该电路装置之该输出信号进行DC分量去耦合(decoupling)的装置(5)。
6.根据申请专利范围第5项所述之电路装置，其特征在于，该用于DC去耦合之装置(5)系为一电容器(8)。
7.一种包括具有如申请专利范围第1至第6项其中之一之特征之一电路装置的移动无线装置，其系包括-至少一用于将一有用信号在一无线电频率以及一基频之间进行频率转换的装置(15，16)，且该装置(15，16)系具有一辅助输入，以用于供给处于一载波频率(carrier frequency)的一信号；-一频率产生器(12)，其系于一输出提供处于一参考频率之一参考信号；以及-该用于频率转换之电路装置(14)其输入系被耦接至该频率产生器(12)的该输出，以及其输出系被耦接至该至少一用于频率转换之装置(15，16)的该辅助输入。
全文摘要
本发明系载明一种用于频率转换之电路装置(14)以及备有该电路装置的一移动无线装置，而该等系藉由一频率混合器(3)而提供频率调适。就此而言，所提供之自该频率混合器(3)之输出至在该频率混合器(3)上之一另一输入的一回授路径(6、7)系具有一除频器(6)，特别地是，若是该除频器(6)系为一2除频器(9)之形式时，则该频率转换电路系可以进行设计而具有一低功率需求以及一小芯片面积，并且，为了在一收发器中致动用于一有用信号的一频率转换器(15、16)，其系允许该电路在没有对一频率产生器(12)反应的情况下进行操作。
文档编号H04B1/40GK1643774SQ03805743
公开日2005年7月20日 申请日期2003年2月6日 优先权日2002年3月12日
发明者C·格雷温格, A·汉科 申请人:因芬尼昂技术股份公司