СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ С ПОНИЖЕНИЕМ ЧАСТОТЫ Российский патент 2016 года по МПК H04B1/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к схеме преобразования с понижением частоты для схемы радиоприемника.

Предшествующий уровень техники

Вследствие развертывания все больше и больше полос частот для приложений сотовой радиосвязи, сложность схем радио коммуникационного процессора, используемого в таких приложениях, увеличивается. Обычно, по меньшей мере, один относительно дорогой внешний («вне кристалла») фильтр, обычно фильтр SAW (поверхностных акустических волн) и/или дуплексор, должен использоваться для каждой полосы частот, принимаемой с помощью сотовой радиостанции. Вследствие этого размер и стоимость внешних компонентов коммуникационного процессора увеличиваются при введении новых полос частот. Стремление к более гибким решениям коммуникационного процессора требует новых схемных решений, которые могут управляться с сильными помехами и предотвращать преобразование с понижением частоты гармоник без ухудшения других функциональных характеристик.

Таким образом, желательно предоставить схемы радио коммуникационного процессора, которые исключают потребность, по меньшей мере, в некоторых из фильтров вне кристалла, например, относительно дорогих фильтрах SAW, и/или дуплексорах, которые обычно используются в настоящих схемах радиосвязи, или, которые, по меньшей мере, ослабляют требования к таким фильтрам вне кристалла, что, в свою очередь, способствует уменьшения стоимости производства.

Чтобы управляться с сильными помехами вне полосы частот в сотовых телефонах или в других аналогичных устройствах связи без использования резких радиочастотных (RF) фильтров, таких как фильтры SAW, и/или дуплексоров, обычно требуется относительно высокая линейность. Иначе не фильтрованные усиленные помехи могли бы насыщать малошумящие усилители (LNA) или смесители преобразования с понижением частоты. Чтобы уменьшить помехи было предложено (например, в US 2005/0239430 А1) использовать так называемое отбрасывание гармоник в схемах преобразования с понижением частоты, чтобы подавлять помехи в гармониках сигнала гетеродина (LO), что, в частности, является полезным в радиоприемнике без резких RF фильтров, поскольку помехи в гармониках сигнала LO будут преобразовываться с понижением частоты в основную полосу частот и, если они не подавлены некоторым способом, будут отрицательно влиять на желаемый сигнал основной полосы частот.

WO 2008/139390 А1 раскрывает схему смесителя, в которой входной сигнал переключается в соответствии с первым сигналом гетеродина и в соответствии, по меньшей мере, с одним вторым сигналом гетеродина, имеющим меньший рабочий цикл, чем упомянутый первый сигнал гетеродина, или, имеющего соответствующий предварительно определенный сдвиг фазы относительно упомянутого первого сигнала гетеродина. Выходные сигналы, полученные с помощью переключения в соответствии с первым и, по меньшей мере, с одним вторым сигналами гетеродина, суммируются, а полярность одного из упомянутого первого сигнала гетеродина и упомянутого, по меньшей мере, одного второго сигнала гетеродина переключается в ответ на управляющий входной сигнал, чтобы, таким образом, переключаться между режимом отбрасывания гармоник и режимом смешивания подгармоник.

Краткое изложение сущности изобретения

Изобретатели обнаружили, что многие существующие решения (например, US 2005/0239430 А1), которые пытаются уменьшить преобразование с понижением частоты гармоник, главным образом, делают так, полагаясь на активные буферы в смесителе, и не являются достаточно энергетически эффективными. Кроме того, изобретатели поняли, что многим существующим решениям (опять, например, US 2005/0239430 А1), которые пытаются уменьшить преобразование с понижением частоты гармоник, может это не удаваться должным образом, поскольку они должным образом не учитывают фазу внутренне генерируемых сигналов компенсации. Задачей вариантов осуществления настоящего изобретения является смягчить один или более из этих недостатков.

В соответствии с первым аспектом, предоставлена схема преобразования с понижением частоты для схемы приемника, такой как схема радиоприемника или схема проводного приемника. Схема преобразования с понижением частот содержит первый пассивный переключающий смеситель, выполненный с возможностью преобразования с понижением частоты принятого радиочастотного (RF) сигнала с помощью первого сигнала гетеродина (LO), имеющего первый рабочий цикл, для генерации первого преобразованного с понижением частоты сигнала в выходном порту первого пассивного переключающего смесителя. Схема преобразования с понижением частот дополнительно содержит второй пассивный переключающий смеситель, выполненный с возможностью преобразования с понижением частоты принятого радиочастотного (RF) сигнала с помощью второго сигнала LO, имеющего ту же частоту LO, что и первый сигнал LO, и второй рабочий цикл, отличный от первого рабочего цикла, для генерации второго преобразованного с понижением частоты сигнала в выходном порту второго пассивного переключающего смесителя. Кроме того, схема преобразования с понижением частоты содержит пассивную выходную цепь объединителя, оперативно соединенную с выходными портами первого пассивного переключающего смесителя и второго пассивного переключающего смесителя, и выполненную с возможностью объединения первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов, так что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, подавляются в объединенном выходном сигнале схемы преобразования с понижением частоты. Пассивная выходная цепь объединителя может быть настраиваемой, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов.

Первый рабочий цикл, может быть, например, 25%, а второй рабочий цикл, может быть, например, 50%.

Упомянутое гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и упомянутое гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, которые подавляются в объединенном выходном сигнале, могут содержать содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на 3-й и 5-й гармониках первого сигнала LO, и содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на 3-й и 5-й гармониках второго сигнала LO, соответственно.

Первый и второй преобразованные с понижением частоты сигналы могут быть дифференциальными сигналами, а выходной порт первого пассивного переключающего смесителя и выходной порт второго пассивного переключающего смесителя могут быть дифференциальными выходными портами, причем каждый из них имеет первый и второй выходной контакт.

Пассивная выходная цепь объединителя может содержать первый резистор, оперативно подключенный между первым выходным контактом выходного порта первого пассивного переключающего смесителя и первым суммирующим узлом схемы преобразования с понижением частоты. Кроме того, пассивная выходная цепь объединителя может содержать второй резистор, оперативно подключенный между первым выходным контактом выходного порта второго пассивного переключающего смесителя и первым суммирующим узлом я схемы преобразования с понижением частоты. Кроме того, пассивная выходная цепь объединителя может содержать третий резистор, оперативно подключенный между вторым выходным контактом выходного порта первого пассивного переключающего смесителя и вторым суммирующим узлом схемы преобразования с понижением частоты. Пассивная выходная цепь объединителя может дополнительно содержать четвертый резистор, оперативно подключенный между вторым выходным контактом выходного порта второго пассивного переключающего смесителя и вторым суммирующим узлом схемы преобразования с понижением частоты.

Кроме того, пассивная выходная цепь объединителя может содержать конденсаторы, соединенные с первым и вторым выходными контактами выходных портов первого и второго пассивных переключающих смесителей.

Первый, второй, третий и четвертый резисторы и конденсаторы, соединенные с первым и вторым контактами выходных портов первого и второго пассивных переключающих смесителей, могут быть настраиваемыми, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов.

Схема преобразования с понижением частоты может быть выполнена с возможностью выполнения частотно-преобразованной фильтрации.

Второй пассивный переключающий смеситель может иметь включенный и выключенный режим, и схема преобразования с понижением частоты может быть выполнена с возможностью выборочно устанавливать второй пассивный переключающий смеситель во включенный режим, когда уровень помех превышает порог для нейтрализации помех, а иначе, в выключенный режим для экономии мощности по сравнению с включенным режимом.

Схема преобразования с понижением частоты может иметь режим обнаружения, в котором пассивная выходная цепь объединителя сконфигурирована с возможностью объединения первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов, так что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, конструктивно объединяются в объединенном выходном сигнале схемы преобразования с понижением частоты, в то время как содержимое сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале и во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, преобразованное с понижением частоты на основной частоте первого и второго сигнала LO, соответственно, подавляется в объединенном выходном сигнале схемы преобразования с понижением частоты для обнаружения, когда упомянутый уровень помех превышает упомянутый порог.

Схема преобразования с понижением частоты может содержать первый малошумящий усилитель (LNA), выполненный с возможностью подачи принятого RF сигнала во входной порт первого пассивного переключающего смесителя, и отдельный второй LNA, выполненный с возможностью подачи принятого RF сигнала во входной порт второго пассивного переключающего смесителя. Первый LNA может, например, иметь топологию общего затвора, а второй LNA может, например, иметь топологию общего истока. Первый и второй LNA могут быть настраиваемыми, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов.

В соответствии со вторым аспектом, предоставлена схема квадратурного преобразования с понижением частоты для схемы приемника, такой как схема радиоприемника или схема проводного приемника. Схема квадратурного преобразования с понижением частоты содержит первую и вторую схему преобразования с понижением частоты в соответствии с первым аспектом, расположенные в маршруте синфазного сигнала (I) и в маршруте квадратурного фазового (Q) сигнала, соответственно, схемы квадратурного преобразования с понижением частоты.

Первый пассивный переключающий смеситель первой схемы преобразования с понижением частоты и первый пассивный переключающий смеситель второй схемы преобразования с понижением частоты могут совместно использовать общий входной порт.

В соответствии с третьим аспектом, предоставлена схема приемника, такая как схема радиоприемника или схема беспроводного приемника, содержащая схему преобразования с понижением частоты в соответствии с первым аспектом или схему квадратурного преобразования с понижением частоты в соответствии со вторым аспектом.

В соответствии с четвертым аспектом, предоставлено устройство связи, содержащее схему радиоприемника в соответствии с третьим аспектом. Устройство связи может быть, например, но не ограничено, беспроводным устройством связи, таким как мобильный телефон, беспроводной модем передачи данных или радио базовая станция, или проводным устройством связи.

В соответствии с пятым аспектом, предоставлен способ настройки схемы преобразования с понижением частоты в соответствии с первым аспектом, имеющей настраиваемую пассивную выходную цепь объединителя. Способ содержит генерацию колебательного тестового сигнала, имеющего частоту, которая смещена на частоту df от гармоники частоты LO, причем частота df находится в пределах полосы пропускания или полосы перехода фильтра выбора канала, выполненного с возможностью фильтрации объединенного выходного сигнала. Кроме того, способ содержит ввод колебательного тестового сигнала во входные порты первого и второго пассивных переключающих смесителей. Кроме того, способ содержит настройку компонентов пассивной выходной цепи объединителя с помощью первой настройки настраиваемых резисторов пассивной выходной цепи объединителя для определения установки настройки резистора, которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе фильтра выбора канала для установки по умолчанию настраиваемых конденсаторов цепи пассивного выходного объединителя, и после этого настройку упомянутых настраиваемых конденсаторов пассивной выходной цепи объединителя для определения установки настройки конденсатора, которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе фильтра выбора канала для упомянутой определенной установки упомянутых настраиваемых резисторов пассивной выходной цепи объединителя. Способ дополнительно содержит применение упомянутой определенной установки настройки резистора и упомянутой определенной установки настройки конденсатора к настраиваемым резисторам и настраиваемым конденсаторам, соответственно.

Дополнительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует подчеркнуть, сто термин «содержит/содержащий», когда используется в этой спецификации, берется, чтобы указывать наличие указанных признаков, целых, этапов или компонентов, но не препятствует наличию или добавлению одного или более других признаков, целых, этапов, компонентов или их групп.

Краткое описание чертежей

Дополнительные задачи, признаки и преимущества вариантов осуществления изобретения будут понятны из следующего подробного описания, при этом ссылка делается на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 схематически иллюстрирует мобильный терминал, находящийся на связи с радио базовой станцией;

фиг. 2 - фиг. 3 изображают упрощенные блок-схемы схемы радиоприемника в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 - принципиальная схема схемы преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5 иллюстрирует формы сигнала гетеродина (LO) в соответствии с примером;

фиг. 6 иллюстрирует осуществление пассивного переключающего смесителя;

фиг. 7 - принципиальная схема схемы преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

фиг. 8 - упрощенная блок-схема схемы квадратурного преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 - принципиальная схема части схемы квадратурного преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 - упрощенная блок-схема схемы преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, включающей в себя некоторые схемы для калибровки схемы преобразования с понижением частоты;

фиг. 11 схематически иллюстрирует амплитудную характеристику фильтра выбора канала в соответствии с примером; и

фиг. 12 - блок-схема последовательности этапов способа калибровки схемы преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг. 1 схематически иллюстрирует среду, в которой могут быть осуществлены варианты осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 мобильный терминал 1, проиллюстрированный на фиг. 1 как мобильный или сотовый телефон 1, находится на беспроводной связи с радио базовой станцией 2, например, в сотовой сети связи. Мобильный телефон 1 и радио базовая станция 1 являются не ограничивающими примерами того, что обобщенно упоминается ниже с помощью термина устройства связи. Другим не ограничивающим примером такого устройства связи является беспроводный модем передачи данных, например, беспроводный модем передачи данных, используемый в сотовой сети связи. Варианты осуществления настоящего изобретения также могут быть осуществлены в устройствах связи, предназначенных для работы в других типах сетей связи, таких как, но не ограниченно, беспроводные локальные сети (WLAN), персональные сети (PAN). Примеры, рассмотренные выше, являются все беспроводными устройствами связи, но варианты осуществления настоящего изобретения также могут быть осуществлены в проводных устройствах связи.

Такие устройства связи могут содержать одну или более схем приемника. В дальнейшем такие схемы приемника упомянуты в контексте беспроводной связи как схемы радиоприемника. Однако, как упомянуто выше, варианты осуществления настоящего изобретения также являются применимыми в проводных устройствах связи. Пример такой схемы радиоприемника кратко описан ниже со ссылкой на фиг. 2. Фиг. 2 - упрощенная блок-схема схемы 10 радиоприемника в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 схема 10 радиоприемника соединена с антенной 15 для приема электромагнитных радиочастотных (RF) сигналов. Несмотря на то, что на фиг. 2 изображена одна антенна 15, в других вариантах осуществления могут благополучно использоваться множество антенн. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, схема радиоприемника содержит RF схемы 20 обработки для оперативного соединения с антенной 15. RF схемы 20 обработки адаптированы выполнять обработку (аналогового) сигнала в RF сигналах из антенны 15. RF схемы обработки могут содержать один или более фильтров, преобразователей (например, симметрирующих преобразователей) и/или другие схемы для обработки RF сигналов. Такие схемы являются по существу широко известными с области техники радиоприемников и поэтому дополнительно не описаны в настоящей заявке более подробно. (В проводном устройстве связи антенна 15 заменяется кабельным разъемом.)

Кроме того, вариант осуществления схемы 10 радиоприемника, проиллюстрированной на фиг. 2, содержит схему 30 преобразования с понижением частоты для преобразования с понижением частоты, преобразования частоты в более низкую частоту, принятого RF входного сигнала (в этом конкретном контексте, сначала обработанного с помощью RF схем 20 обработки). Такое преобразование частоты основано на сигнале гетеродина (LO) и может быть упомянуто как «преобразование с понижением частоты принятого RF сигнала с помощью сигнала LO». Схема 30 преобразования с понижением частоты имеет входной порт 32 для подачи принятого RF сигнала в схему преобразования с понижением частоты. Кроме того, схема 30 преобразования с понижением частоты имеет выходной порт 34 для вывода преобразованного с понижением частоты выходного сигнала.

Фиг. 3 изображает другую упрощенную блок-схему схемы 10 радиоприемника в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, аналогичными вариантам осуществления, проиллюстрированным на фиг. 2. Однако на фиг. 3 схема 30 преобразования с понижением частоты (фиг. 2) заменена на схему квадратурного (или «I/Q») преобразования с понижением частоты, имеющую маршрут синфазного (I) и квадратурного (Q) фазового сигнала.

Схема 10 радиоприемника, проиллюстрированная с помощью вариантов осуществления на фиг. 2 - фиг. 3, допускается как синхронная схема радиоприемника. Таким образом, схема 2 радиоприемника содержит схемы 40 обработки основной полосы частот, оперативно соединенные с выходным портом 34 схемы 30 преобразования с понижением частоты для обработки выходного сигнала из схемы 30 преобразования с понижением частоты. Однако варианты осуществления схемы 30 преобразования с понижением частоты, описанные в настоящей заявке, также являются применимыми в других типах схем радиоприемника, например, в схемах радиоприемника, в которых преобразование частоты выполняется на одном или более этапов в одну или более (ненулевых) промежуточных частот (IF).

Схемы 40 обработки основной полосы частот могут содержать один или более фильтров, усилителей, аналого-цифровых преобразователей, процессоров цифровых сигналов и/или других схем для обработки сигналов основной полосы частот. Такие схемы являются по существу широко известными с области техники радиоприемников и поэтому дополнительно не описаны в настоящей заявке более подробно.

Фиг. 4 изображает упрощенную принципиальную схему схемы 30 преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Фиг. 4 иллюстрирует дифференциальную схему 30 преобразования с понижением частоты, использующую дифференциальные сигналы LO и дифференциальные маршруты сигналов. Варианты осуществления, описанные подробно в настоящей заявке, являются таким дифференциальными вариантами осуществления. Однако несимметричные осуществления также возможны в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг. 4 схема 30 преобразования с понижением частоты содержит первый пассивный переключающий смеситель 70. Первый пассивный переключающий смеситель 70 выполнен с возможностью преобразования с понижением частоты принятого RF сигнала с помощью первого сигнала LO LO1 для генерации первого преобразованного с понижением частоты сигнала в выходном порте 75 первого пассивного переключающего смесителя 70. Первый сигнал LO LO1 имеет частоту, в дальнейшем упомянутую как частота LO. Кроме того, первый сигнал LO LO1 имеет первый рабочий цикл.

Кроме того, на фиг. 4 схема 30 преобразования с понижением частоты содержит второй пассивный переключающий смеситель 80. Второй пассивный переключающий смеситель 80 выполнен с возможностью преобразования с понижением частоты принятого RF сигнала с помощью второго сигнала LO LO2 для генерации второго преобразованного с понижением частоты сигнала в выходном порте (85) второго пассивного переключающего смесителя 80. Второй сигнал LO LO2 имеет ту же частоту, что и первый сигнал LO LO1. Кроме того, второй сигнал LO LO2 имеет второй рабочий цикл, отличный от первого рабочего цикла.

Как проиллюстрировано на фиг. 4, схема 30 преобразования с понижением частоты может содержать схему 60 интерфейса, выполненную с возможностью распределения принятого RF сигнала в первый и второй пассивные переключающие смесители 70 и 80. Такая схема 60 интерфейса может, например, содержать один или более малошумящих усилителей (LNA), например, как описано ниже со ссылкой на фиг. 7.

Кроме того, на фиг. 4 схема 30 преобразования с понижением частоты содержит пассивную выходную цепь 90 объединителя, оперативно соединенную с выходными портами 75, 85 первого пассивного переключающего смесителя 70 и второго пассивного переключающего смесителя 80. Пассивная выходная цепь 90 объединителя выполнена с возможностью объединения первого и второго преобразованного с понижением частоты сигналов, так что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, подавляются в объединенном выходном сигнале схемы 30 преобразования с понижением частоты. Объединенный выходной сигнал выводится в выходном порте 34 схемы преобразования с понижением частоты.

На фиг. 4 изображено конкретное осуществление пассивной выходной цепи 90 объединителя, содержащей резисторы 100а-b, 110а-b и конденсаторы 120, 130. Прежде чем вдаваться в такие подробности конкретного осуществления, сначала описаны некоторые более общие принципы отбрасывания гармоник, обеспеченного вариантами осуществления схемы 30 преобразования с понижением частоты.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, которые используются по всему этому подробному описанию в качестве поясняющего примера, первый рабочий цикл равен 25%, а второй рабочий цикл равен 50%. Это проиллюстрировано на фиг. 5, которая схематически иллюстрирует схемы форм сигналов LO LO1 и LO2 с этими рабочими циклами. Поскольку рассматриваются дифференциальные сигналы LO, LO1 имеет положительную составляющую сигнала LO1+ и отрицательную составляющую сигнала LO1-. Аналогично LO2 имеет положительную составляющую сигнала LO2+ и отрицательную составляющую сигнала LO2-. Поскольку используются переключающие смесители (70 и 80 на фиг. 4), формами сигналов LO являются прямоугольные сигналы. Следовательно, смесители 70 и 80 будут не только преобразовывать содержимое сигнала с понижением частоты с тонами основных гармоник соответственных сигналов LO1 и LO2, но также с гармониками сигналов LO1 и LO2, упомянутыми выше и в дальнейшем как гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала. Если не компенсировано, такое гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала будет помехой желаемому содержимому сигнала (т.е. содержимому сигнала, преобразованному с понижением частоты, с тоном основной гармоники сигнала LO). Использование дифференциальной топологии (например, как на фиг. 4) по существу подавляет содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на четных гармониках. Однако оно не заботится о содержимом сигнала, преобразованном с понижением частоты на нечетных гармониках. Используя разложение в ряд Фурье прямоугольных сигналов с амплитудой А, угловой частотой ω и рабочим циклом k/T, можно показать, что 3-я гармоника задается с помощью

где t обозначает время. Аналогично 5-я гармоника задается с помощью

Вставка 0,25 для k/T в уравнении 1 и уравнении 2 выдает 3-ю и 5-ю гармоники, соответственно, для прямоугольного сигнала рабочего цикла 25%, в дальнейшем обозначенные $$h_{25}^3(t)$$ и $$h_{25}^5(t)$$ , соответственно. Аналогично вставка 0,5 для k/T в уравнении 1 и уравнении 2 выдает 3-ю и 5-ю гармоники, соответственно, для прямоугольного сигнала рабочего цикла 50%, в дальнейшем обозначенные $$h_{50}^3(t)$$ и $$h_{50}^5(t)$$ , соответственно. Можно показать, что

и

Следовательно, имеется одинаковое отклонение веса между 3-ми гармониками прямоугольных сигналов рабочего цикла 50% и 25%, как имеется между 5-ми гармониками прямоугольных сигналов рабочего цикла 50% и 25%. Таким образом, с помощью правильного взвешивания выходных токов из смесителей 70 и 80 гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, преобразованное с понижением частоты, как на 3-их, так и на 5-ых гармониках первого и второго сигналов LO LO1 и LO2 будет подавляться в объединенном выходном сигнале. В то же время, можно заметить, что содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на тонах основных гармоник первого и второго сигналов LO LO1 и LO2 при этих обстоятельствах будут конструктивно объединяться.

Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, упомянутое гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и упомянутое гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, которые подавляются в объединенном выходном сигнале, содержит содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на 3-х и 5-х гармониках первого сигнала LO LO1 и содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на 3-х и 5-х гармониках второго сигнала LO LO2, соответственно.

Следует заметить, что на практике невозможно генерировать сигналы LO с точным рабочим циклом 25% и 50%, рабочие циклы будут отклоняться от этих значений, например, вследствие погрешностей производства, изменений температуры, шума и т.д. Таким образом, числа 25% и 50% не должны интерпретироваться как точно 25% и 50%. Отклонение от этих точных чисел (или других подразумеваемых рабочих циклов) может быть компенсировано использованием настройки пассивной выходной цепи объединителя.

Выбор других комбинаций рабочих циклов, чем 25% и 50%, может предусматривать подавление других гармоник или комбинаций гармоник. Однако 3-и и 5-е гармоники обычно являются наиболее важными подавляемыми гармониками, поскольку амплитуда гармоник уменьшается с уменьшением порядка. В некоторых вариантах осуществления рабочий цикл второго сигнала LO LO2 может быть выбран как (приблизительно) вдвое больший рабочего цикла первого сигнала LO LO1. Такое соотношение между рабочими циклами предусматривает относительно легкую генерацию сигналов LO LO1 и LO2.

Фиг. 6 иллюстрирует осуществление пассивного переключающего смесителя в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, который может быть использован для осуществления первого и второго пассивных смесителей 70 и 80 в схеме 30 преобразования с понижением частоты. В пассивных переключающих смесителях переключатель используется, чтобы либо соединять входной контакт с выходным контактом в замкнутом состоянии, либо отключать входной контакт от выходного контакта в разомкнутом состоянии, в ответ на сигнал LO (такой как первый сигнал LO LO1 или второй сигнал LO LO2). Пассивный переключающий смеситель на фиг. 6 имеет дифференциальный входной порт с входными контактами вход+ и вход- и дифференциальный выходной порт с выходными контактами выход+ выход-. Кроме того, дифференциальный сигнал LO, имеющий составляющие сигнала LO+ (например, LO1+LO2+) и LO- (например, LO1- и LO2-), используется, чтобы управлять переключателями в пассивном переключающем смесителе. Такой пассивный переключающий смеситель обычно упоминается как двойной сбалансированный пассивный смеситель. На фиг. 6 пассивный переключающий смеситель содержит переключатель 140, подключенный между входом+ и выходом-, переключатель 150, подключенный между входом- и выходом+, переключатель 160, подключенный между входом+ и выходом, и переключатель, подключенный между входом- и выходом+. Переключатели 140 и 170 управляются с помощью LO+, а переключатели 150 и 160 управляются с помощью LO-. По сравнению с фиг. 5 состояние «включен» означает, что соответствующий переключатель замкнут, а состояние «выключен» означает, что соответствующий переключатель разомкнут. Переключатели в пассивном переключающем смесителе могут быть осуществлены с помощью транзисторов, таких как MOS транзисторы.

Использование пассивных переключающих смесителей вместе с пассивной выходной цепью объединителя предусматривает двойные функциональные возможности для подавления помех. Кроме отбрасывания гармоник, описанного выше, схема преобразования с понижением частоты может быть дополнительно выполнена с возможностью обеспечения частотно-преобразованной фильтрации. Например, пассивная выходная цепь объединителя может иметь характеристику нижних частот, как видимую из выходных портов пассивных переключающих смесителей 70 и 80. Видимая из входных портов пассивных переключающих смесителей, характеристика нижних частот преобразуется в полосовую характеристику, которая предусматривает дополнительное подавление помех. Частотно-преобразованная фильтрация по существу известна, смотри, например, US 2010/0267354. Однако частотно-преобразованные фильтры обычно используются как отдельные компоненты. С использованием вариантов осуществления настоящего изобретения частотно-преобразованная фильтрация встраивается в схему 30 преобразования с понижением частоты, которая выполняет отбрасывание гармоник, что является выгодным для экономии мощности и/или площади схемы, поскольку никакие дополнительные специализированные схемы не требуются для частотно-преобразованной фильтрации.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, пассивная выходная цепь 90 объединителя является настраиваемой, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов. Использование настраиваемой цепи из пассивных компонентов предусматривает объединение первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов, так что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала подавляется с относительно высокой точностью в объединенном выходном сигнале, например, по сравнению с известными способами, которые пытаются уменьшить преобразование с понижением частоты гармоник, полагаясь на активные буферы с взвешенными амплитудами. В частности, даже если такие известные способы могут использовать управление весами амплитуд активных буферов, трудно (или даже невыполнимо) управлять фазами объединяемых сигналов для подавления гармонического содержимого преобразованного с понижением частоты сигнала, что может ограничивать эффективность подавления. Аналогичная проблема имеется для схемы, раскрытой в WO 2008/139390 А1 (смотри, например, фиг. 2, WO 2008/139390 А1), которая полагается на согласование значений параметров компонентов (с иррациональным числом ( $$\sqrt{2}$$ ) в качестве веса параметра, что трудно выполнить на практике) и на точность синхронизации и рабочих циклов тактовых сигналов, чтобы выполнять отбрасывание гармоник, рассогласование или погрешности для любого из этих факторов будут ограничивать выполняемое подавление. Изобретатели поняли, что такое управление фазой может быть сделано более эффективно с использованием настраиваемой пассивной цепи объединителя. Кроме того, известные способы, полагающиеся на активные буферы в маршрутах сигнала для управления подавлением, обычно требуют более чем двух маршрутов сигнала, выходные сигналы которых объединяются, в то время как варианты осуществления настоящего изобретения могут предусматривать относительно точное подавление гармонического содержимого преобразованного с понижением частоты сигнала с использованием только двух маршрутов сигнала (несмотря на то, что рамки объема изобретения не подразумевают исключать варианты осуществления, в которых также присутствуют дополнительные маршруты сигнала с другим рабочим циклом).

Пример такой настраиваемой пассивной цепи для пассивной выходной цепи объединителя проиллюстрирован на фиг. 4. Поскольку рассматривается дифференциальная топология, первый и второй преобразованные с понижением частоты сигналы являются дифференциальными сигналами. Кроме того, как выходной порт 75 первого пассивного переключающего смесителя 70, так и выходной порт 85 второго пассивного переключающего смесителя являются дифференциальными выходными портами, причем каждый из них имеет первый и второй выходной контакт 75а-b, 85а-b.

На фиг. 4 пассивная выходная цепь 90 объединителя содержит первый резистор 110а, второй резистор 110а, третий резистор 100b и четвертый резистор 110b. Первый резистор 100а оперативно подключен между первым выходным контактом 75а выходного порта 75 первого пассивного переключающего смесителя 70 и первым суммирующим узлом (в этом случае выходным контактом 34а схемы 30 преобразования с понижением частоты). Второй резистор 110а оперативно подключен между первым выходным контактом 85а выходного порта 85 второго пассивного переключающего смесителя 80 и первым суммирующим узлом 34а. Первый и второй резисторы действуют как преобразователи напряжения в ток (V/I), а их соответственные токи объединяются (или суммируются) в первом суммирующем узле. Веса токов определяются с помощью значений сопротивления первого и второго резисторов 100а и 110а.

Аналогично третий резистор 100b оперативно подключен между вторым выходным контактом 75b выходного порта 75 первого пассивного переключающего смесителя 70 и вторым суммирующим узлом (в этом случае выходным контактом 34b схемы 30 преобразования с понижением частоты). Четвертый резистор 110b оперативно подключен между вторым выходным контактом 85b выходного порта 85 второго пассивного переключающего смесителя 80 и вторым суммирующим узлом. Третий и четвертый резисторы также действуют как преобразователи напряжения в ток (V/I), а их соответственные токи объединяются (или суммируются) во втором суммирующем узле. Веса токов определяются с помощью значений сопротивления первого и второго резисторов 100а и 110а.

Кроме того, на фиг. 4 пассивная выходная цепь 90 объединителя содержит конденсаторы 120 и 130, соединенные с первым и вторым выходными контактами 75а-b, 85а-b выходных портов 75, 85 первого и второго пассивных переключающих смесителей 70, 80. На фиг. 4 конденсатор 120 изображен как дифференциальный конденсатор, подключенный между выходными контактами 85а и 85b выходного порта 85 второго пассивного переключающего смесителя 80, а конденсатор 130 изображен как дифференциальный конденсатор, подключенный между выходными контактами 75а и 75b выходного порта 75 первого пассивного переключающего смесителя 70. Однако конденсаторы могут быть соединены другими способами с выходными контактами 75а-b и 85а-b. Например, в качестве альтернативны или дополнительно, конденсаторы могут быть подключены между одним или более из выходных контактов 75а-b, 85а-b и узлом опорного напряжения, таким как земля. На фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов влияют значения емкости конденсаторов (таких как 120 и 130 на фиг. 4), соединенных с первым и вторым выходными контактами 75а-b, 85а-b выходных портов 75, 85 первого и второго пассивных переключающих смесителей 70, 80. Эта топология пассивной выходной цепи объединителя имеет характеристики нижних частот. Количественно говоря, токи нижних частот направляются через резисторы 100а-b, 110а-b в суммирующие узлы, в то время как высокочастотные токи направляются через конденсаторы. Как упомянуто выше, эти характеристики нижних частот преобразуются в полосовые характеристики во входных портах смесителей 70 и 80, таким образом, обеспечивая фильтрацию преобразованной частоты.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, вышеупомянутые резисторы (100а-b, 110а-b на фиг. 4) и конденсаторы (120-130 на фиг. 4) являются настраиваемым компонентами, как указано стрелками над этими компонентами. Например, они могут быть компонентами, управляемыми цифровым способом, так что их соответственные значения сопротивления или значения емкости управляются с помощью управляющего цифрового машинного слова. Таким образом, амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов могут регулироваться, что, в свою очередь, способствует относительно точному подавлению гармонического содержимого преобразованного с понижением частоты сигнала в объединенном выходном сигнале. Примеры того, как может выполняться настойка, описаны со ссылкой на фиг. 10 - фиг. 12.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, второй пассивный переключающий смеситель 80 может быть выключен, когда помехи, присутствующие в гармониках частоты LO, являются низкими, таким образом, экономя мощность. Например, второй сигнал LO LO2 может быть установлен в «ноль», т.е., в состоянии, в котором все переключатели второго пассивного переключающего смесителя являются разомкнутыми. Тогда отсутствует зарядка или разрядка затворов транзисторов в переключателях, таким образом, экономится мощность. Кроме того, можно выключать другие схемы, находящиеся в соединении со вторым пассивным смесителем, например, схемы во входном интерфейсе 60, таким образом, дополнительно экономя энергию.

Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения второй пассивный переключающий смеситель 80 имеет включенный и выключенный режим. Схема 30 преобразования с понижением частоты может быть выполнена с возможностью выборочной установки второго пассивного переключающего смесителя 80 во включенный режим, когда уровень помех превышает порог, для противодействия помехам, а, иначе, в выключенный режим для экономии мощности по сравнению с включенным режимом.

Наличие помех, например, может быть обнаружено в интервалах времени ожидания, т.е, когда схема радиоприемника не принимает никакие данных. Тогда, вместо подавления гармонического содержимого преобразованного с понижением частоты сигнала, схема 30 преобразования с понижением частоты вместо этого может быть сконфигурирована с возможностью подавления содержимого сигнала, преобразованного с понижением частоты, на основных гармониках первого сигнала LO LO1 и второго сигнала LO LO2. Следовательно, схема преобразования с понижением частоты может иметь режим обнаружения, в котором пассивная выходная цепь 90 объединителя сконфигурирована с возможностью объединения первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов, так что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, конструктивно объединяются в объединенном выходном сигнале схемы 30 преобразования с понижением частоты, в то время как содержимое сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнала и во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, преобразованные с понижением частоты на основной гармонике первого и второго сигнала LO LO1, LO2, соответственно, подавляются в объединенном выходном сигнале схемы 30 преобразования с понижением частоты для обнаружения, когда упомянутый уровень помех превышает упомянутый порог. Это, например, может быть выполнено с помощью сдвига фазы (фаз) первого сигнала LO LO1 и/или второго сигнала LO LO2, таким образом, эффективно меняя на обратный знак объединение первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов из сложения в вычитание.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, схема 30 преобразования с понижением частоты может содержать отдельные малошумящие усилители (LNA) для подачи принятого RF сигнала в первый и второй пассивные переключающие смесителя 70, 80, соответственно. Например, эти LNA могут находиться во входном интерфейсе 60. Пример этого, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, изображен на фиг. 7, где входной интерфейс 60 изображен с возможностью содержания первого LNA 200, выполненного с возможностью подачи принятого RF сигнала во входной порт первого пассивного переключающего смесителя 70, и отдельного второго LNA 300, выполненного с возможностью подачи принятого RF сигнала во входной порт второго пассивного переключающего смесителя. Первый и второй LNA 200, 300 могут быть настраиваемыми, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов. Таким образом, может быть обеспечена дополнительная настройка, чтобы дополнительно тонко настраивать точность подавления гармонического содержимого преобразованного с понижением частоты сигнала. LNA 200 и 300, например, могут быть настраиваемыми с помощью настройки токов смещение LNA 200 и 300, таким образом, могут настраиваться активные межэлектродные проводимости транзисторов в LNA 200 и 300.

В некоторых вариантах осуществления, таких как проиллюстрированы на фиг. 4, первый LNA 200 имеет топологию общего затвора, а второй LNA 300 имеет топологию общего истока. Одним преимуществом этой комбинации является то, что она упрощает согласование входного импеданса. Входной импеданс первого (с общим затвором) LNA 200 может быть согласован с импедансом истока (таким как выходной импеданс RF схем 20 обработки на фиг. 2 и фиг. 3). Такое согласование по существу является широко известным и дополнительно не описано в настоящей заявке. Поскольку второй (с общим истоком) LNA 300 имеет (идеально) бесконечный входной импеданс, он не влияет на согласование входного импеданса, обеспеченное с помощью первого LNA 200. Таким образом, согласование входного импеданса может быть обеспечено с помощью согласования только первого LNA 200, что упрощает конструкцию. Кроме того, второй LNA 300 может быть отключен или выключен, не влияя на согласование входного импеданса. Например, в вариантах осуществления, описанных выше, где второй пассивный переключающий смеситель имеет включенный и выключенный режим, второй LNA 300 может быть выключен одновременно со вторым пассивным переключающим смесителем 80.

В примере, проиллюстрированном на фиг. 7, первый LNA 200 содержит входные транзисторы 210а и 210b, имеющие свои контакты истоков, соединенные с входными контактами 32а и 32b, соответственно. Кроме того, каждый из контактов стоков входных транзисторов 210а и 210b соединен с отдельным выходным контактом первого пассивного переключающего смесителя 70. Импеданс нагрузки (изображенный на фиг. 7 как резистор) 220 обеспечен между контактами стоков входных транзисторов 210а и 210b. Как указано на фиг. 7, контакты затворов входных транзисторов 210а и 210b могут быть соединены через емкостное перекрестное соединение 230 с входными контактами 32b и 32а, соответственно. В некоторых вариантах осуществления контакты затворов входных транзисторов 210а и 210b вместо этого могут быть смещены с помощью напряжения смещения. Первый дополнительный транзистор 240а соединен с помощью своего контакта истока с землей, своего контакта затвора с входным контактом 32а, и своего контакта стока с контактом стока входного транзистора 210b. Второй дополнительный транзистор 240b соединен с помощью своего контакта истока с землей, своего контакта затвора с входным контактом 32b, и своего контакта стока с контактом стока входного транзистора 210а. Первый и второй дополнительные транзисторы 240а и 240b могут использоваться для подавления шума транзистора входных транзисторов 210а и 210b в первой схеме 20 LNA, например, в соответствии с принципами, раскрытыми в S.C. Blaakmeer et al., “Wideband balun-LNA with sbmultaneous output balancing, noise canceling and distortion canceling”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.43, no.6, June 2008, pp. 1340-1350.

Кроме того, в примере, проиллюстрированном на фиг. 7, второй LNA 300 содержит входные транзисторы 310а и 310b, имеющие свои контакты истоков заземленные, а свои контакты затворов, соединенные с входными контактами 32а и 32b, соответственно. Кроме того, каждый их контактов стоков входных транзисторов 310а и 310b соединен с отдельным входным контактом второго пассивного переключающего смесителя 80. Импеданс нагрузки (изображенный на фиг. 7 как резистор) 320 обеспечен между контактами стоков входных транзисторов 310а и 310b.

Отдельно и по существу топологии первого LNA 200 и второго LNA 300, изображенные с помощью принципиальных схем на фиг. 4 и описанные в двух предыдущих разделах, являются известными и поэтому не описаны более подробно в настоящей заявке.

Фиг. 8 - упрощенная блок-схема схемы 50 квадратурного преобразования с понижением частоты (фиг. 3) в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8 схема 50 квадратурного преобразования с понижением частоты содержит первую схему 30-I преобразования с понижением частоты, расположенную в маршруте синфазного (I) сигнала схемы 50 квадратурного преобразования с понижением частоты. Кроме того, на фиг. 8 схема 50 квадратурного преобразования с понижением частоты содержит вторую схему 30-Q преобразования с понижением частоты, расположенную в маршруте квадратурного фазового (Q) сигнала схемы 50 квадратурного преобразования с понижением частоты. Обе схемы 30-I и 30-Q преобразования с понижением частоты являются того же типа, что и схема 30 преобразования с понижением частоты, описанная выше со ссылкой на определенные варианты осуществления. Первый и второй сигналы LO первой схемы 30-I преобразования с понижением частоты в дальнейшем обозначены LO1-I LO2-I, соответственно. Аналогично первый и второй сигналы LO второй схемы 30-Q преобразования с понижением частоты в дальнейшем обозначены LO1-Q LO2-Q, соответственно. Сигналы LO LO1-Q LO2-Q имеют ту же частоту, что и сигналы LO LO1-I LO2-I, но сдвинуты по фазе на 90 градусов относительно сигналов LO LO1-I LO2-I, соответственно. Таким образом, выполняется квадратурное преобразование с понижением частоты. Общая концепция квадратурного преобразования с понижением частоты по существу является широко известной и не описана в настоящей заявке более подробно.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, первый пассивный переключающий смеситель (в дальнейшей обозначенный 70-I) первой схемы 30-I преобразования с понижением частоты и первый пассивный переключающий смеситель (в дальнейшем обозначенный 70-Q) второй схемы 30-Q преобразования с понижением частоты могут совместно использовать общий входной порт. Это возможно без риска нежелательных цепей короткого замыкания через переключатели в пассивных переключающих смесителях 70-I и 70-Q, при условии, что рабочий цикл 25% (или ниже) используется для сигналов LO LO1-I и LO1-Q. В результате смесители 70-I и 70-Q могут также совместно использовать общий LNA, таким образом, площадь схемы может быть сэкономлена. Это проиллюстрировано на фиг. 9, на которой LNA 200 соединен с обоими из смесителей 70-I и 70-Q.

Фиг. 10 - упрощенная блок-схема схемы 30 преобразования с понижением частоты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, включающей в себя некоторые схемы для калибровки или настройки схемы 30 преобразования с понижением частоты. Дополнительно к схемам, уже описанным выше, фиг. 10 изображает генератор 350, переключатели 360, фильтр выбора канала (CSF) 370 и аналого-цифровой преобразователь (ADC) 380.

CSF выполнен с возможностью фильтрации объединенного выходного сигнала схемы преобразования с понижением частоты, таким образом, генерируя отфильтрованный сигнал канала. ADC 380 адаптирован преобразовывать отфильтрованный сигнал канала в цифровое представление, таким образом, генерируя цифровой сигнал, который может подлежать дополнительной обработке цифрового сигнала (например, модуляции, декодированию и т.д.).

Генератор 350 является оперативно соединяемым с входными портами первого и второго смесителей 70 и 80 (через переключатели из переключателей 360). Генератор 350 адаптирован генерировать колебательный тестовый сигнал (например, синусоидальный или приблизительно синусоидальный тестовый сигнал), имеющий частоту, которая сдвинута на частоту df от гармоники частоты LO. Упомянутая гармоника частоты LO является гармоникой, для которой гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала должно быть подавлено в объединенном выходном сигнале. Например, в примерах, рассмотренных в спецификации, упомянутая гармоника является 3-й или 5-й гармоникой. В дальнейшем описании допускается в качестве примера, что колебательный тестовый сигнал смещен с частотой df от третьей гармоники частоты LO. То есть, частота колебательного тестового сигнала равна $$f_{test}=3f_{LO}+df$$ , где $$df$$ - частота LO. Если колебательный тестовый сигнал вводится во входные порты первого и второго пассивных переключающих смесителей 70 и 80, он будет преобразован с понижением частоты на третьей гармонике первого и второго сигнала LO LO1 и LO2, соответственно, в частоту df в первом и втором преобразованных с понижением частоты сигналах. Следует заметить, что генератор 350 не обязательно должен быть очень точным генератором, но может быть относительно простым (дешевым) генератором, который, например, имеет относительно высокий фазовый шум, и т.д.

Фиг. 11 схематически иллюстрирует амплитудную характеристику 385 CSF 370 в соответствии с примером. На фиг. 11 указаны полоса 390 пропускания и полоса перехода 395 CSF 370. Чтобы избежать отрицательного наложения неподавленных помех в полосу сигнала, частота выборки ADC 380 обычно была бы установлена, по меньшей мере, в два раза большей верхнего предела полосы перехода. Таким образом, при допущении, что схема 30 преобразования с понижением частоты неправильно настроена, так что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала неправильно подавляется, тогда гармоническая преобразованная с понижением частоты версия колебательного тестового сигнала будет появляться в цифровой сигнале, и будет отличимой от сигналов на других частотах, при условии, что частоты df выбрана таким образом, чтобы находится в полосе пропускания 390 или полосе 395 передачи, и, таким образом, может использоваться для измерения состояния тока настройки. Преимуществом выбора df таким образом, чтобы она находилась в пределах полосы пропускания, является то, что гармоническая преобразованная с понижением частоты версия колебательного тестового сигнала не (или только немного) подавляется с помощью CSF 370. Однако это может требовать, чтобы калибровка или настройка выполнялась во время интервалов времени ожидания, т.е., когда схема 10 радиоприемника не принимает никакие данные, поскольку гармоническая преобразованная с понижением частоты версия колебательного тестового сигнала иначе могла бы создавать помеху желаемому содержимому сигнала в полосе сигнала, и ее могло бы быть трудным отделить от принятого сигнала. В таких интервалах времени ожидания схема 60 интерфейса может быть отключена от смесителей 70 и 80 с использованием выборочных переключателей из переключателей 360. Преимуществом вместо этого выбора df таким образом, чтобы она находилась в пределах полосы 395 перехода, является то, что гармоническая преобразованная с понижением частоты версия колебательного тестового сигнала не создает помеху желаемому содержимому сигнала в полосе сигнала, и, таким образом, калибровка может выполняться одновременно с приемом данных схемы 10 радиоприемника.

Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, предоставлен способ настройки схемы 30 преобразования с понижением частоты. Способ содержит генерацию колебательного тестового сигнала, для которого частота df находится в пределах полосы 390 пропускания или полосы 395 перехода CSF 370. Способ дополнительно содержит ввод колебательного тестового сигнала во входные порты первого и второго пассивных переключающих смесителей 70, 80. Компоненты пассивной выходной цепи 90 объединителя настраиваются с помощью первой настройки настраиваемых резисторов (таких как резисторы 100а-b, 110a-b на фиг. 4) пассивной выходной цепи 90 объединителя для определения установки настройки резистора, которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе CSF 370 для установки по умолчанию настраиваемых конденсаторов (таких как конденсаторы 120, 130 на фиг. 4) пассивной выходной цепи 90 объединителя. Например, если настраиваемые компоненты являются настраиваемыми цифровым способом компонентами, управляющее машинное слово по умолчанию (соответствующее упомянутой установке по умолчанию) может подаваться в настраиваемые конденсаторы. Затем, схема 30 преобразования с понижением частоты может проходить через все возможные управляющие машинные слова для настраиваемых резисторов, в то же время, измеряя вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе фильтра 370 выбора канала для установки по умолчанию настраиваемых конденсаторов. Это измерение, например, может выполняться в цифровой области с использованием цифрового сигнала, генерируемого с помощью ADC 380. После этого настраиваются настраиваемые конденсаторы пассивной выходной цепи 90 объединителя для определения установки настройки конденсаторов, которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе CSF 370 для упомянутой определенной установки упомянутых настраиваемых резисторов пассивной выходной цепи 90 объединителя. Например, опять при допущении настраиваемых цифровым способом компонентов вышеупомянутое определенное управляющее машинное слово (соответствующее установке настройки резистора, которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе фильтра 370 выбора канала для установки по умолчанию настраиваемых конденсаторов) может подаваться в настраиваемые резисторы. Затем, схема 30 преобразования с понижением частоты может проходить через все возможные управляющие машинные слова для настраиваемых резисторов, в то же время, измеряя вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе CSF 370, таким образом, установка настройки резистора может быть определена (в этом случае в виде управляющего машинного слова для настраиваемых резисторов), которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе фильтра 370 выбора канала. Аналогично вышеупомянутому, измерение, например, может выполняться в цифровой области с использованием цифрового сигнала, генерируемого с помощью ADC 380. Таким образом, определенная установка настройки резистора и установка настройки конденсатора затем подается в настраиваемые резисторы и настраиваемые конденсаторы, соответственно.

Фиг. 12 - блок-схема последовательности этапов способа настройки в соответствии настоящим изобретением. Выполнение способа начинается на этапе 500. На этапе 510 колебательный тестовый сигнал вводится во входные порты первого и второго пассивных переключающих смесителей 70, 80. На этапе 520 настраиваемые резисторы настраиваются для установки настройки по умолчанию настраиваемых конденсаторов, таким образом, определяется установка настройки резистора. На этапе 530 настраиваемые конденсаторы настраиваются для определенной установки настройки настраиваемых резисторов, таким образом, определяется установка настройки конденсатора. Определенные установка настройки резистора и установка настройки конденсатора применяются на этапе 540, и выполнение способа заканчивается на этапе 550. Способ может повторяться, когда необходимо, чтобы учитывать временные изменения, такие как изменения температуры. Следует заметить, что, даже если блок-схема последовательности этапов фиг. 12 изображена как этапы, выполняемые в последовательном порядке, этап 510 продолжается во время этапов 520 и 530, поскольку колебательный тестовый сигнал используется для настройки резисторов и конденсаторов.

Настоящее изобретение было описано выше со ссылкой на специфические варианты осуществления. Однако другие варианты осуществления, чем описанные выше, являются возможными в рамках объема изобретения. Другие этапы способа, чем этапы способа, описанные выше, выполняющие способ с помощью аппаратного обеспечения или программного обеспечения, могут быть предоставлены в рамках объема изобретения. Разные признаки и этапы вариантов осуществления могут быть объединены в других комбинациях, чем описанные комбинации. Рамки объема изобретения ограничены только прилагаемой патентной формулой изобретения.

Изобретение относится к области преобразования с понижением частоты для схемы радиоприемника. Достигаемый технический результат - подавление гармонического содержимого, преобразованного с понижением частоты сигнала. Схема преобразования с понижением частоты содержит первый и второй пассивные переключающие смесители, выполненные с возможностью понижения частоты принятого радиочастотного сигнала и имеющие соответственно первый и второй рабочие циклы, гетеродин, пассивную выходную цепь объединителя, оперативно соединенную с выходными портами первого и второго пассивных переключающих смесителей, при этом пассивная выходная цепь объединителя является настраиваемой, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов. Также раскрыты схема квадратурного преобразования с понижением частоты, схема приемника, устройство связи и способ калибровки. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Схема преобразования с понижением частоты для схемы приемника, содержащая первый пассивный переключающий смеситель, выполненный с возможностью преобразования с понижением частоты принятого радиочастотного (RF) сигнала с помощью первого сигнала гетеродина, LO, (LO1), имеющего первый рабочий цикл, для генерации первого преобразованного с понижением частоты сигнала в выходном порту первого пассивного переключающего смесителя,
второй пассивный переключающий смеситель, выполненный с возможностью преобразования с понижением частоты принятого радиочастотного (RF) сигнала с помощью второго сигнала LO (LO2), имеющего ту же частоту LO, что и первый сигнал LO (LO1), и второй рабочий цикл, отличный от первого рабочего цикла, для генерации второго преобразованного с понижением частоты сигнала в выходном порту второго пассивного переключающего смесителя и пассивную выходную цепь объединителя, оперативно соединенную с выходными портами первого пассивного переключающего смесителя и второго пассивного переключающего смесителя и выполненную с возможностью объединения первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов так, что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и
гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, подавляются в объединенном выходном сигнале схемы преобразования с понижением частоты; причем пассивная выходная цепь объединителя является настраиваемой, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов.

2. Схема преобразования с понижением частоты по п. 1, в которой первый рабочий цикл равен 25%, а второй рабочий цикл равен 50%.

3. Схема преобразования с понижением частоты по п. 1 или 2, в которой упомянутое гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и упомянутое гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, которые подавляются в объединенном выходном сигнале, содержат содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на 3-й и 5-й гармониках первого сигнала LO (LO1), и содержимое сигнала, преобразованное с понижением частоты на 3-й и 5-й гармониках второго сигнала LO (LO2), соответственно.

4. Схема преобразования с понижением частоты по п. 1 или 2, в которой первый и второй преобразованные с понижением частоты сигналы являются дифференциальными сигналами, а выходной порт первого пассивного переключающего смесителя и выходной порт второго пассивного переключающего смесителя оба являются дифференциальными выходными портами, причем каждый из них имеет первый и второй выходной контакт.

5. Схема преобразования с понижением частоты по п. 4, в которой пассивная выходная цепь объединителя содержит первый резистор, оперативно подключенный между первым выходным контактом выходного порта первого пассивного переключающего смесителя и первым суммирующим узлом схемы преобразования с понижением частоты; второй резистор, оперативно подключенный между первым выходным контактом выходного порта второго пассивного переключающего смесителя и первым суммирующим узлом схемы преобразования с понижением частоты;
третий резистор, оперативно подключенный между вторым выходным контактом выходного порта первого пассивного переключающего смесителя и вторым суммирующим узлом схемы преобразования с понижением частоты; и четвертый резистор, оперативно подключенный между вторым выходным контактом выходного порта второго пассивного переключающего смесителя и вторым суммирующим узлом схемы преобразования с понижением частоты.

6. Схема преобразования с понижением частоты по п. 5, в которой пассивная выходная цепь объединителя содержит конденсаторы, соединенные с первым и вторым выходными контактами выходных портов первого и второго пассивных переключающих смесителей.

7. Схема преобразования с понижением частоты по п. 6, в которой первый, второй, третий и четвертый резисторы и конденсаторы, соединенные с первым и вторым контактами выходных портов первого и второго пассивных переключающих смесителей являются настраиваемыми, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов.

8. Схема преобразования с понижением частоты по п. 1, причем схема преобразования с понижением частоты выполнена с возможностью выполнения частотно-преобразованной фильтрации.

9. Схема преобразования с понижением частоты по п. 1, в которой второй пассивный переключающий смеситель имеет включенный и выключенный режим, и причем схема преобразования с понижением частоты выполнена с возможностью выборочно устанавливать второй пассивный переключающий смеситель в
- включенный режим, когда уровень помех превышает порог для нейтрализации помех; и
- выключенный режим для экономии мощности по сравнению с включенным режимом.

10. Схема преобразования с понижением частоты по п. 9, причем схема преобразования с понижением частоты имеет режим обнаружения, в котором пассивная выходная цепь объединителя сконфигурирована с возможностью объединения первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов так, что гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале, и гармоническое содержимое преобразованного с понижением частоты сигнала, присутствующее во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, конструктивно объединяются в объединенном выходном сигнале схемы преобразования с понижением частоты, в то время как содержимое сигнала, присутствующее в первом преобразованном с понижением частоты сигнале и во втором преобразованном с понижением частоты сигнале, преобразованное с понижением частоты на основной частоте первого и второго сигнала LO (LO1, LO2), соответственно, подавляется в объединенном выходном сигнале схемы преобразования с понижением частоты для обнаружения, когда упомянутый уровень помех превышает упомянутый порог.

11. Схема преобразования с понижением частоты по п. 1, содержащая первый малошумящий усилитель LNA, выполненный с возможностью подачи принятого RF сигнала во входной порт первого пассивного переключающего смесителя и отдельный второй LNA, выполненный с возможностью подачи принятого RF сигнала во входной порт второго пассивного переключающего смесителя.

12. Схема преобразования с понижением частоты по п. 11, в которой первый LNA имеет топологию общего затвора, а второй LNA имеет топологию общего истока.

13. Схема преобразования с понижением частоты по п. 11 или 12, в которой первый и второй LNA являются настраиваемыми, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов.

14. Схема квадратурного преобразования с понижением частоты для схемы приемника, причем схема квадратурного преобразования с понижением частоты содержит первую и вторую схему преобразования с понижением частоты по любому из предыдущих пунктов, расположенные в маршруте синфазного сигнала I, и в маршруте квадратурного фазового сигнала Q, соответственно, схемы квадратурного преобразования с понижением частоты.

15. Схема квадратурного преобразования с понижением частоты по п. 14, в которой первый пассивный переключающий смеситель первой схемы преобразования с понижением частоты и первый пассивный переключающий смеситель второй схемы преобразования с понижением частоты совместно используют общий входной порт.

16. Схема приемника, содержащая схему преобразования с понижением частоты по любому из пп. 1-13 или схему квадратурного преобразования с понижением частоты по п. 14 или 15.

17. Устройство связи, содержащее схему радиоприемника по п. 16.

18. Устройство связи по п. 17, причем устройство связи является беспроводным устройством связи.

19. Устройство связи по п. 18, причем устройство связи является радио базовой станцией, мобильным телефоном или беспроводным модемом передачи данных.

20. Устройство связи по п. 17, причем устройство связи является проводным устройством связи.

21. Способ настройки схемы преобразования с понижением частоты по любому из пп. 1-13, содержащий этапы, на которых генерируют колебательный тестовый сигнал, имеющий частоту, которая смещена на частоту df от гармоники частоты LO, причем частота df находится в пределах полосы пропускания или полосы перехода фильтра выбора канала, выполненного с возможностью фильтрации объединенного выходного сигнала; вводят колебательный тестовый сигнал в порты первого и второго пассивных переключающих смесителей, настраивают компоненты пассивной выходной цепи объединителя с помощью - первой настройки настраиваемых резисторов пассивной выходной цепи объединителя для определения установки настройки резистора, которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе фильтра выбора канала для установки по умолчанию настраиваемых конденсаторов цепи пассивного выходного объединителя; и
- после этого настройки упомянутых настраиваемых конденсаторов пассивной выходной цепи объединителя для определения установки настройки конденсатора, которая минимизирует вклад мощности колебательного тестового сигнала на выходе фильтра выбора канала для упомянутой определенной установки упомянутых настраиваемых резисторов пассивной выходной цепи объединителя; и
применяют упомянутую определенную установку настройки резистора и упомянутую определенную установку настройки конденсатора к настраиваемым резисторам и настраиваемым конденсаторам соответственно.