專利名稱：自校準混頻器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及混頻器電路，還涉及包括混頻器電路的裝置、方法、計 算機程序產(chǎn)品和介質。
這種混頻器電路的例子是包括混頻器的電路。這種裝置的例子是包 括發(fā)射機、接收機和/或收發(fā)機的裝置。
背景技術：
從EP 1 531 553-A1得知現(xiàn)有技術混頻器電路，在其圖2和3中公 布了一種混頻器電路，包括用于接收輸入信號和振蕩信號并用于輸出輸 出信號的混頻器，以及包括與所述混頻器平行用于接收輸入信號并用來 相應于輸入信號提供可調補償信號的補償支路。把輸出信號和補償信號 相結合用來補償混頻器失真。
已知混頻器電路具有缺點，其中之一是使用平行補償支路的事實。 這樣的額外支路必須在校準期間和在正常工作期間隨時估計要補償?shù)氖?真，并因此引入額外的噪聲和額外的自身失真。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目標特別是提供一種包括混頻器的混頻器電路，在所述混 頻器電路中減少了混頻器的混頻器電路失真而不需要平行補償。
本發(fā)明的另外目標是提供包括混頻器電路的裝置、方法、計算機程 序產(chǎn)品和媒質，而不需要平行補償。
根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路包括
混頻器，用于接收輸入信號和振蕩信號并用于輸出輸出信號，所述 混頻器包括具有可調負載值的負載，
用于調節(jié)負載的調節(jié)器，其中調節(jié)過的負載在時間上的不同時刻具 有不同的負載值，檢測器，用于檢測每個負載值的輸出信號分量，以及
選擇器，用于選擇檢測結果，并通知調節(jié)器相應于選定的檢測結果 設置所述負載，所設置的負載具有設置的負載值。
通過提供混頻器電路，所述混頻器電路具有包括可調負載值的負載 的混頻器，和具有用于掃描負載的調節(jié)器，以及具有用于檢測對應掃描 負載值的輸出信號分量的檢測器，和具有用于選擇檢測并響應于所述設 置負載的選擇器，來減少混頻器失真而不需要引入平行補償。
根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路的另外的優(yōu)點之一是，其校準和其正常工 作互相是分離的。
根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路的實施例定義為，包括用于過濾分量的濾 波電路和包括斜率檢測電路的檢測器，每個負載值的分量檢測包括每個 負載值的分量斜率檢測，以及包括選擇器，用于互相比較斜率值來找到 定義要選擇的檢測結果的斜率極值的比較電路。通過選擇斜率值是極值 的檢測結果，例如最小值，以及通過設置具有對選擇結果的設定負載值 的負載，來使得針對特定分量的混頻器失真最小化。
根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路實施例的定義為包括二階互調分量
(intermodulation productor)。 二階互調分量或IM2引起相對較多失 真。因此對這個特定(頻率)分量減少混頻器失真很重要。二階輸入截 點或IIP2表示所需輸出信號在幅度上變得等于二階互調分量的譜分量 的輸入信號幅度。所以，相對較小的二階互調分量導致相對較高的二階 輸入截點，這在例如無線技術中是重要要求。在US申請2005-0124311 和US申i青2006-0035611中公布了更多關于IM2和IIP2的信息。
根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路實施例定義為輸入信號包括幅度調制干 擾信號或雙音頻信號。這些輸入信號每個都己經(jīng)證明功能良好。幅度調 制干擾信號包括例如20kHz幅度調制干擾信號，以及雙音頻信號包括例 如100kHz雙音頻信號，而不排除其它頻率。
根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路實施例定義為還包括-
包括調節(jié)器以及選擇器的控制器，所述選擇器用于在校準模式中掃 描調節(jié)器和在非校準模式中鎖定調節(jié)器。
控制器包括或構成例如處理器或處理器系統(tǒng)的一部分，而調節(jié)器包括例如硬件或軟件計數(shù)器和/或用于把計數(shù)值轉換成提供給負載的調節(jié) 信號的硬件或軟件轉換器。在校準模式下掃描負載然后設定負載。在非 校準模式下，例如在正常工作模式下，負載要保持其設定負載值。 根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路實施例定義為還包括
包括調節(jié)器的控制器，所述調節(jié)器用于分別在敏感和非敏感模式下 向負載提供分別具有較小和較大步長的調節(jié)信號。
在敏感模式下，兩個相繼的調節(jié)信號之間的差應是相對較小步長， 而在非敏感模式下，兩個相繼的調節(jié)信號之間的差應是相對較大步長。
根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路實施例定義為還包括-
包括調節(jié)器和時鐘信號發(fā)生器的控制器，所述調節(jié)器具有用于接收 時鐘信號的時鐘輸入以及用于向負載提供調節(jié)信號的輸出，所述時鐘信 號發(fā)生器用于產(chǎn)生時鐘信號來分別在快模式和慢模式下分別生成較快和 較慢時鐘信號。
在快模式下用于調節(jié)器定時的時鐘信號應是相對較快的，而在慢模 式下用于調節(jié)器定時的時鐘信號應是相對較慢的。
根據(jù)本發(fā)明的裝置包括根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路。 根據(jù)本發(fā)明的裝置實施例定義為還包括 包括所述混頻器的接收機， 發(fā)射機，以及
輸入信號發(fā)生器，用于通過發(fā)射機開關接收來自發(fā)射機的發(fā)射機信 號，以及用于響應于所述發(fā)射機信號通過接收機開關向混頻器提供輸入 信號。
開關通過輸入信號發(fā)生器使接收機和發(fā)射機在校準模式下互相連 接，以及使接收機和發(fā)射機在例如正常工作模式的非校準模式下和一個 天線或它們自己的天線相連接。
根據(jù)本發(fā)明的裝置實施例和根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的計 算機程序和根據(jù)本發(fā)明的媒質和根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路實施例相對 應。
本發(fā)明基于的想法之一是，要避免平行補償或平行補償調節(jié)，本發(fā) 明基于的基本思想之一是，混頻器負載應具有可調負載值并且調節(jié)器應掃描負載，以及檢測器應檢測對應掃描負載的混頻器輸出信號分量并且 選擇器應選擇檢測和據(jù)此設置負載。
本發(fā)明解決的問題之一是，提供一種包括混頻器的混頻器電路，所 述混頻器電路包括其中減少混頻器的混頻器電路失真而不需要平行補 償。根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路的另外的優(yōu)點之一是，其校準和其正常工 作互相是分離的。
參考以下描述的附圖，將對本發(fā)明的這些和其它方面進行詳細描 述，并使其變得清楚。


附圖中
圖1概略地表示包括可調負載的混頻器， 圖2概略地表示根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路， 圖3概略地表示根據(jù)本發(fā)明的裝置，
圖4表示混頻器電路的第一操作，以及 圖5表示混頻器電路的第二操作。
具體實施例方式
圖1所示的混頻器2包括包括互相連接的第一主電極(例如射極或
源極)的第一和第二晶體管21和22，以及包括通過電流源24接地的第一 主電極(例如射極或源極)并包括和第一和第二晶體管21和22的第一主 電極相連接的第二主電極(例如集電極或漏極)的第三晶體管23。第一 晶體管21的第二主電極(例如集電極或漏極)通過第一阻抗25 (例如電 容和電阻的并聯(lián)電路)和參考端子相連接，而第二晶體管22的第二主電 極(例如集電極或漏極)通過第二阻抗26 (例如電容和電阻的并聯(lián)電路) 和參考端子相連接。
第三晶體管23的控制電極(例如基極或柵極)組成用于接收輸入信 號的輸入27，而第一和第二晶體管21和22的控制電極(例如基極或柵極) 組成用于接收振蕩信號的振蕩器輸入28a、 28b，以及第一和第二晶體管 21和22的第二主電極組成用于輸出輸出信號的輸出29a、 29b。第一和第二晶體管21和22的第二主電極還通過負載3互相連接。該負載3包括四個 并聯(lián)分路， 一個分路包括阻抗31而另外三個分路每個包括阻抗32、 34、 36和開關33、 35、 37的串聯(lián)結構。負載3還包括用于接收用于通過操作開 關33、 35、 37以調節(jié)負載3的調節(jié)信號的控制輸入38。不排除分路上的不
同結構和不同分路結構以及不同分路數(shù)字。
圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路1包括如圖1所示具有負載3的 混頻器2，所述負載3通過輸入27接收輸入信號，并通過振蕩器輸入28(= 28a & 28b)接收振蕩信號，以及通過輸出29 (=29a & 29b)輸出輸出 信號。如在圖l解釋的，負載3具有可調負載值?；祛l器電路l還包括調節(jié) 器4，用于通過經(jīng)控制輸入38向負載3提供調節(jié)信號來調節(jié)負載3。在校準 模式下，掃描負載3以便其在時間上不同時刻具有不同負載值?；祛l器電 路1還包括用于檢測對應不同負載值的輸出信號分量的檢測器5，以及用 于選擇檢測結果并通知調節(jié)器4根據(jù)選擇的檢測結果設置負載的選擇器 6。所設置負載3具有設置的負載值。
檢測器5包括以串聯(lián)結構互相連接的放大器51和用于過濾分量的濾 波電路52以及斜率檢測電路53。每個負載值的分量檢測包括每個負載值 的分量斜率檢測。選擇器6包括用于互相比較斜率值來找到定義要選擇的 檢測結果的斜率極值的比較電路61，以及另外包括例如和斜率檢測電路 53的輸出相連接來接收和存儲斜率值的存儲器62。存儲器62和比較電路 相連接來在一個方向上接收指示以提供一個或更多斜率值，并在另一個 方向上提供斜率值。
混頻器電路1還包括例如包括調節(jié)器4和選擇器6的控制器7，所述選 擇器6用于在校準模式中掃描調節(jié)器4和在非校準模式中鎖定調節(jié)器4，并 且/或者用于分別在敏感和非敏感模式下向負載3提供分別具有較小和較 大步長的調節(jié)信號。調節(jié)器4包括例如用于接收時鐘信號的時鐘輸入以及 用于向負載3提供調節(jié)信號的輸出，而控制器包括例如時鐘信號發(fā)生器 71，所述時鐘信號發(fā)生器71用于產(chǎn)生時鐘信號來分別在快模式和慢模式
下分別生成較快和較慢時鐘信號。
控制器7還包括例如處理器72，用于控制調節(jié)器4、時鐘信號發(fā)生器71、比較電路61和存儲器62?？商鎿Q地，處理器可以集成到調節(jié)器4和/ 或時鐘信號發(fā)生器71和/或比較電路61和/或存儲器62中，或者調節(jié)器4 和/或時鐘信號發(fā)生器71和/或比較電路61和/或存儲器62可以來自部分 處理器72等等。
圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的裝置8包括具有混頻器2的接收機81和發(fā)射 機82以及輸入信號發(fā)生器91 ，用于通過發(fā)射機開關93接收來自發(fā)射機82 的發(fā)射機信號，以及用于根據(jù)發(fā)射機信號通過發(fā)射機開關93向混頻器2 提供輸入信號。接收機81還包括例如接收機開關97，所述接收機開關97 具有和接收電路96相連接的操作輸入，并具有和輸入信號發(fā)生器91輸出 相連接的校準輸入，以及具有和混頻器2的輸入27相連接的輸出。發(fā)射機 82進一步包括例如發(fā)射機開關93，所述發(fā)射機開關93具有和第一發(fā)射電 路94相連接的輸入，并具有和第二發(fā)射電路92相連接的操作輸出，以及 具有和輸入信號發(fā)生器91的輸入相連接的校準輸出。
裝置8還包括例如天線電路83，所述天線電路83具有和天線電路相 連接的天線，其中天線電路包括和第二發(fā)射電路92輸出相連接的輸入以 及包括和接收電路96輸入相連接的輸出。
例如，所述分量包括例如二階互分量，而不排除其它分量。二階互 調分量或IM2引起相對較多失真。因此對這個特定(頻率)分量減少混頻 器2失真很重要。二階輸入截點或IIP2表示所需輸出信號在幅度上變得等 于二階互調分量的譜分量的輸入信號幅度。所以，相對較小的二階互調 分量導致相對較高的二階輸入截點，這在例如無線技術中是重要要求。
對該特定分量，圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的混頻器電路1如下運行。在 校準模式下，向輸入27提供輸入信號，例如幅度調制干擾信號(例如20kHz AM干擾信號)，或者雙音頻信號(例如100kHz雙音頻信號)。輸入信號可 以來自未示出的由控制器7控制的特定發(fā)生器，或者來自下面要在圖3方 面解釋的輸入信號發(fā)生器91。另外，向輸入28提供例如本地振蕩信號的 振蕩信號，所述輸入28如圖2所示，并如圖l所示包括輸入28a和28b。負 載3通過控制輸入38接收來自調節(jié)器4的調節(jié)信號。
在校準模式下，通過調節(jié)器4掃描負載3，使得負載3在時間上不同時刻取得不同負載值。另外，調節(jié)器4包括例如計數(shù)器，不排除其它種類 調節(jié)器，于是調節(jié)信號包括相繼的計數(shù)值。根據(jù)每個計數(shù)值，通過打開
和/或關閉一個或更多開關33和35和37來調節(jié)負載3。使用計數(shù)器的優(yōu)點 是能通過選定的不同開始值和/或結束值來增加或減小掃描間隔，并能容 易地引入不同技術步長(小步長=大精確度，大步長=小精確度)，以及 通過改變時鐘速度能容易地引入掃描速度。調節(jié)信號可以包括一輪增加 或減小的計數(shù)值，以及可以包括幾輪增加或減小的計數(shù)值，例如三角形 信號(增加的計數(shù)值接著減小的計數(shù)值，等等)。已證明這些三角形信號 工作得非常好。
因此，對負載3的每個不同負載值，由混頻器2產(chǎn)生不同輸出信號。 過濾對應不同輸出信號的IM2分量并把各個輸出信號的IM2分量提供給斜 率檢測電路53，檢測各個輸出信號的IM2分量的斜率。斜率值存儲在存儲 器62中，而比較電路61判斷例如定義了與導致該負載極值的輸出信號相 對應的負載值的斜率極值。通過調節(jié)器4把負載3設置成該特定負載值。 另外，例如鎖定調節(jié)器4的計數(shù)器，并產(chǎn)生固定計數(shù)值用作調節(jié)信號。然 后，例如正常工作模式的非校準模式開始。
如上所述，輸入信號可以來自如圖3所示的輸入信號發(fā)生器91。在 該情況下，用發(fā)射機82來通過發(fā)射機開關93提供發(fā)射機信號，并且輸入 信號發(fā)生器91把發(fā)射機信號轉換成輸入信號，通過接收機開關97提供給 混頻器2。因此在校準模式下，發(fā)射機開關93和接收機開關97通過輸入信 號發(fā)生器91與接收機81和發(fā)射機82互相連接，并且在非校準模式下，把 接收機81的混頻器電路1和發(fā)射機82的第一發(fā)射電路94每個都和天線電 路83相連接。
因此，當考慮到IM2測量依賴于激勵振蕩器(輸入信號)精度和混 頻器增益精度以及IM2檢測器靈敏度，就創(chuàng)造了新的創(chuàng)新性概念來避免已 知的限制。該概念包括通過掃描的混頻器負載調諧和輸入信號的分量檢 測以及正確檢測結果的選擇。
IM2分量檢測可以通過二極管和/或包括二極管的濾波電路52來執(zhí) 行。該二極管包括用于接收放大輸出信號的陽極以及包括通過電容和電阻并聯(lián)結構接地的陰極。
需要把兩種情況互相區(qū)分開。根據(jù)第一種情況，調節(jié)器計數(shù)器的時 鐘速度小于IM2頻率，而根據(jù)第二種情況，調節(jié)器計數(shù)器的時鐘速度大于
IM2頻率。
在IM2頻率固定為3MHz而要求把IIP2從30dBm提高到60dBm的快速校 準情況下，混頻器電路1的操作如圖4所示。這里圖4中的模塊具有以下含 義
模塊100:開始校準。
模塊101:連接激勵振蕩器。
模塊102:把IIP2校準和混頻器分路相連接。
模塊103:加載初始計數(shù)值。
模塊104:開始時鐘。
模塊105:溢出。
模塊106:第一時間，是或否。
模塊107:校準錯誤。
模塊108:改變混頻器分路。
模塊109:停止掃描。
模塊110:讀出校準值并將其校正。
模塊lll:存儲校準值。
在要求最大性能的情況下，妥協(xié)為定義校準參數(shù)來在IM2頻率固定 在100kHz后達到IIP2的80dBm，不得不首先考慮靈敏度。因為IM2檢測水 平非常低，用斜率檢測濾波器(三角信號)來優(yōu)化噪聲水平。當考慮到 系統(tǒng)動態(tài)范圍有限時，可以做兩步方法。步驟l:從30dBm到60dBm (+/-5dBm)的IIP2水平、高時鐘、低精度。步驟2:為了減少校準持續(xù) 時間，把計數(shù)器初值加載為例如校準值減十或者如果它小于零的話加載 為零。從55dBm到80dBm (+/-2dBm)的IIP2水平、高精度、低時鐘。在此 情況下，混頻器電路1的操作如圖5所示。這里圖5中的模塊具有以下含義
模塊200:開始校準。
模塊201:連接激勵振蕩器。模塊202:把IM2頻率和時鐘設置為低精度模式。
模塊203:把模塊性能設置為低精度模式。
模塊204:把IIP2校準和混頻器分路相連接。
模塊205:初始值=0。
模塊206:加載初始值。
模塊207:開始時鐘。
模塊208:溢出。
模塊209:第一時間。
模塊210:校準錯誤。
模塊211:改變混頻器分路。
模塊212:停止掃描。
模塊213:讀出校準值并將其校正。
模塊214:低模式。
模塊215:存儲校準值。
模塊216:初始值=校準值減十或者如果它小于零的話等于零。
模塊217:把IM2頻率和時鐘設置為高精度模式。
模塊218:把模塊性能設置為高精度模式。
應該注意的是，上述實施例并非限制本發(fā)明，在不脫離所附權利要 求范圍的情況下，本領域普通技術人員能夠設計多種替代實施例。在權 利要求中，括號之間的參考符號不應該解釋為限制權利要求。動詞"包 括"及其衍生詞的使用不排除除了權利要求中聲明的那些元件或步驟的 存在。單個的元件也不排除存在多個這種元件。并非可以通過包括幾個 清楚元件的硬件來實現(xiàn)，也可以通過適當?shù)鼐幊痰挠嬎銠C來實現(xiàn)。在枚 舉列出幾個裝置的設備權利要求中，這幾個裝置可以通過一個或相同項
目的硬件來實現(xiàn)。唯一的事實在于相互不同的從屬權利要求不表示不
能有利地使用這些方法的組合。
權利要求
1. 一種混頻器電路(1)，包括混頻器(2)，用于接收輸入信號和振蕩信號并用于輸出輸出信號，其中混頻器(2)包括具有可調負載值的負載(3)，用于調節(jié)所述負載(3)的調節(jié)器(4)，調節(jié)過的負載(3)在時間上的不同時刻具有不同負載值，檢測器(5)，用于檢測每個負載值的輸出信號分量，以及選擇器(6)，用于選擇檢測結果，并通知所述調節(jié)器(4)響應于選定的檢測結果設置所述負載，所設置的負載(3)具有設置的負載值。
2. 如權利要求1的混頻器電路(l),所述檢測器(5)包括用于過濾分 量的濾波電路(52)并且包括斜率檢測電路(53)，每個負載值的分量檢測 包括每個負載值的分量斜率檢測，以及所述選擇器(6)包括比較電路 (61)，用于互相比較斜率值來找到定義要選擇的檢測結果的斜率極值。
3. 如權利要求1的混頻器電路(l)，所述分量包括二階互調分量。
4. 如權利要求1的混頻器電路(l)，所述輸入信號包括幅度調制干 擾信號或雙音頻信號。
5. 如權利要求1的混頻器電路(l)，還包括包括調節(jié)器(4)以及選擇器(6)的控制器(7)，所述選擇器(6)用于在 校準模式中掃描調節(jié)器(4)和在非校準模式中鎖定調節(jié)器(4)。
6. 如權利要求1的混頻器電路(l)，還包括包括調節(jié)器(4)的控制器(7)，所述調節(jié)器(4)用于分別在敏感和非 敏感模式下向負載(3)提供分別具有較小和較大步長的調節(jié)信號。
7. 如權利要求1的混頻器電路(l)，還包括包括調節(jié)器(4)和時鐘信號發(fā)生器(71)的控制器(7)，所述調節(jié)器(4) 具有用于接收時鐘信號的時鐘輸入以及用于向負載(3)提供調節(jié)信號的 輸出，所述時鐘信號發(fā)生器(71)用于產(chǎn)生時鐘信號，以分別在快模式和 慢模式下分別生成較快和較慢時鐘信號。
8. —種包括如權利要求1的混頻器電路(1)的裝置(8)。
9. 如權利要求8的裝置(8)，還包括-包括所述混頻器(2)的接收機(81)， 發(fā)射機(82)，以及輸入信號發(fā)生器(91)，用于從發(fā)射機(82)通過發(fā)射機開關(93)接收 發(fā)射機信號，以及用于響應于所述發(fā)射機信號通過接收機開關(97)向混 頻器(2)提供輸入信號。
10. —種方法，包括如下步驟對于用于接收輸入信號和振蕩信號并輸出輸出信號的混頻器(2), 調節(jié)混頻器(2)的負載(3)，所述負載(3)具有可調負載值，調節(jié)過的負載 (3)在時間上的不同時刻具有不同負載值，以及從用于檢測每個負載值的輸出信號分量的檢測器(5)，選擇檢測結 果并響應于選定的檢測結果設置負載(3)，所設置的負載(3)具有設置的 負載值。
11. 一種計算機程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行根據(jù)權利要求10的方法的步驟。
12. —種介質，包括根據(jù)權利要求ll的計算機程序產(chǎn)品。
全文摘要
混頻器電路(1)包括用于接收輸入信號和振蕩信號并輸出輸出信號的混頻器(2)。通過提供具有可調負載值的負載(3)的混頻器(2)和引入用于調節(jié)和掃描負載(3)的調節(jié)器(4)，以及通過引入用于檢測例如每個負載值的輸出信號的二階互調分量的檢測器(5)和用于選擇檢測結果并通知調節(jié)器(4)根據(jù)選擇的檢測結果設置負載(3)的選擇器(6)，來校準混頻器(2)。其中調節(jié)過的負載(3)在時間上的不同時刻具有不同負載值。檢測器(5)包括用于過濾分量的濾波電路(52)和包括斜率檢測電路(53)，以及選擇器(6)包括用于互相比較斜率值來找到定義要選擇的檢測結果的斜率極值的比較電路(61)。輸入信號包括幅度調制干擾信號或雙音頻信號。
文檔編號H03D3/00GK101416381SQ200780011917
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月27日 優(yōu)先權日2006年3月30日
發(fā)明者帕特里克·A·Y·奧冉尼 申請人:Nxp股份有限公司