專利名稱：混頻器的制作方法
混頻器
術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種混頻器，特別是涉及僅有單一混頻單元而兼具升頻混頻功能及降頻混頻功能的一種混頻器。
背景技術(shù)：
在通信裝置中，無論是在傳送射頻信號或是接收射頻信號時，都需要混頻器 (Mixer)來對射頻信號進(jìn)行混頻處理，例如將中頻信號升頻為較高載波頻率的射頻信號， 或?qū)⒂商炀€單元接收的射頻信號降頻為中頻信號或基帶信號，以利后續(xù)的信號處理。舉例而言，在傳送由基帶處理單元的信號源產(chǎn)生的基帶信號時，會先將此基帶信號藉由升頻混頻器(Up Converter)來與本地振蕩信號進(jìn)行混頻，使得所述基帶信號可以升頻至射頻信號。然后，再將此射頻信號傳送至例如功率放大器的組件來進(jìn)行放大，或是直接傳送此射頻信號至天線來進(jìn)行發(fā)送。另一方面，在天線接收射頻信號后，可以經(jīng)由降頻混頻器(Down Converter)來將此射頻信號與本地振蕩信號進(jìn)行混頻，以將此射頻信號降頻至中頻信號或基帶信號，再將此基帶信號經(jīng)由例如基帶信號單元來進(jìn)行后續(xù)的信號處理。
一般而言，升頻混頻器和降頻混頻器是用兩組不同的電路組件來實(shí)現(xiàn)，通常兩組混頻器占用相當(dāng)大的電路面積，且各自須接收本地端振蕩信號，因此通常本地端振蕩器有較高的功率消耗。發(fā)明內(nèi)容
基于前述問題，本發(fā)明提供一種混頻器，僅利用單一混頻單元來實(shí)現(xiàn)有升頻混頻以及降頻混頻的功能，因而有效地減少通信裝置的電路面積，并進(jìn)而降低整體通信裝置的制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，本發(fā)明提供一種混頻器。所述混頻器包括基帶信號處理單元、射頻信號處理單元以及混頻單元?；鶐盘柼幚韱卧靡越邮栈虍a(chǎn)生基帶信號。所述射頻信號處理單元用以處理或輸出射頻信號。所述混頻單元耦接基帶信號處理單元以及射頻信號處理單元，并依據(jù)控制信號選擇操作于升頻模式或降頻模式。另外，當(dāng)混頻器操作于升頻模式時，所述混頻單元將基帶信號與本地振蕩信號混頻以產(chǎn)生射頻信號，并輸出射頻信號至射頻信號處理單元。此外，當(dāng)混頻器操作于降頻模式時，所述混頻單元將射頻信號與本地振蕩信號混頻以產(chǎn)生基帶信號，并輸出基帶信號至基帶信號處理單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，本發(fā)明提供一種混頻器。所述混頻器包括基帶信號處理單元、射頻信號處理單元、第一差分對以及第二差分對。所述第一差分對以及第二差分對皆耦接基帶信號處理單元以及射頻信號處理單元，并依據(jù)控制信號選擇進(jìn)行升頻混頻處理或降頻混頻處理。另外，當(dāng)所述混頻器操作于升頻模式時，第一與第二差分對共同將基帶信號與本地振蕩信號進(jìn)行升頻混頻處理，以產(chǎn)生射頻信號，并輸出射頻信號至射頻信號處理單元。此外，當(dāng)所述混頻器操作于降頻模式時，所述第一與第二差分對共同將射頻信號與本地振蕩信號進(jìn)行降頻混頻處理，以產(chǎn)生基帶信號，并輸出基帶信號至基帶信號處理單元。
基于上述，本發(fā)明的實(shí)施例提供混頻器，其僅有單一混頻單元用來依據(jù)混頻器所在的通信裝置的控制單元提供的控制信號來調(diào)整為升頻模式或降頻模式。當(dāng)所述混頻器操作于升頻模式時，其混頻單元可將基帶信號處理單元輸出的基帶信號與本地振蕩信號進(jìn)行升頻混頻處理，升頻此基帶信號為射頻信號，再輸出此射頻信號至下一階射頻信號處理單元進(jìn)行后續(xù)處理。當(dāng)所述混頻器操作于降頻模式時，其混頻單元可將射頻信號處理單元輸出的射頻信號與本地振蕩信號進(jìn)行降頻混頻處理，降頻此射頻信號為基帶信號，再輸出此基帶信號至下一階基帶信號處理單元進(jìn)行后續(xù)處理。由于升頻混頻及降頻混頻使用了同一混頻器組件，因此減少混頻器占用的電路面積與制造成本。
為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。


圖I是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的功能方塊圖。
圖2A是本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器操作于升頻模式的示意圖。
圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器操作于降頻模式的示意圖。
圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的示意圖。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器操作于降頻模式的示意圖。
圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器操作于升頻模式的示意圖。
圖5是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的功能方塊圖。
圖6是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的功能方塊圖。
圖7是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖I是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的功能方塊圖。請參照圖1，混頻器10包括基帶信號處理單元110、射頻信號處理單元120以及混頻單元130?；鶐盘柼幚韱卧?10 用以接收或產(chǎn)生基帶信號BB。射頻信號處理單元120用以處理或輸出射頻信號RF。混頻單元130耦接于基帶信號處理單元110以及射頻信號處理單元120，并依據(jù)控制信號CS選擇操作于升頻模式或是降頻模式。簡言之，本發(fā)明的多個實(shí)施例提供聚合(merge)現(xiàn)有射頻電路技術(shù)中的升頻混頻器與降頻混頻器為單一個混頻器組件，并經(jīng)由控制單元來調(diào)整此單一個混頻器組件操作于升頻模式或是降頻模式。
控制信號CS可由混頻器10所設(shè)置的通信裝置(未繪示于圖I)的控制單元14(此即，相對于混頻器10的外部控制單元)來發(fā)送至基帶信號處理單元110?？刂茊卧?4對應(yīng)于通信系統(tǒng)目前的傳送/接收操作來調(diào)整混頻器10中的組件操作情形?？刂茊卧?4可以具有判斷通信系統(tǒng)是處于傳送或是接收狀態(tài)的組件，因而可根據(jù)傳送/接收狀態(tài)而對應(yīng)地發(fā)送控制信號CS，但本發(fā)明的可實(shí)施方式不限定于上述，還可以由控制單元14接收通信協(xié)議堆棧單元的上層通信協(xié)議層的判斷結(jié)果，產(chǎn)生控制信號CS來調(diào)整混頻器10操作于升頻模式或是降頻模式。
控制信號CS可以根據(jù)預(yù)設(shè)的時間序列來對應(yīng)地調(diào)整混頻器10的操作模式。舉例而言，當(dāng)混頻器10應(yīng)用在使用時分雙工(Time Division Duplex,TDD)的通信裝置(例如手機(jī)以及基站等)時，由于所述通信裝置在每個時隙(timeslot)中的傳送/接收行為是根據(jù)預(yù)定的排程來進(jìn)行，此時控制信號CS可依據(jù)通信裝置在每個時隙中所要進(jìn)行的傳送行為/ 接收行為來將混頻器10調(diào)整為升頻模式/降頻模式。
請繼續(xù)參照圖1，當(dāng)控制信號CS將混頻單元130調(diào)整為升頻模式時，混頻單元130 會將所接收的基帶信號BB與本地振蕩信號LO進(jìn)行混頻，以產(chǎn)生射頻信號RF，并輸出射頻信號RF至射頻信號處理單元120。本地振蕩信號LO由混頻器10所設(shè)置的通信裝置的射頻前端電路的振蕩單元(未繪示于圖I)產(chǎn)生，在此不詳述說明其技術(shù)內(nèi)容。另一方面，當(dāng)控制信號CS將混頻單元130調(diào)整為降頻模式時，混頻單元130會將所接收的射頻信號RF與本地振蕩信號LO進(jìn)行混頻，以產(chǎn)生基帶信號BB，并輸出基帶信號BB至基帶信號處理單元110。
由于混頻器10具有可操作于升頻模式/降頻模式的特性，因此基帶信號處理單元 110以及射頻信號處理單元120可以個別包括同時用于傳送與接收對應(yīng)信號的組件，以因應(yīng)于混頻器10的操作模式而調(diào)整其組件的操作情形。
舉例而言，基帶信號處理單元110可以同時包括例如產(chǎn)生基帶信號的信號產(chǎn)生單元(未繪示于圖I)以及處理已接收射頻信號的對應(yīng)基帶信號的信號處理單元(未繪示于圖I)。另外，當(dāng)混頻器10操作于升頻模式時，基帶信號處理單元110可將基帶信號產(chǎn)生單元輸出的基帶信號經(jīng)由混頻單元130升頻到發(fā)射頻段，即產(chǎn)生射頻信號。當(dāng)混頻器10操作于降頻模式時，基帶信號處理單元110可將混頻器經(jīng)由降頻射頻信號所產(chǎn)生的基帶信號， 經(jīng)由對應(yīng)的基帶處理組件進(jìn)行后續(xù)的信號處理。
另一方面，射頻信號處理單元120可以包括對天線單元(未繪示)接收的射頻信號進(jìn)行濾波處理的帶通濾波器(Bandpass Filter)和/或?qū)σ呀邮丈漕l信號進(jìn)行增益處理的低噪聲放大器(Low Noise Amplifier, LNA)。然而,本發(fā)明的可實(shí)施方式不限定于上述，射頻信號處理單元120也可以包括對將要傳送的射頻信號進(jìn)行信號增益的功率放大器 (Power Amplifier, PA)。另外，當(dāng)混頻器10操作于升頻模式時,射頻信號處理單元120可經(jīng)由天線來發(fā)送混頻器10輸出的射頻信號，或?qū)祛l器10輸出的射頻信號進(jìn)行后續(xù)處理。 此外，當(dāng)混頻器10操作于降頻模式時，射頻信號處理單元120可將天線單元所接收的射頻信號經(jīng)過例如帶通濾波器的濾波和/或低噪聲放大器的信號增益處理后，再經(jīng)由混頻單元 130降頻此射頻信號為基帶信號，由基帶信號處理單元110進(jìn)行后續(xù)處理。
值得注意的是，在基帶信號處理單元110以及射頻信號處理單元120中所包括的用于傳送/接收的組件可以根據(jù)控制信號CS來調(diào)整其運(yùn)作情形。舉例而言，當(dāng)控制信號 CS調(diào)整混頻器10操作于升頻模式時，基帶信號處理單元110中的基帶信號產(chǎn)生組件即出于致能(Enable)狀態(tài)，而基帶信號處理單元110中用于接收基帶信號的對應(yīng)組件即被禁能 (Disable)。另一方面，當(dāng)控制信號CS調(diào)整混頻器10操作于降頻模式時，基帶信號處理單元110中用于接收基帶信號的對應(yīng)組件即被致能，而基帶信號處理單元110中的基帶信號產(chǎn)生組件即被禁能。熟悉本領(lǐng)域技藝者應(yīng)當(dāng)知曉，上述包括于基帶信號處理單元110以及射頻信號處理單元120中的信號產(chǎn)生/傳送信號/接收信號/信號處理組件僅用以舉例說明，而本發(fā)明的實(shí)施方式并不以此為限。
由于混頻器10可根據(jù)基帶信號處理單元110或射頻信號處理單元120產(chǎn)生的信號，選擇操作于升頻模式以及降頻模式，使得混頻器10所設(shè)置的通信裝置不需要在傳送射頻信號以及接收射頻信號時使用不同的混頻器組件來分別完成升頻混頻以及降頻混頻的操作，因而可以節(jié)省整體電路面積以及降低制造成本。
另外，射頻信號處理單元120還可以包括例如電感電容振蕩器(LC Tank)的射頻電路負(fù)載。經(jīng)由適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計，混頻器10可在操作于升頻模式與操作于降頻模式時共享同一組射頻電路負(fù)載，因而可以進(jìn)一步減少整體所需電路面積以及降低制造成本。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器操作于升頻模式的示意圖。在本實(shí)施例中，混頻器20中的混頻單元230可以包括第一差分對231、第二差分對232、第三差分對233以及第四差分對234，其皆耦接于基帶信號處理單元210以及射頻信號處理單元 220。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，第一差分對231、第二差分對232也可稱為切換對(Switch Pair)。另外，第一差分對231、第二差分對232、第三差分對233以及第四差分對234可組成四組件組成的切換組件(或簡稱為Switch Quad)。
在本實(shí)施例中，本地振蕩信號LO可以包括第一振蕩信號L0_1以及第二振蕩信號 L0_2,且第一振蕩信號L0_1與第二振蕩信號L0_2的相位相差90度。此即,第一振蕩信號 L0_1與第二振蕩信號L0_2彼此正交?；鶐盘朆B可以包括第一分量(component)基帶信號BB_1以及第二分量基帶信號BB_2，且第一分量基帶信號BB_1與第二分量基帶信號BB_2 的相位相差90度。此即，第一分量基帶信號BB_1與第二分量基帶信號BB_2彼此正交。射頻信號RF可以包括第一分量射頻信號RF_1以及第二分量射頻信號RF_2，且第一分量射頻信號RF_1與第二分量射頻信號RF_2的相位相差180度。此即，第一分量射頻信號RF_1與第二分量射頻信號RF_2互為反相。
基帶信號處理單元210可以包括第一差分電流源211以及第二差分電流源213。 第一差分電流源211以及第二差分電流源213可視為等效于混頻器20所設(shè)置的通信裝置的前一階基帶電路，所述前一階基帶電路可以包括產(chǎn)生基帶信號的組件，在此不詳細(xì)說明。 第一差分電流源211以及第二差分電流源213在升頻模式中被致能，用以分別產(chǎn)生第一分量基帶信號BB_1以及第二分量基帶信號BB_2。
在本實(shí)施例的升頻模式中，第一差分對231與第二差分對232可以共同將第一振蕩信號L0_1與第一分量基帶信號BB_1混頻以產(chǎn)生第一分量射頻信號RF_1，然后輸出第一分量射頻信號RF_1至射頻信號處理單元220。另外，第三差分對233與第四差分對234可以共同將第二振蕩信號L0_2與第二分量基帶信號BB_2混頻以產(chǎn)生第二分量射頻信號RF_2， 然后輸出第二分量射頻信號RF_2至射頻信號處理單元220。
圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器操作于降頻模式的示意圖。在本實(shí)施例中，基帶信號處理單元210可以包括第一緩沖器212以及第二緩沖器214。在所述降頻模式中，第一差分對231與第二差分對232可以共同將第一振蕩信號L0_1與第一分量射頻信號RF_1混頻以產(chǎn)生第一分量基帶信號BB_1，并輸出第一分量基帶信號BB_1至基帶信號處理單元210的第一緩沖器212。另一方面，第三差分對233與第四差分對234可以共同將第二振蕩信號L0_2與第二分量射頻信號RF_2混頻以產(chǎn)生第二分量基帶信號BB_2，并輸出第二分量基帶信號BB_2至基帶信號處理單元210的第二緩沖器214。
第一緩沖器212以及第二緩沖器214可依據(jù)控制信號CS將混頻器200調(diào)整為操作于降頻模式時而被致能，用以分別接收第一分量基帶信號BB_1以及第二分量基帶信號 BB_2,以及對第一分量基帶信號BB_1以及第二分量基帶信號BB_2進(jìn)行后續(xù)的信號處理。
圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的示意圖?；鶐盘柼幚韱卧?10可以包括第一電流源311_1、第二電流源311_2、第三電流源313_1、第四電流源313_2、第一緩沖器 212以及第二緩沖器214，其皆可隨著混頻器30的操作模式而調(diào)整其運(yùn)作情形。
在本實(shí)施例中，第一振蕩信號L0_1可以包括第一差分振蕩信號LOl以及第二差分振蕩信號L02，第二振蕩信號L0_2可以包括第三差分振蕩信號L03以及第四差分振蕩信號 L04，其中第一差分振蕩信號LOl以及第二差分振蕩信號L02的相位相差180度，并且第三差分振蕩信號L03以及第四差分振蕩信號L04的相位相差180度，且第一差分震蕩信號LOl 與第三差分震蕩信號L03可以相差90°。舉例而言，當(dāng)?shù)谝徊罘终袷幮盘朙Ol的相位為O 度時，第二差分振蕩信號L02的相位則可以是180度，第三差分振蕩信號L03的相位則可以是90度(或270度)，第四差分振蕩信號L04的相位則可以是與第三差分振蕩信號L03相差180度的270度(或90度)。
另外，第一分量基帶信號BB_1可以包括第一差分基帶信號BBl以及第二差分基帶信號BB2，第二分量基帶信號BB_2可以包括第三差分基帶信號BB3以及第四差分基帶信號 BB4，其中第一差分基帶信號BBl以及第二差分基帶信號BB2的相位相差180度，并且第三差分基帶信號BB3以及第四差分基帶信號BB4的相位相差180度，且第一差分基帶信號BBl 與第三差分基帶信號BB3可以相差90°。舉例而言，當(dāng)?shù)谝徊罘只鶐盘朆Bl的相位為O 度時，第二差分基帶信號BB2的相位則可以是180度，第三差分基帶信號BB3的相位則可以是90度(或270度)，第四差分基帶信號BB4的相位則可以是與第三差分基帶信號BB3相差180度的270度(或90度)。
當(dāng)混頻器30操作于降頻模式時，第一緩沖器212以及第二緩沖器214根據(jù)控制信號CS被致能，因此第一緩沖器212接收第一差分對331以及第一差分對332降頻第一分量射頻信號RF_1所產(chǎn)生的第一差分基帶信號BBl以及第二差分基帶信號BB2。第二緩沖器 214接收第三差分對333以及第四差分對334降頻第二分量射頻信號RF_2所產(chǎn)生的第三差分基帶信號BB3以及第四差分基帶信號BB4。
當(dāng)混頻器30操作于升頻模式時，第一緩沖器212以及第二緩沖器214根據(jù)控制信號CS被禁能，因此第一差分對331以及第二差分對332分別從第一電流源311_1與第二電流源311_2接收第一差分基帶信號BBl以及第二差分基帶信號BB2。另外，第三差分對333 以及第四差分對334分別從第三電流源311_3與第四電流源311_4接收第三差分基帶信號 BB3以及第四差分基帶信號BB4。
在本實(shí)施例中，第一差分對331包括第一晶體管Ml以及第二晶體管M2。第一晶體管Ml具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接至射頻信號處理單元220的第一端，用以接收或輸出第一分量射頻信號RF_1，其第二端耦接至第一緩沖器212的第一輸入端或第一電流源311_1，用以接收或輸出第一差分基帶信號BB1，且其控制端用以接收第一差分振蕩信號LOl。第二晶體管M2具有第一端、第二端與控制端，第二晶體管M2的第一端耦接至第一晶體管Ml的第一端，用以接收或輸出第一分量射頻信號RF_1，其第二端耦接至第一緩沖器212的第二輸入端或第二電流源311_2，用以接收或輸出第二差分基帶信號BB2，且其控制端用以接收第二差分振蕩信號L02。
第二差分對332包括第三晶體管M3以及第四晶體管M4。第三晶體管M3具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接至射頻信號處理單元220的第二端，用以接收或輸出第二分量射頻信號RF_2，其第二端耦接第一晶體管Ml的第二端，用以接收或輸出第一差分基帶信號BB1，且其控制端用以接收第二差分振蕩信號L02。第四晶體管M4具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接第三晶體管M3的第一端，用以接收或輸出第二分量射頻信號 RF_2，其第二端耦接第二晶體管M2的第二端，用以接收或輸出第二差分基帶信號BB2，且其控制端用以接收第一差分振蕩信號LOl。
第三差分對333包括第五晶體管M5以及第六晶體管M6。第五晶體管M5具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接至射頻信號處理單元220的第一端，用以接收或輸出第一分量射頻信號RF_1，其第二端耦接至第二緩沖器214的第一輸入端或第三電流源313_1 用以接收或輸出第三差分基帶信號BB3，且其控制端用以接收第三差分振蕩信號L03。第六晶體管M6具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接第五晶體管M5的第一端，用以接收或輸出第一分量射頻信號RF_1，其第二端耦接至第二緩沖器214的第二輸入端或第四電流源313_2，用以接收或輸出第四差分基帶信號BB4，且其控制端用以接收第四差分振蕩信號 L04。
第四差分對334包括第七晶體管M7以及第八晶體管M8。第七晶體管M7具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接至射頻信號處理單元220的第二端，用以接收或輸出第二分量射頻信號RF_2，其第二端耦接第五晶體管M5的第二端，用以接收或輸出第三差分基帶信號BB3，且其控制端用以接收第四差分振蕩信號L04。第八晶體管M8具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接第七晶體管M7的第一端，用以接收或輸出第二分量射頻信號 RF_2，其第二端耦接第六晶體管M6的第二端，用以接收或輸出第四差分基帶信號BB4，且其控制端用以接收第三差分振蕩信號L03。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器40操作于降頻模式的示意圖。在本實(shí)施例中，第一緩沖器212可以包括第一轉(zhuǎn)阻放大器TIA1、電阻Rl以及電阻R2。第一轉(zhuǎn)阻放大器TIAl的第一輸入端耦接至第一差分對331，其第二輸入端耦接至第二差分對332， 其接收第一分量基帶信號BB_1。亦即，第一緩沖器212的第一輸入端接收第一差分基帶信號BBl，而第一緩沖器212的第二輸入端接收第二差分基帶信號BB2。電阻Rl與電阻R2分別并聯(lián)耦接在第一轉(zhuǎn)阻放大器TIAl的輸入端與輸出端之間。
第二緩沖器214可以包括第二轉(zhuǎn)阻放大器TIA2、電阻R3以及電阻R4。第二轉(zhuǎn)阻放大器TIA2的第一輸入端耦接至第三差分對333，其第二輸入端耦接至第四差分對334，接收第二分量基帶信號BB_2。亦即，第二緩沖器214的第一輸入端接收第三差分基帶信號BB3， 而第二緩沖器214的第二輸入端接收第四差分基帶信號BB4。電阻R3與電阻R4分別并聯(lián)耦接在第二轉(zhuǎn)阻放大器TIA2的輸入端與輸出端之間。
在本實(shí)施例中的降頻模式中，第一緩沖器212以及第二緩沖器214可依據(jù)控制信號CS的控制而被致能，用來接收第一分量基帶信號BB_1以及第二分量基帶信號BB_2。
圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示將混頻器40操作于升頻模式的示意圖。與圖4A所繪示的實(shí)施例相較之下，在本實(shí)施例中的升頻模式中，第一緩沖器212與第二緩沖器214可依據(jù)控制信號CS而被禁能，因而使得第一轉(zhuǎn)阻放大器TIAl以及第二轉(zhuǎn)阻放大器 TIA2被禁能。當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)阻放大器TIAl以及第二轉(zhuǎn)阻放大器TIA2被禁能時，電阻Rl、R2、 R3、R4皆處于斷路狀態(tài)。另外，當(dāng)混頻器40操作在升頻模式中，第一電流源311_1、第二電流源311_2、第三電流源313_1以及第四電流源313_2可視為分別等效產(chǎn)生或提供第一差分基帶信號BB1、第二差分基帶信號BB2、第三差分基帶信號BB3以及第四差分基帶信號BB4的基帶電路組件。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的功能方塊圖。請參照圖5，混頻器50 包括基帶信號處理單元510、射頻信號處理單元520、第一差分對531以及第二差分對532。 與圖2A的實(shí)施例比較，混頻器50僅具有兩組差分對，而前述具有四組差分對的混頻器實(shí)施方式可能有利于抵銷本地振蕩信號LO的共模噪聲(common-mode noise)。另外,基帶信號處理單元510以及射頻信號處理單元520可分別參照圖2A的實(shí)施例中的基帶信號處理單元210以及射頻信號處理單元2 20，在此不再重述其技術(shù)內(nèi)容。第一差分對531以及第二差分對532皆耦接于基帶信號處理單元510以及射頻信號處理單元520，并依據(jù)控制信號 CS’ (由混頻器50外部的控制單元54所發(fā)送)選擇進(jìn)行升頻混頻或降頻混頻處理。
當(dāng)混頻器50操作于升頻模式時，第一差分對531以及第二差分對532共同將基帶信號BB’與本地振蕩信號L0’混頻以產(chǎn)生射頻信號RF’，然后將射頻信號RF’輸出至射頻信號處理單元520進(jìn)行后續(xù)處理。本地振蕩信號LO由混頻器50所設(shè)置的通信裝置的射頻前端電路的振蕩單元(未繪示于圖1)產(chǎn)生，在此不詳述說明其技術(shù)內(nèi)容。另一方面，當(dāng)混頻器50操作于降頻模式時，第一差分對531以及第二差分對532共同將射頻信號RF’與本地振蕩信號L0’混頻以產(chǎn)生基帶信號BB’，然后將基帶信號BB’輸出至基帶信號處理單元510 進(jìn)行后續(xù)處理。
與圖2A及圖2B的實(shí)施例相比較之下，本實(shí)施例中僅有兩組差分對(亦即第一差分對531以及第二差分對532)，仍可使混頻器50具有升頻混頻以及降頻混頻的功能，因而可進(jìn)一步節(jié)省電路面積以及降低制造成本。
圖6是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的功能方塊圖。在本實(shí)施例中，本地振蕩信號L0’包括第一差分振蕩信號L0_1’以及第二差分振蕩信號L0_2’，基帶信號BB’包括第一分量基帶信號ΒΒ_Γ以及第二分量基帶信號ΒΒ_2’，且射頻信號RF’包括第一分量射頻信號RF_1’以及第二分量射頻信號RF_2’。另外，第一差分振蕩信號L0_1’與第二差分振蕩信號L0_2’的相位相差90度，而第一分量基帶信號ΒΒ_Γ與第二分量基帶信號ΒΒ_2’的相位相差90度，且第一分量射頻信號RF_1’與第二分量射頻信號RF_2’的相位相差180度。
當(dāng)混頻器60操作于升頻模式時,第一差分對631將第一差分振蕩信號L0_1’與第一分量基帶信號ΒΒ_?；祛l以產(chǎn)生第一分量射頻信號RF_1’ ；第二差分對632將第二差分振蕩信號L0_2’與第二分量基帶信號BB_2’混頻以產(chǎn)生第二分量射頻信號RF_2’。
當(dāng)混頻器60操作于降頻模式時,第一差分對631將第一差分振蕩信號L0_1’與第一差分射頻信號RF_1’混頻以產(chǎn)生第一差分基帶信號ΒΒ_Γ ;第二差分對632將第二差分振蕩信號L0_2’與第二差分射頻信號RF_2’混頻以產(chǎn)生第二差分基帶信號BB_2’。
圖7是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種混頻器的示意圖。在混頻器70的實(shí)施例中，第一差分振蕩信號L0_1’包括第一差分振蕩信號L01’以及第二差分振蕩信號L02’。第二差分振蕩信號L0_2’包括第三差分振蕩信號L03’以及第四差分振蕩信號L04’。第一分量基帶信號ΒΒ_Γ包括第一差分基帶信號ΒΒΓ以及第二差分基帶信號ΒΒ2’。第二分量基帶信號 ΒΒ_2’包括第三差分基帶信號ΒΒ3’以及第四差分基帶信號ΒΒ4’。另外，第一差分振蕩信號 L01’與第二差分振蕩信號L02’的相位相差180度。第三差分振蕩信號L03’與第四差分振蕩信號L04’的相位相差180度。第一差分基帶信號ΒΒΓ與第二差分基帶信號BB2’的相位相差180度。第三差分基帶信號BB3’以及第四差分基帶信號BB4’的相位相差180度。
在本實(shí)施例中，基帶信號處理單元610包括第一電流源711_1、第二電流源711_2、 第三電流源713_1、第四電流源713_2、第一緩沖器712以及第二緩沖器714，其操作方式與技術(shù)內(nèi)容可參考前述各實(shí)施例，在此不再贅述。
第一差分對731可以包括第一晶體管Ml’以及第二晶體管M2’。第一晶體管Ml’ 具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接至射頻信號處理單元620的第一端用以接收或輸出第一分量射頻信號RF_1’，其第二端耦接至第一電流源711_1或第一緩沖器712的第一輸入端用以接收或輸出第一差分基帶信號ΒΒΓ，其控制端用以接收第一差分振蕩信號 L01’。第二晶體管M2’具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接第一晶體管Ml’的第一端，用以接收或輸出第一分量射頻信號RF_1’，其第二端耦接至第二電流源711_2或第一緩沖器712的第二輸入端用以接收或輸出第二差分基帶信號BB2’，其控制端用以接收第二差分振蕩信號L02’。
第二差分對732可以包括第三晶體管M3’以及第四晶體管M4’。第三晶體管M3’ 具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接至射頻信號處理單元620的第二端用以接收或輸出第二分量射頻信號RF_2’，其第二端耦接至第三電流源713_1或第二緩沖器714的第一輸入端用以接收或輸出第三差分基帶信號BB3’，且其控制端用以接收第三差分振蕩信號 L03’。第四晶體管M4’具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接第三晶體管M3’的第一端，用以接收或輸出第二分量射頻信號RF_2’，其第二端耦接至第四電流源713_2或第二緩沖器714的第二輸入端用以接收或輸出第四差分基帶信號BB4’，且其控制端用以接收第四差分振蕩信號L04’。
當(dāng)混頻器70操作于降頻模式時，第一緩沖器712以及第二緩沖器714可依據(jù)控制信號CS的控制而被致能，用來接收第一分量基帶信號BB_1 ’以及第二分量基帶信號BB_2’。 此即，第一緩沖器712的第一端接收第一差分基帶信號ΒΒΓ，其第二端接收第二差分基帶信號BB2’ ；第二緩沖器712的第一端接收第三差分基帶信號BB3’，其第二端接收第四差分基帶信號BB4’。
當(dāng)混頻器70操作于升頻模式時，第一緩沖器712以及第二緩沖器714可依據(jù)控制信號CS的控制而被禁能。因此，第一差分對731分別從第一電流源711_1與第二電流源 711_2接收第一差分基帶信號ΒΒΓ與第二差分基帶信號BB2’;第一差分對732分別從第三電流源713_1與第二電流源713_2接收第三差分基帶信號BB3’與第四差分基帶信號BB4’。
綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例提供混頻器，其僅具有單一混頻單元依據(jù)外部的控制信號來調(diào)整為升頻模式或降頻模式。當(dāng)所述混頻器操作于升頻模式時，其混頻單元可將基帶信號處理單元輸出的基帶信號與本地振蕩信號進(jìn)行升頻混頻處理，升頻此基帶信號為射頻信號，再輸出此射頻信號至射頻信號處理單元進(jìn)行后續(xù)處理。當(dāng)所述混頻器操作于降頻模式時，其混頻單元可將下一階射頻信號處理單元輸出的射頻信號與本地振蕩信號進(jìn)行降頻混頻處理，降頻此射頻信號為基帶信號，再輸出此基帶信號至下一階基帶信號處理單元進(jìn)行后續(xù)處理。由于升頻混頻及降頻混頻使用同一個混頻單元組件，因此可以減少混頻器占用的電路面積，并降低具有此混頻器的通信裝置的制造成本。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作若干的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍是以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種混頻器，包括 基帶信號處理單元，用以接收或產(chǎn)生基帶信號； 射頻信號處理單元，用以處理或輸出射頻信號；以及 混頻單元，耦接該基帶信號處理單元以及該射頻信號處理單元，并依據(jù)控制信號選擇操作于升頻模式或降頻模式； 其中，當(dāng)該混頻器操作于升頻模式時，該混頻單元將該基帶信號與本地振蕩信號混頻以產(chǎn)生該射頻信號，并輸出該射頻信號至該射頻信號處理單元；當(dāng)該混頻器操作于降頻模式時，該混頻單元將該射頻信號與該本地振蕩信號混頻以產(chǎn)生該基帶信號，并輸出該基帶信號至該基帶信號處理單元。
2.如權(quán)利要求I所述的混頻器，其中 該本地振蕩信號包括第一振蕩信號以及第二振蕩信號，其中該第一振蕩信號與該第二振蕩信號的相位相差90度，而該基帶信號包括第一分量基帶信號以及第二分量基帶信號，該第一分量基帶信號與該第二分量基帶信號的相位相差90度，且該射頻信號包括第一分量射頻信號以及第二分量射頻信號，該第一分量射頻信號與該第二分量射頻信號的相位相差180度。
3.如權(quán)利要求2所述的混頻器，其中該混頻單元包括第一差分對、第二差分對、第三差分對與四差分對，都耦接該基帶信號處理單元以及該射頻信號處理單元，其中，在該升頻模式中， 該第一差分對與該第二差分對共同將該第一振蕩信號與該第一分量基帶信號混頻以產(chǎn)生該第一分量射頻信號；以及 該第三差分對與該第四差分對共同將該第二振蕩信號與該第二分量基帶信號混頻以產(chǎn)生該第二分量射頻信號。
4.如權(quán)利要求3所述的混頻器，其中，在該降頻模式中， 該第一差分對與該第二差分對共同將該第一振蕩信號與該第一分量射頻信號混頻以產(chǎn)生該第一分量基帶信號，并輸出該第一分量基帶信號至該基帶信號處理單元的第一緩沖器；以及 該第三差分對與該第四差分對共同將該第二振蕩信號與該第二分量射頻信號混頻以產(chǎn)生該第二分量基帶信號，并輸出該第二分量基帶信號至該基帶信號處理單元的第二緩沖器。
5.如權(quán)利要求4所述的混頻器,其中，該第一振蕩信號包括一第一差分振蕩信號以及一第二差分振蕩信號，該第一差分振蕩信號與該第二差分振蕩信號的相位相差180度，且該第一分量基帶信號包括第一差分基帶信號以及第二差分基帶信號，該第一差分基帶信號以及該第二差分基帶信號的相位相差180度，該第一差分對包括 第一晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端用以接收或輸出該第一分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第一差分基帶信號，且其控制端用以接收該第一差分振蕩信號；以及 第二晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接該第一晶體管的第一端，用以接收或輸出該第一分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第二差分基帶信號，且其控制端用以接收該第二差分振蕩信號。
6.如權(quán)利要求5所述的混頻器，其中，該第二差分對包括 第三晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端用以接收或輸出該第二分量射頻信號，其第二端耦接該第一晶體管的第二端，用以接收或輸出該第一差分基帶信號，且其控制端用以接收該第二差分振蕩信號；以及 第四晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接該第三晶體管的第一端，用以接收或輸出該第二分量射頻信號，其第二端耦接該第二晶體管的第二端，用以接收或輸出該第二差分基帶信號，且其控制端用以接收該第一差分振蕩信號。
7.如權(quán)利要求4所述的混頻器，其中該第二差分振蕩信號包括第三差分振蕩信號以及第四差分振蕩信號，該第三與該第四差分振蕩信號的相位相差180度，且該第二分量基帶信號包括第三差分基帶信號以及第四差分基帶信號，該第三與該第四差分基帶信號的相位相差180度，該第三差分對包括 一第五晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端用以接收或輸出該第一分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第三差分基帶信號，且其控制端用以接收該第三差分振蕩信號；以及 一第六晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接該第五晶體管的第一端，用以接收或輸出該第一分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第四差分基帶信號，且其控制端用以接收該第四差分振蕩信號。
8.如權(quán)利要求7所述的混頻器，其中，該第四差分對包括 第七晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端用以接收或輸出該第二分量射頻信號，其第二端耦接該第五晶體管的第二端，用以接收或輸出該第三差分基帶信號，且其控制端用以接收該第四差分振蕩信號；以及 第八晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接該第七晶體管的第一端，用以接收或輸出該第二分量射頻信號，其第二端耦接該第六晶體管的第二端，用以接收或發(fā)射該第四差分基帶信號，且其控制端用以接收該第三差分振蕩信號。
9.如權(quán)利要求4所述的混頻器，其中該第一緩沖器包括 第一轉(zhuǎn)阻放大器，耦接至該第一與該第二差分對，其輸入端接收該第一分量基帶信號，其中，當(dāng)該混頻器操作于該升頻模式時，該第一轉(zhuǎn)阻放大器依據(jù)該控制信號被禁能；以及 至少一電阻，耦接于該第一轉(zhuǎn)阻放大器的該接收端與輸出端。
10.如權(quán)利要求4所述的混頻器，其中該第二緩沖器包括 第二轉(zhuǎn)阻放大器，耦接至該第三與該第四差分對，其輸入端接收該第二分量基帶信號，其中，當(dāng)該混頻器操作于該升頻模式時，該第二轉(zhuǎn)阻放大器依據(jù)該控制信號被禁能；以及 至少一電阻，耦接于該第二轉(zhuǎn)阻放大器的該接收端與輸出端。
11.一種混頻器，包括 基帶信號處理單元，用以接收或產(chǎn)生基帶信號； 射頻信號處理單元，用以處理或輸出射頻信號； 第一差分對與第二差分對，都耦接該基帶信號處理單元以及該射頻信號處理單元，并依據(jù)控制信號選擇進(jìn)行升頻混頻處理或降頻混頻處理；以及 其中，當(dāng)該混頻器操作于升頻模式時，該第一與該第二差分對共同將該基帶信號與本地振蕩信號混頻，以產(chǎn)生該射頻信號，并輸出該射頻信號至該射頻信號處理單元；以及當(dāng)該混頻器操作于降頻模式時，該第一與該第二差分對共同將該射頻信號與該本地振蕩信號混頻，以產(chǎn)生該基帶信號，并輸出該基帶信號至該基帶信號處理單元。
12.如權(quán)利要求11所述的混頻器，其中該本地振蕩信號包括第一振蕩信號以及第二振蕩信號，而該基帶信號包括第一分量基帶信號以及第二分量基帶信號，且該射頻信號包括第一分量射頻信號以及第二分量射頻信號，其中，在該升頻模式中， 該第一差分對將該第一振蕩信號與該第一分量基帶信號混頻以產(chǎn)生該第一分量射頻信號；以及 該第二差分對將該第二振蕩信號與該第二分量基帶信號混頻以產(chǎn)生該第二分量射頻信號。
13.如權(quán)利要求12所述的混頻器，其中，在該降頻模式中， 該第一差分對將該第一振蕩信號與該第一分量射頻信號混頻以產(chǎn)生該第一分量基帶信號，并輸出該第一分量基帶信號至該基帶信號處理單元；以及 該第二差分對將該第二振蕩信號與該第二分量射頻信號混頻以產(chǎn)生該第二分量基帶信號，并輸出該第二分量基帶信號至該基帶信號處理單元。
14.如權(quán)利要求13所述的混頻器，其中，該第一振蕩信號與該第二振蕩信號的相位相差90度，該第一分量基帶信號與該第二分量基帶信號的相位相差90度，以及該第一分量射頻信號與該第二分量射頻信號的相位相差180度。
15.如權(quán)利要求13所述的混頻器，其中，該第一振蕩信號包括第一差分振蕩信號以及第二差分振蕩信號，且該第一分量基帶信號包括第一差分基帶信號以及第二差分基帶信號，而該第一差分對包括 第一晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端用以接收或輸出該第一分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第一差分基帶信號，且其控制端用以接收該第一差分振蕩信號；以及 第二晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接該第一晶體管的第一端，用以接收或輸出該第一分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第二差分基帶信號，且其控制端用以接收該第二差分振蕩信號。
16.如權(quán)利要求15所述的混頻器，其中，該第二振蕩信號包括第三差分振蕩信號以及第四差分振蕩信號，且該第二分量基帶信號包括第三差分基帶信號以及第四差分基帶信號，其中，該第二差分對包括 一第三晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端用以接收或輸出該第二分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第三差分基帶信號，且其控制端用以接收該第三差分振蕩信號；以及 一第四晶體管，具有第一端、第二端與控制端，其第一端耦接該第三晶體管的第一端，用以接收或輸出該第二分量射頻信號，其第二端用以接收或輸出該第四差分基帶信號，且其控制端用以接收該第四差分振蕩信號。
17.如權(quán)利要求15所述的混頻器，其中，該第一差分振蕩信號與該第二差分振蕩信號的相位相差180度，且該第一差分基帶信號以及該第二差分基帶信號的相位相差180度。
18.如權(quán)利要求16所述的混頻器，其中，該第三差分振蕩信號與該第四差分振蕩信號的相位相差180度，且該第三差分基帶信號以及該第四差分基帶信號的相位相差180度。
全文摘要
一種混頻器，包括基帶信號處理單元、射頻信號處理單元以及混頻單元?；鶐盘柼幚韱卧邮栈虍a(chǎn)生基帶信號。射頻信號處理單元處理或輸出射頻信號?；祛l單元耦接基帶信號處理單元以及射頻信號處理單元，并依據(jù)控制信號選擇操作于升頻模式或降頻模式。另外，當(dāng)混頻器操作于升頻模式時，混頻單元將基帶信號與本地振蕩信號混頻以產(chǎn)生射頻信號，并輸出射頻信號至射頻信號處理單元。此外，當(dāng)混頻器操作于降頻模式時，混頻單元將射頻信號與本地振蕩信號混頻以產(chǎn)生基帶信號，并輸出基帶信號至基帶信號處理單元。
文檔編號H03D7/16GK102983813SQ20121042437
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者郭秉捷, 陳憲榖 申請人:美商威睿電通公司