本發(fā)明涉及頻率轉(zhuǎn)換濾波器設(shè)備和方法，具體來說，涉及用于處理無線電接收器中的載波聚合的頻率轉(zhuǎn)換濾波器設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：
射頻接收器具有傳統(tǒng)使用的濾波器，諸如表面聲波(SAW)或體聲波(BAW)濾波器。但是，為了降低這類無線電接收器中使用的濾波器的組件大小和功耗，以及使這類濾波器與諸如CMOS制造之類的集成加工技術(shù)更加兼容，已經(jīng)發(fā)展了頻率轉(zhuǎn)換濾波器技術(shù)。圖1示出頻率轉(zhuǎn)換濾波器的基本結(jié)構(gòu)。包括開關(guān)元件101a至101d的無源混頻器101用于對采取電容器103的形式的頻率相關(guān)阻抗進行頻率轉(zhuǎn)換。混頻器101的操作可被看作是使用本地振蕩器(LO)信號來交替電容103的極性，以便控制開關(guān)元件101a至101d，LO信號具有頻率fLO和周期TLO。在實踐中，在無線電接收器中需要分別以同相(LOi)和正交相位(LOq)本地振蕩器信號進行操作的兩個頻率轉(zhuǎn)換濾波器。參照圖2，第一頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括無源混頻器201，無源混頻器201包括用于對采取電容器203的形式的頻率相關(guān)阻抗進行頻率轉(zhuǎn)換的開關(guān)元件201a至201d。第二頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括無源混頻器205，無源混頻器205包括用于對采取電容器207的形式的頻率相關(guān)阻抗進行頻率轉(zhuǎn)換的開關(guān)元件205a至205d。LO信號具有25%占空比，使得頻率轉(zhuǎn)換濾波器201、205中每次只有一個是活動的。分別如圖3a和圖3b所示，頻率轉(zhuǎn)換濾波器(FTF)可簡單地用作放大器301的負(fù)載(即，圖3a中的放大器301的頻率相關(guān)阻抗Zin)，或者用作具有基帶輸出Vout的組合的混頻器和濾波器(圖3b中所示的組合單元303)。頻率轉(zhuǎn)換濾波器技術(shù)已經(jīng)被證明通過有效地提供RF電路的帶通特性對于改進無線電接收器中的RF前端的選擇性是成功的。無線電傳輸方案的近來發(fā)展建議使用多個同時載波，在3GPP長期演進(LTE)標(biāo)準(zhǔn)中稱作載波聚合。將來，這些載波不一定必須在頻率上是毗連的。對于空白和認(rèn)知無線電應(yīng)用作為一種可能情況還提出了在若干非毗連載波上的同時傳輸。本申請人所開發(fā)的用于在無線電接收器處理多個非毗連載波的一種方法是使用基于復(fù)合IF的接收器，其中單個RF前端用于接收多個預(yù)期載波(以及非預(yù)期信號)，并且其中預(yù)期信號通過復(fù)合IF混頻或者零IF和復(fù)合IF技術(shù)的組合來獲得。圖4示出一種這樣的復(fù)合配置的示例，由此RFLO頻率被設(shè)置成在所關(guān)注的兩個載波中間的頻率，以及IFLO頻率被設(shè)置成兩個載波的中心頻率之間的距離的一半。復(fù)合混頻器401在這種布置中用于處理多個載波。圖4所示的技術(shù)針對所關(guān)注載波與其中心頻率相比彼此接近的情況。因此，圖4的電路布置是處理具有非毗連頻率的多個所接收載波的復(fù)雜且成本高的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的實施例的一個目的是提供用于處理載波聚合的簡化的頻率轉(zhuǎn)換濾波器設(shè)備和方法。按照本發(fā)明的第一方面，提供一種配置成接收包括第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍的射頻信號的頻率轉(zhuǎn)換濾波器。所述頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括：混頻器，配置成將在第一輸入上接收的射頻信號與在第二輸入上接收的本地振蕩器信號進行混頻；以及濾波器，包括頻率相關(guān)負(fù)載阻抗，該濾波器具有在由混頻器來頻率轉(zhuǎn)換時包含與第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍對應(yīng)的第一和第二通帶的帶通特性，其中第一和第二通帶以本地振蕩器頻率為中心。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種配置成接收包括第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍的射頻信號的頻率轉(zhuǎn)換濾波器。所述頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括：混頻器，配置成將在第一輸入上接收的射頻信號與在第二輸入上接收的本地振蕩器信號進行混頻；以及合成帶通或低通濾波器，包括頻率相關(guān)負(fù)載阻抗，合成帶通或低通濾波器包括在由混頻器來頻率轉(zhuǎn)換時包含用于抑制除所預(yù)期第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍之外的信號的一個或多個阻帶的一個或多個阻帶或通帶特性。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種從包括第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍的所接收射頻信號獲得第一和第二信號的方法。該方法包括下列步驟：將所接收射頻信號與本地振蕩器信號進行混頻，以便對包括頻率相關(guān)負(fù)載阻抗的濾波器進行頻率轉(zhuǎn)換，該濾波器具有在通過混頻步驟來頻率轉(zhuǎn)換時包含與第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍對應(yīng)的第一和第二通帶的帶通特性，其中第一和第二通帶以本地振蕩器頻率為中心。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種從包括第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍的所接收射頻信號獲得第一和第二信號的方法。該方法包括下列步驟：將所接收射頻信號與本地振蕩器信號進行混頻，以便對包括頻率相關(guān)負(fù)載阻抗的合成濾波器進行頻率轉(zhuǎn)換，該合成濾波器配置成包括在通過混頻步驟來頻率轉(zhuǎn)換時包含用于抑制除所預(yù)期第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍之外的信號的一個或多個阻帶的一個或多個帶阻或帶通特性。本文所述實施例具有為射頻接收器的前端中的兩個或更多非毗連載波或者非毗連頻率范圍提供選擇性的優(yōu)點。附圖說明為了更好地理解本發(fā)明以及更清楚地示出它可如何實施，現(xiàn)在將僅作為示例參照以下附圖，其中：圖1示出按照現(xiàn)有技術(shù)的頻率轉(zhuǎn)換濾波器；圖2示出在具有同相和正交相位本地振蕩器信號的應(yīng)用中、按照圖1使用兩個頻率轉(zhuǎn)換濾波器的應(yīng)用；圖3a示出頻率轉(zhuǎn)換濾波器如何能夠作為負(fù)載連接到放大器電路；圖3b示出組合頻率轉(zhuǎn)換濾波器和下變頻單元；圖4示出基于復(fù)合中頻(IF)的接收器的架構(gòu)；圖5a示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器；圖5b示出由無線電接收器所接收的載波信號的示例；圖5c示出按照圖5a的頻率轉(zhuǎn)換濾波器的頻率響應(yīng)特性的示例；圖5d示出按照圖5a的頻率轉(zhuǎn)換濾波器的頻率響應(yīng)特性的另一個示例；圖6示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器的進一步細(xì)節(jié)；圖7示出與本發(fā)明的實施例配合使用的具有頻率相關(guān)阻抗的濾波器電路的示例；圖8示出在頻率轉(zhuǎn)換之后的圖7所示濾波器電路的傳遞函數(shù)；圖9a至9f是基帶濾波器電路的另一些示例；圖10a至10f是基帶濾波器響應(yīng)的示例；圖11示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器在用作放大器的負(fù)載時的示例；圖12示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器在用作組合頻率轉(zhuǎn)換濾波器和下變頻單元時的示例；圖13示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器可如何與基于復(fù)合中頻(IF)的接收器配合使用的示例；圖14示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器可如何與基于復(fù)合中頻(IF)的接收器配合使用的另一個示例；以及圖15示出按照本發(fā)明的一個實施例的方法所執(zhí)行的步驟。具體實施方式以下實施例將關(guān)于所接收信號中具有第一和第二聚合載波來描述。但是，要注意，本發(fā)明意在涵蓋所接收信號中任何數(shù)量的多個載波。此外，本發(fā)明還可用于接收多個非毗連頻率范圍。圖5a示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器500。頻率轉(zhuǎn)換濾波器500配置成接收包括第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍的射頻(RF)信號501。頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括混頻器503(例如無源混頻器)，混頻器503配置成將在第一輸入上接收的RF信號501與在第二輸入上接收的本地振蕩器信號(LO_RF)505進行混頻。濾波器507包括頻率相關(guān)負(fù)載阻抗，由此濾波器507具有在使用混頻器503來頻率轉(zhuǎn)換時包含與第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍對應(yīng)的第一和第二通帶的帶通特性。第一和第二通帶以本地振蕩器頻率為中心。按照一個實施例，濾波器507包括帶通濾波器，它被轉(zhuǎn)換為圍繞混頻器503的本地振蕩器頻率505對稱地設(shè)置的兩個帶通響應(yīng)。例如，如從RF側(cè)看到的通帶的絕對位置能夠被配置為LO_RF+/-IF，其中LO_RF是驅(qū)動混頻器503的本地振蕩器信號，以及IF是在沒有頻率轉(zhuǎn)換的情況下來看時的帶通濾波器507的中心頻率。因而，單個諧振在帶通負(fù)載的情況下被頻率轉(zhuǎn)換為以本地振蕩器頻率為中心的兩個諧振，從而作為單個諧振本身的諧振頻率保持到本地振蕩器的相同距離。如本申請中稍后將更詳細(xì)描述的，濾波器507可備選地包括合成濾波器，它被轉(zhuǎn)換為抑制不想要的信號而使至少第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍通過的帶通和帶阻濾波器的組合。上述實施例具有為處理載波聚合提供簡化的頻率轉(zhuǎn)換濾波器設(shè)備的優(yōu)點。上述布置的另一個優(yōu)點在于，如果本地振蕩器頻率變化，則兩個諧振將通過使它們到本地振蕩器頻率的距離保持固定來跟隨本地振蕩器頻率。參照圖5b，它示出具有預(yù)期要接收的第一和第二非毗連載波或者頻率范圍511和513以及非預(yù)期載波或者頻率范圍509的所接收RF信號的示例。為了抑制非預(yù)期載波信號，按照一個實施例，圖5a的濾波器507配置成具有如圖5c所示的、包含與預(yù)期要接收的第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍511和513對應(yīng)的第一和第二通帶的帶通特性515。混頻器的本地振蕩器頻率fLO_RF選擇成例如使得第一和第二通帶以本地振蕩器頻率fLO_RF為中心。按照如圖5d所示的一個備選實施例，雖然帶通特性515配置成關(guān)于本地振蕩器頻率fLO_RF對稱，但是預(yù)期信號關(guān)于本地振蕩器頻率fLO_RF不對稱。這具有在載波的一側(cè)提供非預(yù)期信號的更好抑制而以在另一側(cè)的信號的較低抑制為代價的優(yōu)點。在這種實施例中，通帶的帶寬可配置成對應(yīng)地更大，使得預(yù)期信號511、513仍然在相應(yīng)通帶的范圍內(nèi)。換言之，如果強的非預(yù)期信號的位置為已知，則該設(shè)備還可配置成使得通帶更寬，以及本地振蕩器信號fLO_RF偏移以使得優(yōu)化強的非預(yù)期信號的抑制。雖然關(guān)于使用具有例如使特定第一和第二預(yù)期頻率載波或頻率范圍通過的通帶的濾波器描述了圖5a至5d所示的實施例，但是會理解，具有合成響應(yīng)(具有通帶和阻帶)的濾波器也可用于例如抑制除第一和第二預(yù)期載波或頻率范圍之外的非預(yù)期頻率載波或頻率范圍。在這種實施例中，頻率轉(zhuǎn)換濾波器500配置成接收包括第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍的射頻(RF)信號501，并且包括配置成將在第一輸入上接收的RF信號501與在第二輸入上接收的本地振蕩器(LO)信號505進行混頻的混頻器503。頻率轉(zhuǎn)換濾波器500還包括合成濾波器，該合成濾波器還具有在由混頻器來頻率轉(zhuǎn)換時包含用于抑制除所預(yù)期第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍之外的信號的一個或多個阻帶的阻帶或帶通特性。因而，還有可能使用其它濾波器拓?fù)?，例如與帶通濾波器組合的帶阻濾波器，或者低通濾波器，其作用就像圍繞LO頻率的帶通濾波器，在經(jīng)過頻率轉(zhuǎn)換時阻塞所轉(zhuǎn)換的帶阻頻率，與抑制所轉(zhuǎn)換帶通帶寬外部的頻率時的僅帶通情況相反。圖6示出使用分別以同相(LOi)和正交相位(LOq)本地振蕩器信號進行操作的兩個頻率轉(zhuǎn)換濾波器的一個實施例中的頻率轉(zhuǎn)換濾波器的實現(xiàn)的示例。第一頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括混頻器601(例如無源混頻器)，混頻器601包括用于對具有如上所述的帶通(或合成)特性的頻率相關(guān)阻抗603進行頻率轉(zhuǎn)換的開關(guān)元件601a至601d。第二頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括混頻器605(例如無源混頻器)，混頻器605包括用于對具有如上所述的帶通(或合成)特性的頻率相關(guān)阻抗607進行頻率轉(zhuǎn)換的開關(guān)元件605a至605d。LO信號具有25%占空比，使得頻率轉(zhuǎn)換濾波器601、605中每次只有一個是活動的。具有帶通(或合成)特性的頻率相關(guān)阻抗603、607其中之一或者其中每一個優(yōu)選地是可控制的，使得在對帶通特性進行頻率轉(zhuǎn)換時，能夠控制第一和第二通帶中的每個的定位和寬度。頻率相關(guān)負(fù)載阻抗603和607其中之一或者其中每一個，即混頻器負(fù)載阻抗，優(yōu)選地實現(xiàn)為集成組件、例如無源組件，但是備選實現(xiàn)也意在被本發(fā)明涵蓋。例如，回轉(zhuǎn)器、負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換器、頻率相關(guān)負(fù)電阻器或梯形結(jié)構(gòu)也是可能的，或者所述阻抗的任何兩個或更多可用于實現(xiàn)頻率相關(guān)負(fù)載阻抗。此外，按照一個實施例，頻率相關(guān)負(fù)載阻抗603和/或607本身也可實現(xiàn)為使用不同本地振蕩器頻率的另一個頻率轉(zhuǎn)換濾波器。按照這種實施例，第一頻率相關(guān)負(fù)載阻抗包括第二頻率轉(zhuǎn)換濾波器，第二頻率轉(zhuǎn)換濾波器使用第二本地振蕩器頻率。能夠?qū)σ粋€或多個其它級延續(xù)這種布置，例如由此第二頻率轉(zhuǎn)換濾波器包括第二頻率相關(guān)負(fù)載阻抗，其中第二頻率相關(guān)負(fù)載阻抗包括第三頻率轉(zhuǎn)換濾波器，第三頻率轉(zhuǎn)換濾波器使用第三本地振蕩器頻率，等等。如上所述，這些負(fù)載阻抗中的任一個又可由例如并聯(lián)連接以形成更復(fù)雜的阻抗-頻率特性的一個或多個阻抗組成，由此提供合成響應(yīng)。圖7示出具有可實現(xiàn)為圖6的頻率相關(guān)阻抗603、607的頻率相關(guān)阻抗Zbp(f)的帶通濾波器的示例。帶通濾波器包括與第一電阻元件803串聯(lián)連接的電容元件801，這些與電感元件805并聯(lián)連接，電感元件805與第二電阻元件807串聯(lián)連接。要注意，第一電阻元件803可對電容器801和電感器805中的分開的電阻和/或損耗來建模。此外，將會理解，圖7所示的組件值只是示例，以及假定混頻器電路的開關(guān)是理想的，并且本地振蕩器時鐘頻率為1GHz。要注意，許多其它濾波器架構(gòu)可用于提供預(yù)期濾波器特性。另外，如上所述，諸如電感器之類的組件能夠是“實際的”電感器或者所模擬的電感器(例如使用回轉(zhuǎn)器和電容器)。如上所述，待頻率轉(zhuǎn)換的濾波器優(yōu)選地是可調(diào)諧帶通濾波器，使得預(yù)期載波或頻率范圍出現(xiàn)在通帶之內(nèi)。因而，能夠調(diào)諧第一和第二通帶的中心頻率以及第一和第二通帶的帶寬。例如，通過改變圖7所示組件中的一個或多個組件的值，例如改變電感元件805的值，能夠調(diào)諧濾波器特性?？稍谠O(shè)置或制造期間調(diào)諧濾波器特性，以便處理特定的一組預(yù)期聚合載波或頻率范圍。此外，要注意，可在使用期間動態(tài)調(diào)諧濾波器特性。在這種動態(tài)調(diào)諧實施例中，載波聚合可在例如LTE之類的系統(tǒng)中執(zhí)行，在這些系統(tǒng)中，沒有例如象存在固定蜂窩頻帶那樣的載波的固定配置。圖8示出采用如圖7的示例中所示的負(fù)載阻抗的頻率轉(zhuǎn)換濾波器的傳遞函數(shù)。還可使用合成濾波器的不同實現(xiàn)。此外，要注意，包括帶阻段的實施例也可按照提供預(yù)期特性的類似方式、包括以動態(tài)方式來調(diào)諧。圖9a至9f示出可使用的基帶濾波器的其它示例，而圖10a至10f示出基帶濾波器響應(yīng)的示例。圖9a是低通濾波器的示例，圖9b是帶通濾波器的示例，圖9c是雙帶通濾波器的示例，圖9d是合成低通和帶阻濾波器的示例，圖9e是合成低通和帶通濾波器的示例，以及圖9f是合成帶通濾波器的示例(與圖9b的帶通濾波器相似，但是由此斜坡分離得更多)。圖10a示出低通濾波器的基帶濾波器響應(yīng)，圖10b示出帶通濾波器的基帶濾波器響應(yīng)，圖10c示出雙帶通濾波器的基帶濾波器響應(yīng)，圖10d示出合成低通和帶阻濾波器的基帶濾波器響應(yīng)，圖10e示出合成低通和帶通濾波器的基帶濾波器響應(yīng)，以及圖10f示出合成高通和低通濾波器的基帶濾波器響應(yīng)。在包括帶阻段的合成實施例中，這種帶阻段還能夠包括與以零頻率為中心的帶阻濾波器對應(yīng)的電感器或所模擬電感器，以便阻塞圍繞混頻器LO頻率的頻率。還要注意，所轉(zhuǎn)換帶阻頻率能夠以一個或多個接收器混頻器LO諧波為中心。參照圖11，以上實施例中所述的頻率轉(zhuǎn)換濾波器可用作放大器的負(fù)載1101。例如，這可假定LNA輸出本質(zhì)上具有電流源的性質(zhì)(如圖3a所示)。負(fù)載(即，F(xiàn)TF)的特性則在LNA和FTF的組合電壓增益中反映。備選地，參照圖12，以上實施例中所述的頻率轉(zhuǎn)換濾波器可用作組合頻率轉(zhuǎn)換濾波器和下變頻單元1201。例如，實施例可用于如圖3b所示的布置中，其中FTF(無源混頻器和濾波器)兼任RF信號的下變頻混頻器。從濾波器分接下變頻信號。這能夠從圖6看到，當(dāng)FTF僅用作負(fù)載時提供一個端口(Zin)。但是，當(dāng)用作組合FTF和下變頻混頻器時，RF信號被輸入到同一端口，而基帶分量從Vouti、Voutq端口可獲得。因此，將會理解，上述實施例將公共RF前端用于兩個或更多非毗連載波或者非毗連頻率范圍的接收，并且使用有效提供具有與預(yù)期載波的位置和寬度對應(yīng)的響應(yīng)的接收器的雙通帶響應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)換濾波器。這通過對可控帶通濾波器進行頻率轉(zhuǎn)換來獲得。因此，本發(fā)明的實施例為RF前端中的兩個非毗連載波或頻率范圍提供選擇性。因此，以上實施例為包含預(yù)期信號的至少兩個非毗連載波或者兩個非毗連頻率范圍的接收提供單個RF前端接收器。RF前端對RF信號進行下變頻，使得兩個載波或頻率范圍出現(xiàn)在同一IF頻率周圍。單個RF前端可與以上在圖4中所述的復(fù)合IF架構(gòu)配合使用，但是要注意，所述實施例還可與其它架構(gòu)配合使用。例如，上述實施例可用作如圖4所示的復(fù)合IF架構(gòu)中的低噪聲放大器LNA403的負(fù)載(例如使用圖3a所示的配置)，或者用作LNA403的輸出處的組合混頻器和濾波器(即，在如圖3b所示的組合單元中)。這類布置的示例分別在圖13和圖14中示出。圖15示出按照本發(fā)明的一個實施例的頻率轉(zhuǎn)換濾波器所執(zhí)行的步驟。在步驟1501，接收包括第一和第二非毗連載波或者非毗連頻率范圍的射頻信號。在步驟1503，將所接收射頻信號與本地振蕩器信號進行混頻。在步驟1505，提供頻率轉(zhuǎn)換濾波器，用于對包括頻率相關(guān)負(fù)載阻抗的濾波器進行頻率轉(zhuǎn)換，該濾波器具有在經(jīng)過頻率轉(zhuǎn)換時包含以本地振蕩器頻率為中心的第一和第二通帶的帶通特性。要注意，類似方法也可與合成濾波器配合使用。上述實施例具有為處理載波聚合提供簡化的頻率轉(zhuǎn)換濾波器方法的優(yōu)點。上述方法的另一個優(yōu)點在于，如果本地振蕩器頻率變化，則兩個諧振將通過使它們到本地振蕩器頻率的距離保持固定來跟隨本地振蕩器頻率。本發(fā)明的實施例使得能夠在基帶從單個復(fù)阻抗來提供雙重響應(yīng)。在基帶從單個復(fù)阻抗同時提供雙重響應(yīng)。這使得能夠同時接收第一和第二載波。應(yīng)該注意，上述實施例說明而不是限制本發(fā)明，而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計許多備選實施例而不背離所附權(quán)利要求的范圍。詞語“包含”并不排除除了權(quán)利要求中所列那些元件或步驟以外的元件或步驟的存在，“一”或“一個”并不排除多個，以及單個處理器或另一單元可完成權(quán)利要求中所述的若干單元的功能。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)號不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制其范圍。