用于處理接收信號的設備和方法以及混頻器單元的制作方法
【專利摘要】用于處理接收信號的設備和方法以及混頻器單元。用于處理接收信號的設備100包括接收裝置110、混頻器單元130以及補償單元140。接收單元110可以接收接收信號112。接收信號112具有至少一個具有第一頻率的信號分量。另外，混頻器單元130可以借助于至少一個有源元件將接收信號112和補償信號142相組合，以便獲得經補償的接收信號。附加地，混頻器單元130可以基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號122生成混頻器輸出信號132。在此，混頻器輸出信號132具有與接收信號112的所述至少一個信號分量相對應的、具有第二頻率的信號分量。第一頻率高于第二頻率。另外，補償單元140可以基于對混頻器輸出信號132的分析生成補償信號142，使得可以基于補償信號142減少在混頻器輸出信號132中包含的干擾分量。
【專利說明】用于處理接收信號的設備和方法以及混頻器單元

【技術領域】
[0001]實施例涉及用于電信號的頻率轉換的方案并且尤其是涉及用于處理接收信號的設備和方法以及混頻器單元。

【背景技術】
[0002]在例如混頻器的通信技術中執(zhí)行電信號的頻率轉換。例如，在接收機的情況下在進行下混頻時借助于振蕩器信號將高頻有用信號混頻到低頻的中間頻率或者基本頻率。在混頻時，常常由于已經包含在接收信號中的干擾信號或者由于混頻本身生成的干擾分量而導致生成不期望的頻率分量。
[0003]例如在零差接收機的情況下成問題的是，干擾信號以與本地振蕩器信號(LO)(近似)相同的頻率施加在天線或RF輸入端(Rad1 Frequency (射頻),高頻)處，這可能導致不期望的直流電壓輸出信號(DC)。由此，接收機的性能可能由于在此在接線中出現(xiàn)的不對稱性而被降低。此外，對施加有直流電壓干擾的信號的繼續(xù)處理常常可能是困難的。
[0004]在大多數雷達系統(tǒng)的情況下，發(fā)送和接收例如在相同時間并且以相同頻率進行。因此，傳感器的自干擾是大問題。在大多數情況下所涉及的電路塊大多是接收混頻器，因為其常常是信號路徑中的最敏感部件。常常需要處理非常小的有用信號連同主要由自干擾造成的強干擾。例如可以使用非常高度線性的混頻器來在存在自干擾的情況下防止性能降級。這通常導致高的功耗和噪聲。


【發(fā)明內容】

[0005]因此存在的需求是，提供一種用于對接收信號進行頻率轉換的方案，該方案使得能夠減小干擾信號分量和/或功耗。
[0006]根據權利要求1所述的用于處理接收信號的裝置、根據權利要求19所述的混頻器單元以及根據權利要求20所述的用于處理接收信號的方法考慮到該需求。
[0007]幾個實施例涉及用于處理接收信號的設備，該設備具有接收裝置、混頻器單元和補償單元。接收裝置被設計為接收接收信號。接收信號具有至少一個具有第一頻率的信號分量。另外，混頻器單元被設計為借助于至少一個有源元件將接收信號和補償信號相組合，以便獲得經補償的接收信號。附加地，混頻器單元被設計為基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號生成混頻器輸出信號。在此，混頻器輸出信號具有與接收信號的所述至少一個信號分量相對應的、具有第二頻率的信號分量。第一頻率高于第二頻率。另外，補償單元被設計為基于對混頻器輸出信號的分析生成補償信號，使得可以基于補償信號減少在混頻器輸出信號中包含的干擾分量。
[0008]通過實現(xiàn)針對補償信號的混頻器單元的附加輸入端以及通過至少一個有源元件直接在混頻器單元中將接收信號與補償信號相耦合，可以基于對混頻器輸出信號的分析以簡單方式減少混頻器單元的輸出信號中的干擾分量。另外，可以將功耗保持得小。
[0009]在幾個實施例中，補償單元被設計為迭代地按照對混頻器輸出信號的重復分析提供補償信號。由此可以使得能夠通過多次迭代明顯地減少干擾分量。
[0010]幾個實施例涉及具有輸入級和混頻器級的混頻器單元。輸入級具有第一跨導級和第二跨導級。第一跨導級被設計為將接收電壓信號轉換成第一電流信號，并且第二跨導級被設計為將補償電壓信號轉換成第二電流信號。另外，輸入級被設計為將第一電流信號和第二電流信號相加，以便獲得相加的電流信號?；祛l器級被設計為將相加的電流信號與本地振蕩器信號混頻，以便獲得混頻器輸出信號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面參考附圖進一步闡述實施例。其中:
圖1示出了用于處理接收信號的設備的框圖；
圖2示出了用于處理接收信號的另一設備的框圖；
圖3示出了用于處理接收信號的另一設備的框圖；
圖4示出了混頻器單元的電路圖；
圖5示出了混頻器單元的框圖；
圖6示出了用于處理接收信號的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0012]在下面對示出實施例的附圖的描述中，相同附圖標記表示相同或相當的部件。另夕卜，為如下部件或對象使用概括性附圖標記:所述部件或對象多次在實施例或附圖中出現(xiàn)，但是在一個或多個特征方面被一并描述。利用相同或概括性附圖標記描述的部件或對象可以在單個、多個或所有特征方面、例如在其尺寸方面被實施為相等的，但是必要時也可以實施為不同的，只要從說明書中不能明確或隱含地得出另外結論。
[0013]圖1示出了根據一個實施例的用于處理接收信號112的設備100的框圖。設備100包括接收裝置110、可選的本地振蕩器單元120、混頻器單元130以及補償單元140。接收裝置110以輸出端與混頻器單元130的輸入端連接，本地振蕩器單元120以輸出端與混頻器單元130的輸入端連接，補償單元140以輸出端與混頻器單元130的輸入端連接，并且混頻器單元130以輸出端與補償單元140的輸入端連接。接收裝置110可以接收接收信號112。該接收信號具有至少一個帶第一頻率的信號分量。本地振蕩器單元120可以提供具有本地振蕩器頻率的本地振蕩器信號122。另外，混頻器單元130可以借助于(或者基于)至少一個有源元件將接收信號112和補償信號142相組合，以便獲得經補償的接收信號。附加地，混頻器單元130可以基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號122生成混頻器輸出信號132。在此，混頻器輸出信號具有與接收信號的所述至少一個信號分量相對應的帶第二頻率的信號分量。第一頻率在此高于第二頻率。另外，補償單元140可以基于對混頻器輸出信號132的分析生成補償信號142，使得可以基于補償信號142減少在混頻器輸出信號132中包含的干擾分量。
[0014]通過有源元件，接收信號112可以以小的或者可忽略的損耗直接在混頻器單元中與補償信號142組合。由此，可以以小成本和/或小功耗減少混頻器輸出信號142中的干擾信號的分量。
[0015]接收裝置110可以是設備100或混頻器單元130的輸入接口，以便例如通過無線連接從發(fā)送方接收接收信號112?？商娲兀邮昭b置110也可以被設計為從發(fā)送方無線地接收接收信號。為此，接收裝置110可以具有例如天線、一個或多個濾波器和/或一個或多個放大器，以便接收以及可選地預處理接收信號?？蛇x地或附加地，接收裝置110也可以被構造成發(fā)送和接收裝置，以便既能發(fā)送信號又能接收接收信號112。
[0016]接收信號112可以是具有如下信號分量的任意信號，所述信號分量在其頻率方面應被轉換成較低頻率。為此，接收信號112可以具有處于一個或多個頻帶中或者具有一個或多個頻率的有用信號分量。這些信號分量中的至少一個具有如下頻率:該頻率在由混頻器單元130處理以后在混頻器輸出信號132中處于第二頻率。例如，接收信號112可以在第一頻率處具有最大或預定義的信號幅度或者最大或預定義的信號功率，或者第一頻率可以對應于預定義的頻率，該預定義的頻率應針對接收信號的繼續(xù)處理被轉換到第二頻率(例如預定義的中頻或基帶頻率)。
[0017]可選的本地振蕩器單元120可以是設備100的外部單元或設備100的一部分，并且可以以不同方式來實現(xiàn)。例如，本地振蕩器單元120可以具有石英振蕩器、壓控振蕩器或者為混頻器單元提供混頻信號的其他源，以便生成本地振蕩器信號122。
[0018]本地振蕩器信號120可以基本上為具有本地振蕩器頻率的信號，或者具有處于不同頻帶或具有一個或多個不同頻率的頻率分量。本地振蕩器信號122常常被提供為具有恰好一個具有非常小公差(例如〈本地振蕩器頻率的1%、〈其0.1 %或〈其0.01 %)的頻率?？蛇x地，本地振蕩器信號120也可以經頻率調制，或者本地振蕩器頻率根據預定義的頻率斜坡被改變(例如在雷達應用中)。也就是說，本地振蕩器信號120也可以被提供為具有可受控改變的信號頻率。
[0019]混頻器單元130借助于(或使用)至少一個有源元件將接收信號112和補償信號142相組合(例如加法、求和或相減)。與無源元件不同，有源元件例如是能夠放大信號的電壓、電流或功率的電組件。例如，有源元件可以是晶體管(例如雙極晶體管、場效應晶體管、金屬氧化物半導體晶體管)或者具有相應功能的其他電器件。與此不同，無源元件(例如定向耦合器)本身不能實現(xiàn)這樣的放大。也就是說，設備100例如未使用定向耦合器來組合接收信號112和補償信號142。為了組合這兩個信號，(恰好一個)有源元件就可能足夠了(例如晶體管)。但是也可以將一個以上有源元件用于組合這兩個信號(在差分構造的情況下例如至少兩個晶體管)。
[0020]另外，混頻器單元130基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號122生成混頻器輸出信號132，使得混頻器輸出信號132具有與接收信號112對應的、具有比在接收信號112中更低頻率的信號分量。換言之，混頻器單元130可以將經補償的接收信號與本地振蕩器信號122混頻，使得尤其是生成與接收信號112的信號分量相對應并在此具有更低頻率的信號分量。因此，例如可以將經補償的接收信號的有用信號分量從高頻范圍轉換到中頻范圍、基帶頻率范圍或者低頻范圍?；祛l器單元130例如可以具有混頻器，以便將經補償的接收信號與本地振蕩器信號122混頻，以生成混頻器輸出信號132。
[0021]補償單元140可以基于對混頻器輸出信號132的分析生成補償信號142。對混頻器輸出信號132的分析可以以不同方式來執(zhí)行。例如，可以進行對信號分量的時間的和/或頻率選擇的分析，以便確定干擾信號分量的類型和范圍?？商娲兀梢源_定特征值，所述特征值說明關于預定頻率范圍和/或預定時間間隔中的干擾信號分量的絕對大小或相對大小的信息。
[0022]基于該分析，補償單元140可以將補償信號142生成為使得混頻器輸出信號132因此包含更少的干擾分量或者干擾信號的分量(例如噪聲或非線性信號分量)。例如，補償單元140可以重復地執(zhí)行混頻器輸出信號132的分析(例如確定特征值或者對混頻器輸出信號的時間的和/或頻率選擇的分析)，并且重復地改變補償信號142，使得至少在一個頻率范圍(例如直流分量或低頻范圍)中可以減少或減少干擾信號或干擾信號分量。換言之，補償單元140可以迭代地基于對混頻器輸出信號132的重復分析生成補償信號142。由此，可以通過多次迭代來減少混頻器輸出信號132中的干擾信號分量。
[0023]可替代地，補償單元140也可以直接由混頻器輸出信號132的分析中生成最優(yōu)或非常好的補償信號142，而不必執(zhí)行多次迭代。由此，混頻器輸出信號132中的干擾信號分量可以明顯更快地被減少，但是為此補償單元140可能需要更高的計算成本或硬件成本。
[0024]補償單元140例如可以將補償信號142生成為使得補償信號142在與接收信號112組合的情況下至少在一個頻率范圍中從接收信號112中刪除干擾信號的至少一部分(例如通過相消干擾)。
[0025]圖2示出了根據一個實施例的用于處理接收信號212的另一設備200。設備200的構造基本上對應于圖1中所示的構造，使得之前所做的詳述同樣相應地適用于設備200。在該示例中，接收裝置210具有天線，以便可以無線地接收接收信號212 (例如在本地振蕩器頻率的情況下為強信號(干擾))。另外，本地振蕩器220提供本地振蕩器信號LO 222以用于將接收信號RFl 221向下轉換。補償單元240被設計為找到如下的補償信號RF2 222:所述補償信號RF2 222最小化或減小混頻器單元230的輸出端處的直流輸出信號。混頻器單元230然后可以提供具有最小化或減少的直流電壓輸出信號的混頻器輸出信號IF 232。
[0026]根據圖2中所示的示例，例如可以實現(xiàn)具有塊抑制(干擾信號抑制)的零差接收機。
[0027]混頻器單元130可以在本地振蕩器信號122的相同相位的情況下連續(xù)地生成混頻器輸出信號132。但是當干擾信號和本地振蕩器信號122彼此成90°相位時，常常還在混頻器輸出端處施加最小直流電壓信號。但是這可能是不期望的，因為盡管輸出信號(近似)歸零，但是在混頻器輸入端(接收信號)處可存在高輸出信號，該輸出信號不能或難以由調節(jié)消除或減少。因此，在一些應用或設備中，可以將本地振蕩器信號122的相位選擇為可切換的，以便例如可以在0°和90°本地振蕩器相位之間選擇。所述調節(jié)例如可以針對本地振蕩器信號122的0°和90°相位來減小或最小化兩個得出的直流電壓信號的平方和。
[0028]換言之，設備100、200可以可選地、替代或附加于一個或多個前述方面地具有移相器350，這針對圖3中的設備300作為實施例示出。移相器350布置在本地振蕩器單元320與混頻器單元330之間，并且可以給本地振蕩器信號322在混頻器單元330的時間上彼此相繼的間隔中提供不同的相移，使得混頻器輸出信號332具有帶不同相移的時間上彼此相繼的分量。補償單元340于是可以基于混頻器輸出信號332的具有本地振蕩器信號322的不同相移的至少兩個部分生成補償信號342。
[0029]由移相器350對本地振蕩器信號322的相移的時間控制可以由外部控制單元、由本地振蕩器320的控制單元、或者由補償單元340的控制單元(如圖3的示例中所示)以相同的時間間隔、隨機時間間隔或預定時間間隔重復地進行。換言之，補償單元340例如可以為移相器350生成控制信號348，使得可以通過控制信號348控制不同相移的時間序列。由此，可以附加地保證:補償單元340知道何時混頻器輸出信號332的各部分以什么相移存在以用于混頻器輸出信號332的分析。
[0030]兩個在時間上彼此相繼的間隔之間的相應相移可以具有任意值。例如，相移可以交替地總是為+90°和-90° (例如交替地為0°和90°相位)?？商娲?，例如也可以總是將相位進一步移位+90° (或-90° )。在其中具有本地振蕩器信號322的特定相位的混頻器輸出信號332被生成的時間間隔在本地振蕩器信號322的相位再次被移位以前為任意長的。例如，用于執(zhí)行相移的頻率明顯小于本地振蕩器信號322的頻率。例如，相移可以例如以如下頻率進行:該頻率小于本地振蕩器頻率的1/1000 (或小于1/5000、小于1/10000、小于1/50000或小于1/100000)。例如，在雷達應用中，可以使用具有50GHz至10GHz之間(例如77GHz)頻率的本地振蕩器信號，并且相移以10Hz至IMHz之間(或IkHz至1kHz之間)的頻率進行。反過來說，本地振蕩器信號322例如在沒有相移的情況下被施加達I μ s至10 ms (或100 μ s至I ms)的時間間隔。
[0031]替代于移相器350，混頻器單元330例如可以具有第二混頻器，該第二混頻器可以基于接收信號212、經移相的本地振蕩器信號和補償信號342生成第二混頻器輸出信號。在此，第二混頻器輸出信號同樣具有與接收信號212的所述至少一個信號分量相對應的具有第二頻率的信號分量。補償單元340然后可以如針對圖3中的示例已經描述的那樣基于第一和第二混頻器輸出信號生成補償信號324。第二混頻器例如同樣可以首先借助于有源元件將接收信號212與補償信號342相組合，并且基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號322生成第二混頻器輸出信號?？商娲?，第二混頻器可以使用也被第一混頻器用于生成第一混頻器輸出信號的經補償的接收信號。
[0032]通過實現(xiàn)第二混頻器，對混頻器輸出信號的分析可以更快地進行，因為兩個經移相的輸出信號同時存在，但是由此可能提高硬件成本。
[0033]如已經提到的那樣，對混頻器輸出信號的分析可以以不同方式進行。例如，補償單元340可以在分析混頻器輸出信號332 (或兩個混頻器的兩個混頻器輸出信號)時計算如下復數的絕對值:所述復數具有基于混頻器輸出信號322(或者兩個混頻器輸出信號中的一個)的基于本地振蕩器信號的第一相移的那部分所計算的實部、以及基于混頻器輸出信號322 (或者兩個混頻器輸出信號中的另一個)的基于本地振蕩器信號322的第二相移的那部分所計算的虛部。
[0034]另外，補償單元340可以計算復數的絕對值(以及可選地還有復數的相位)。補償單元340然后可以將補償信號342例如生成為使得該復數的絕對值可以被減小。
[0035]換言之，對(混頻器輸出信號中的)剩余干擾分量的評估例如可以通過混頻器(或混頻器單元)的混頻器輸出信號IF輸出端與在相位方面可切換的本地振蕩器信號322相組合地來進行。圖3中的評估和控制單元(例如補償單元的一部分)可以在本地振蕩器信號322的0°和90°相對相位的情況下在時間上錯列地產生兩個相位狀態(tài)，并且作為如下經組合的復信號生成混頻器輸出信號IF 322:
I/_ I/.；!/
1 if.vmiplex ~ r IF JAiPhaMW T Jt tf J.0Phimmf °
[0036]也就是說，例如可以在時分復用方法中表示復混頻過程。因此，剩余的干擾信號分量可以在絕對值和/或相位方面被確定，這可以用于確定補償信號342。
[0037]在此，例如Ftf.MmhniAf+l 0°時的直流電壓偏移，Iv90°相位時的直流電壓偏移，并且是復數。從該復數中可以計算出絕對值和/或相位。補償信號342因此可以被生成為使得最小化或減小該絕對值。
[0038]換言之，復數的實部可以對應于混頻器輸出信號332在本地振蕩器信號322的第一相移情況下的直流電壓分量或者基于這樣的直流電壓分量，并且虛部可以對應于混頻器輸出信號332在本地振蕩器信號322的第二相移情況下的直流電壓分量或者基于這樣的直流電壓分量。在此，第一或第二相移也可以為0°，只要第一和第二相移不同。
[0039]該補償信號342可以被輸送給混頻器(或混頻器單元)的第二 RF輸入端RF2 (針對補償信號的輸入端)并且在那里在混頻過程以前與第一 RF輸入端RFl (接收信號)相加。如果RF2處的補償信號342的絕對值被選擇為(基本上)等于RFl輸入端處的干擾信號，并且相位被反轉、即相對于干擾信號被調整180°，則可以得出所期望的刪除效應。
[0040]補償信號340可以以不同方式由補償單元340生成。例如，混頻器輸出信號332可以被修改并且作為補償信號342被輸送給混頻器單元330。
[0041]可選地、替代地或附加于前述方面之一地，補償單元340可以基于根據對混頻器輸出信號332的分析被修改的(本地振蕩器單元的)本地振蕩器信號322來生成補償信號342。本地振蕩器信號322例如可以在其相位和絕對值方面(例如通過幅度和/或相位調制)被修改為使得混頻器輸出信號332中的干擾信號分量被減少。
[0042]這樣的修改可以以不同方式來執(zhí)行。例如，為此可以使用同相正交相位調制器344，如在圖3的示例中示出的。換言之，補償單元340可以具有同相正交相位調制器340，其基于對混頻器輸出信號332的分析修改本地振蕩器信號322，以便獲得補償信號342。
[0043]因此，可以以簡單方式獲得補償信號342，該補償信號342可以減小混頻器輸出信號332的干擾分量。
[0044]換言之，作為針對補償信號342的執(zhí)行機構(如圖3中所示)可以使用1-Q調制器，該1-Q調制器可以根據其同相輸入端I和正交相位輸入端Q處的信號在絕對值和/或相位方面修改本地振蕩器信號322的一部分。
[0045]如已經描述的，補償信號342的生成可以迭代地進行。例如，在第一迭代中可以通過同相和正交相位信號來將本地振蕩器信號的絕對值和相位設置成0，并且在第二迭代中將絕對值設置成0.5并將相位設置成O或相反，并且根據混頻器輸出信號332的影響執(zhí)行另外的迭代。
[0046]對混頻器輸出信號332的分析以及為移相器350提供控制信號348以及為同相-正交相位調制器344提供同相和正交相位信號例如可以由補償單元340的評估和控制單元346來執(zhí)行和提供，如在圖3的示例中所示的。設備300例如可以用評估和控制單元來實現(xiàn)有源干擾信號抑制。
[0047]在此，例如可以即使在RF輸入端處存在LO頻率時的干擾信號的情況下仍然實現(xiàn)DC (直流電壓)時的最小化的或減小的干擾信號。
[0048]附加地對設備300成立的是之前已經針對圖1和圖2及其實施例和總體方案作出的詳述。相應地，也可以將結合圖3所提到的一個或多個方面與前述實施例或總體方案相組合。
[0049]接收裝置、本地振蕩器單元、混頻器單元、補償單元和/或移相器可以是獨立的硬件單元，或者是處理器、微控制器或數字信號處理器的一部分，以及用于在處理器、微控制器或數字信號處理器上實施的計算機程序或軟件產品的一部分。不同單元可以彼此獨立地或至少部分共同地實現(xiàn)。
[0050]混頻器單元可以以不同方式來實現(xiàn)。例如，可以將用于組合接收信號和補償信號的加法器安放在混頻器之前。可替代地，可以將組合器集成到混頻器中。
[0051]例如，混頻器單元可以具有混頻器或混頻器級、第一跨導級和第二跨導級。第一跨導級于是可以將作為電壓信號存在的接收信號轉換成第一電流信號，并且第二跨導級可以將同樣作為電壓信號存在的補償信號轉換成第二電流信號。然后，混頻器單元可以將第一電流信號和第二電流信號相加，以便獲得相加的電流信號。另外，混頻器可以將相加的電流信號與本地振蕩器信號混頻，以便獲得混頻器輸出信號。
[0052]在此，電壓信號例如是由電壓源饋送并例如不能容易地與其他電壓信號相加的信號。而電流信號例如是由電流源饋送并例如可以簡單地與其他電流信號相加的信號。
[0053]在此可選地，兩個跨導級中的每一個可以具有電流源，該電流源可以在接收信號或補償信號施加在作為有源元件的晶體管的控制接線端子處時通過該晶體管被切換以用于生成相應的電流信號。
[0054]另外，混頻器單元可以可選地具有差分構造。
[0055]針對這樣的混頻器單元400的示例在圖4中示出。第一跨導級410具有電流源
I1、第一晶體管T5和第二晶體管T6。電流源I1與第一晶體管T5的發(fā)射極接線端子(源接線端子)以及與第二晶體管T6的發(fā)射極接線端子連接。另外，電流源I1與參考電勢(例如地)連接。第一跨導級410的第一晶體管T5以其集電極接線端子(宿接線端子)與混頻器或混頻器級430的第一輸入端連接，并且第一跨導級410的第二晶體管T6以其集電極接線端子與混頻器級430的第二輸入端連接。接收信號RFl的第一差分信號被施加到第一晶體管T5的基極接線端子(控制電極)上，并且接收信號的第二差分信號被施加到第二晶體管T6的基極接線端子上。第二跨導級420同樣具有電流源I2、第一晶體管T7 (有源元件)和第二晶體管!^ (有源元件)。電流源I2又以輸出端與參考電勢(例如地)連接，并且以第二輸出端與第一晶體管T7的發(fā)射極接線端子和第二跨導級420的第二晶體管T8的發(fā)射極接線端子連接。第二跨導級420的第一晶體管T7與混頻器級430的第一輸入端連接，并且第二跨導級420的第二晶體管T8的集電極接線端子與混頻器級430的第二輸入端連接。補償信號RF2的第一差分信號被施加到第二跨導級420的第一晶體管T7的基極接線端子上，并且補償信號RF2的第二差分信號被施加到第二跨導級420的第二晶體管T8的基極接線端子上。因此，電流可以通過第一跨導級410的第一晶體管T5和第二跨導級420的第一晶體管T7在混頻器級430的輸入端處相加。相應地，電流可以通過第一跨導級410的第二晶體管T6和第二跨導級420的第二晶體管T8在混頻器級430的第二輸入端處相加?；祛l器級430包括第一至第四晶體管Τ1、Τ2、Τ3、Τ4、第一和第二負載電阻&和直流電壓源(DC)?；祛l器級430的第一晶體管T1和第二晶體管T2分別以其發(fā)射極接線端子與混頻器級430的第一輸入端連接，并且混頻器級430的第三晶體管T3和第四晶體管T4以其相應的發(fā)射極接線端子與混頻器級430的第二輸入端連接?；祛l器級430的第一晶體管T1和第三晶體管T3的集電極接線端子通過第一電阻&與電壓源DC連接，并且混頻器級430的第二晶體管T2和第四晶體管T4的接線端子通過第二電阻&與直流電壓源DC連接。本地振蕩器信號LO的第一差分信號被施加到混頻器級430的第二晶體管T2和第三晶體管T3的基極接線端子上，并且本地振蕩器信號LO的第二差分信號被施加到混頻器級430的第一晶體管T1和第四晶體管T4的基極接線端子上。于是，混頻器輸出信號IF可以在混頻器級430的第一晶體管T1的集電極接線端子與第四晶體管T4的集電極接線端子之間提供。也就是說，混頻器單元400具有針對差分接收信號RFl、差分補償信號RF2和差分本地振蕩器信號LO的輸入端、以及針對差分混頻器輸出信號IF的輸出端。
[0056]換言之，圖4示出了如可用在集成電路中的有源接收混頻器的示例。RFl信號(接收信號)可以在輸入晶體管T5、T6中從電壓轉換成電流(跨導級)。可由本地振蕩器信號LO操控的晶體管！\、T2, T3, T4可以接管實際的混頻功能，其方式是，所述晶體管將具有交替極性的輸入級的電流信號切換到兩個負載電阻RL，在那里電流信號可以被再次轉換成電壓。
[0057]利用晶體管Τ7、Τ8，由晶體管Τ5、Τ6構成的輸入級例如可以被再一次放置、而且與第一級并行。由于RF輸入電壓到電流信號的轉換，這可以在此處被實現(xiàn)。也就是說，兩個高歐姆電流源是并聯(lián)的，和電流到達混頻器晶體管！\、T2, Τ3、Τ4。因此，可以實現(xiàn)具有三個輸入端的混頻器(接收混頻器)。
[0058]圖5作為一個實施例示出了混頻器單元500的框圖?；祛l器單元500包括輸入級510和混頻器級520。輸入級510具有第一跨導級512和第二跨導級514。第一跨導級512可以將接收電壓信號502轉換成第一電流信號，并且第二跨導級514可以將補償電壓信號504轉換成第二電流信號。另外，輸入級510可以將第一電流信號和第二電流信號相加，以便獲得相加的電流信號516?；祛l器級520可以將相加的電流信號516與本地振蕩器信號506混頻，以便獲得混頻器輸出信號522。
[0059]通過這種方式可以以低成本和/或低功耗實現(xiàn)具有至少3個輸入端的混頻器單元，該混頻器單元可以有源地通過跨導級在對接收電壓信號502混頻(上混頻或下混頻)以前考慮到補償電壓信號504，以便減少混頻器輸出信號522中的干擾信號分量。
[0060]可選地、附加地或可替代地，混頻器單元500可以實現(xiàn)一個或多個另外的方面，所述另外的方面對應于一個或多個之前結合總體方案或實施例之一尤其是關于圖4已經描述的內容。
[0061]幾個實施例涉及干擾信號的抑制、有源損耗抑制器、或者向第三混頻器輸入端饋入補償信號的零差接收機。所述方案致力于減少或者甚至消除接收混頻器的每種性能降級。附加地，可以簡化混頻器設計本身，因為可以實現(xiàn)動態(tài)范圍的減小。
[0062]在所提出的有源損耗抑制器(根據實施例之一所述的設備)的情況下，可以將補償信號饋入混頻器中。該補償信號可以是附加的高頻信號(RF信號)，該高頻信號與有用信號相加。補償信號的相位和幅度可以被選擇為使得例如可以最優(yōu)地或明顯地抑制自干擾信號分量。可以利用補償信號實現(xiàn)自干擾信號的相消干擾。
[0063]一個方面是通過附加的高頻輸入端(RF輸入端)將具有可變幅度和相位的附加高頻信號直接饋入到混頻器核中。
[0064]可選地，(例如在圖2中)可以通過放大器將實際高頻輸入信號(接收信號)輸送給接收混頻器，以便優(yōu)化或改善總噪聲特征數。附加地，可以通過接收混頻器的第二高頻(RF)輸入端將高頻(RF)調制輸出信號(補償信號)耦合輸入到混頻器中。高頻(RF)調制器可以是一種如下的單元:該單元可以將其輸出信號的幅度和相位轉換成相對于其輸入的任意比例。高頻調制器例如可以連接到共同的或通常的本地振蕩器輸入端，或者將輸出信號從該系統(tǒng)中的其他高頻信號源中導出(例如在存在時從發(fā)送路徑導出)。
[0065]所提出的附加混頻器輸入端的詳細實現(xiàn)取決于電路的實際架構。例如，這可以通過電流域中的開關來實現(xiàn)，并且因此附加的輸入端可以實現(xiàn)為可與信號電流相加的附加電流輸入端。
[0066]具體的實現(xiàn)可能性是具有三個輸入端和用于抑制干擾信號的調節(jié)回路的混頻器或混頻器單元。為了描繪混頻器的高頻(RF)輸入端處的用于抑制干擾信號的另一調整參量，因此可以引入具有附加的第三輸入端的混頻器。因此，使得能夠在將兩個高頻(RF)信號轉換成中頻狀態(tài)(或低頻狀態(tài))以前將這兩個高頻信號相加，這例如可以用于消除或減少已經位于電路的高頻部分中的不期望的信號。
[0067]通過該補償信號，可以在存在這樣的干擾信號的情況下減小或完全抵消對混頻器功能的所述妨害。
[0068]例如，在圖2中示出了一種可用來實現(xiàn)零差接收機的設備。除了具有附加的高頻(RF)信號輸入端RF2的混頻器以外，也還可以使用控制補償信號的生成的調節(jié)單元。補償信號可以從附加的高頻(HF)信號源中導出，并且可以在絕對值和相位方面被調整為使得RFl (接收信號)上的干擾和RF2上的補償信號之和(近似地)恰好抵消。
[0069]混頻器的應從調節(jié)中減少或最小化的不期望的輸出信號可以充當用于調節(jié)補償信號的輸入信號。
[0070]在一個實現(xiàn)方式中，補償信號可以從混頻器或所述設備的本地振蕩器信號LO中生成并且僅僅絕對值和相位通過合適的調整機構、例如IQ調制器被調諧。
[0071]幾個實施例涉及具有根據所述方案或實施例之一所述的設備的零差接收機。
[0072]在幾個實施例中，實現(xiàn)了具有發(fā)送單元和根據所述方案或實施例之一所述的設備的雷達系統(tǒng)(例如用于車輛的雷達系統(tǒng))。在此，發(fā)送單元可以發(fā)送具有本地振蕩器頻率(例如經頻率調制或者利用頻率斜坡)的發(fā)送信號，并且接收裝置可以接收發(fā)送信號在物體處的反射作為接收信號。
[0073]圖6作為實施例示出了用于處理接收信號的方法600的流程圖。方法600包括:接收610接收信號；以及提供620本地振蕩器信號。接收信號具有至少一個帶第一頻率的信號分量。另外，方法600包括:借助于至少一個有源元件組合630接收信號和補償信號，以便獲得經組合的輸入信號。附加地，基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號生成640混頻器輸出信號。在此，混頻器輸出信號具有與接收信號的所述至少一個信號分量相對應的、具有第二頻率的信號分量。第一頻率高于第二頻率。另外，方法600包括:基于對混頻器輸出信號的分析生成650補償信號，使得可以基于補償信號減少在混頻器輸出信號中所包含的干擾分量。
[0074]方法600可以具有與之前結合該方案或實施例之一所描述的一個或多個方面相對應的一個或多個步驟。
[0075]在前面的描述、后面的權利要求書以及附圖中公開的特征可以單獨地以及以任何組合地對于實現(xiàn)實施例的不同構型是重要的并且可以被實現(xiàn)。
[0076]盡管一些方面是結合設備描述的，但是能夠理解，這些方面也表示對相應方法的描述，使得設備的框或器件也可以被理解成相應方法步驟或者方法步驟的特征。與之類似地，結合或作為方法步驟被描述的方面也表示對相應設備的相應框或細節(jié)或特征的描述。
[0077]根據特定的實施要求，本發(fā)明的實施例可以以硬件或軟件來實現(xiàn)。該實現(xiàn)可以在使用例如如下數字存儲器介質的情況下來執(zhí)行:軟盤、DVD、藍光盤、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPR0M、或者閃存、硬盤、或者其他磁或光存儲器，在所述存儲介質上存儲有電子可讀控制信號，所述控制信號與可編程硬件部件可協(xié)作或協(xié)作，使得執(zhí)行相應的方法。
[0078]可編程硬件部件可以由下列各項構成:處理器、計算機處理器(CPU = CentralProcessing Unit (中央處理單兀))、圖形處理器(GPU = Graphics Processing Unit (圖形處理單元))、計算機、計算機系統(tǒng)、專用集成電路(ASIC = Applicat1n-Specific IntegratedCircuit (專用集成電路))、集成電路(IC = Integrated Circuit (集成電路))、單片式系統(tǒng)(SOC = System on Chip (片上系統(tǒng)))、可編程邏輯器件或具有微處理器的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA = Field Programmable Gate Array (現(xiàn)場可編程門陣列))。
[0079]數字存儲器介質因此可以是機器或計算機可讀的。因此，一些實施例包括具有電子可讀控制信號的數據載體，所述控制信號能夠與可編程計算機系統(tǒng)或可編程硬件部件協(xié)作，使得執(zhí)行在此所述的方法。實施例因此是一種數據載體(或者數字存儲器介質或計算機可讀介質)，在所述數據載體上記錄有用于執(zhí)行在此所述方法之一的程序。
[0080]總的來說，本發(fā)明的實施例可以實現(xiàn)為程序、固件、計算機程序或具有程序代碼的計算機程產品、或者實現(xiàn)為數據，其中所述程序代碼或數據的效用是，在該程序在處理器或可編程硬件部件上運行時執(zhí)行所述方法之一。所述程序代碼或數據例如也可以存儲在機器可讀載體或數據載體上。所述程序代碼或數據尤其是可以作為源代碼、機器代碼、或字節(jié)代碼以及其他中間代碼存在。
[0081]另外，另一實施例是數據流、信號序列或信號的如下順序，所述順序表示用于執(zhí)行在此所述的方法的程序。該數據流、信號序列或信號的順序例如可以被配置為通過數據通信連接、例如通過因特網或其他網絡來傳輸。實施例因此還是表示數據的信號序列，所述信號序列適于通過網絡或數據通信連接來傳送，其中所述數據表示該程序。
[0082]根據一個實施例的程序可以在其被執(zhí)行時實施所述方法之一，其方式例如是該存儲器位置被讀出或者向其中寫入一個或多個數據，由此必要時導致晶體管結構、放大器結構、或其他電、光、磁或按照其他作用原理作用的組件中的切換過程或其他過程。相應地，可以通過讀出存儲器位置來由程序檢測、確定或測量數據、值、傳感器值或其他信息。因此，程序可以通過讀出一個或多個存儲器位置來檢測、確定或測量參量、值、測量參量和其他信息，以及通過寫入一個或多個存儲器位置來引起、促使或執(zhí)行動作以及操控其他設備、機器和部件。
[0083]上述實施例僅僅是對本發(fā)明的原理的解釋。能夠理解，其他專業(yè)人員可以明白對在此所述的布置和細節(jié)的修改和變型。因此意圖是，本發(fā)明僅僅由后面的權利要求書的保護范圍來限定，而不受在此根據對實施例的描述和闡述所呈現(xiàn)的特定細節(jié)限制。
【權利要求】
1.一種用于處理接收信號的設備(100，200，300)，具有以下特征: 接收裝置(110)，其被設計為接收接收信號(112)，其中接收信號(112)具有至少一個具有第一頻率的信號分量； 混頻器單元(130)，其被設計為借助于至少一個有源元件將接收信號(112)和補償信號(142)相組合，以便獲得經補償的接收信號，并且被設計為基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號(122)生成混頻器輸出信號(132)，其中混頻器輸出信號(132)具有與接收信號(112)的所述至少一個信號分量相對應的、具有第二頻率的信號分量，其中第一頻率高于第二頻率；以及 補償單元(140)，其被設計為基于對混頻器輸出信號(132)的分析生成補償信號(142)，使得能夠基于補償信號(142)減少在混頻器輸出信號(132)中包含的干擾分量。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述至少一個有源元件是晶體管。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其中混頻器單元(130)具有混頻器，以便將經補償的接收信號與本地振蕩器信號(122)混頻，以生成混頻器輸出信號(132)。
4.根據權利要求3所述的設備，其具有移相器(350)，所述設備被設計為給本地振蕩器信號(322)在混頻器單元(330)的時間上彼此相繼的間隔中提供不同的相移，使得混頻器輸出信號(332)具有帶不同相移的時間上彼此相繼的部分，其中補償單元(340)被設計為基于混頻器輸出信號(332)的具有不同相移的至少兩個部分生成補償信號(342)。
5.根據權利要求4所述的設備，其中補償單元(340)被設計為為移相器(350)生成控制信號(348)，使得能夠通過控制信號(348)控制不同相移的時間序列。
6.根據權利要求4至5之一所述的設備，其中所述相移交替地為+90°和-90°。
7.根據權利要求4至6之一所述的設備，其中所述相移以比本地振蕩器信號的本地振蕩器頻率的千分之一更小的頻率進行。
8.根據權利要求3所述的設備，其中混頻器單元(130)具有第二混頻器，所述第二混頻器被設計為基于接收信號、相對于由第一混頻器使用的本地振蕩器信號(122)經移相的本地振蕩器信號和補償信號(142)生成第二混頻器輸出信號，其中第二混頻器輸出信號具有與接收信號的所述至少一個信號分量相對應的、具有第二頻率的信號分量，其中補償單元(140)被設計為基于第一和第二混頻器輸出信號生成補償信號(142)。
9.根據權利要求3至8之一所述的設備，其中補償單元(140)被設計為在分析混頻器輸出信號(132)時計算復數的絕對值，其中所述復數具有基于本地振蕩器信號(122)的第一相移的實部和基于本地振蕩器信號(122)的第二相移的虛部，其中補償單元(140)被設計為生成補償信號(142)，使得所述復數的絕對值能夠減小。
10.根據權利要求9所述的設備，其中所述實部基于混頻器輸出信號(132)在本地振蕩器信號(122)的第一相移情況下的直流電壓分量，并且所述虛部基于混頻器輸出信號(132)在本地振蕩器信號(122)的第二相移情況下的直流電壓分量。
11.根據前述權利要求之一所述的設備，其中補償單元(140)被設計為迭代地基于對混頻器輸出信號(132)的重復分析提供補償信號(142)。
12.根據前述權利要求之一所述的設備，其中補償單元(140)被設計為基于根據對混頻器輸出信號(132)的分析而被修改的本地振蕩器信號來生成補償信號(142)。
13.根據權利要求12所述的設備，其中補償單元(140)具有同相-正交相位調制器，所述同相-正交相位調制器被設計為基于對混頻器輸出信號的分析修改本地振蕩器信號(122)，以便獲得補償信號(142)。
14.根據前述權利要求之一所述的設備，其中接收信號和補償信號是電壓信號，其中混頻器單元(400)具有混頻器(430)、第一跨導級(410)和第二跨導級(420)，其中第一跨導級(410)被設計為將接收信號轉換成第一電流信號，其中第二跨導級(420)被設計為將補償信號轉換成第二電流信號，其中混頻器單元(400)被設計為將第一電流信號和第二電流信號相加，以便獲得相加的電流信號，其中混頻器(430)被設計為將所述相加的電流信號與本地振蕩器信號混頻，以便獲得混頻器輸出信號。
15.根據權利要求12所述的設備，其中兩個跨導級(410，420)中的每一個都具有電流源，所述電流源被設計為在接收信號或組合信號施加在晶體管的控制接線端子處時能夠通過所述晶體管來切換以用于生成相應的電流信號。
16.根據權利要求14或15所述的設備，其中混頻器單元(400)具有差分構造。
17.一種具有根據前述權利要求之一所述的設備的零差接收機。
18.一種具有發(fā)送單元和根據前述權利要求之一所述的設備的雷達系統(tǒng)，其中所述發(fā)送單元被設計為發(fā)送具有本地振蕩器信號的本地振蕩器頻率的發(fā)送信號，其中所述接收裝置被設計為接收發(fā)送信號在物體處的反射作為接收信號。
19.一種混頻器單元(400，500)，具有以下特征: 輸入級(510)，其具有第一跨導級(410,512)和第二跨導級(420，514)，其中第一跨導級(410，512)被設計為將接收電壓信號(502)轉換成第一電流信號，并且第二跨導級(420，514)被設計為將補償電壓信號(504)轉換成第二電流信號，其中輸入級(510)被設計為將第一電流信號和第二電流信號相加，以便獲得相加的電流信號(516);和 混頻器級(420，520)，其被設計為將所述相加的電流信號(516)與本地振蕩器信號(506)混頻，以便獲得混頻器輸出信號(522)。
20.一種用于處理接收信號的方法(600)，具有以下步驟: 接收(610)接收信號，其中所述接收信號具有至少一個具有第一頻率的信號分量； 提供(620)本地振蕩器信號； 借助于至少一個有源元件組合(630)所述接收信號和所述補償信號，以便獲得經組合的接收信號； 基于經補償的接收信號和本地振蕩器信號生成(640)混頻器輸出信號，其中所述混頻器輸出信號具有與所述接收信號的所述至少一個信號分量相對應的、具有第二頻率的信號分量，其中第一頻率高于第二頻率；以及 基于對所述混頻器輸出信號的分析生成(650)補償信號，使得能夠基于所述補償信號減少在所述混頻器輸出信號中所包含的干擾分量。
【文檔編號】H03D7/16GK104135234SQ201410179443
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2013年5月2日
【發(fā)明者】C.瓦格納 申請人:英飛凌科技股份有限公司