本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提升信噪比的混頻模塊。

背景技術(shù)：

混頻器(Mixer)廣泛地應(yīng)用于通信系統(tǒng)和電容式觸控系統(tǒng)中，混頻器用來(lái)將高頻的接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成為基頻信號(hào)，以利于后端信號(hào)處理模塊進(jìn)行進(jìn)一步的信號(hào)處理。一般來(lái)說(shuō)，混頻器以乘法器實(shí)現(xiàn)，混頻器可產(chǎn)生接收信號(hào)與本地信號(hào)的相乘結(jié)果。另外，混頻器可利用切換式混波器(Switching Mixer)來(lái)實(shí)現(xiàn)，切換式混波器具有線性度高、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，切換式混波器受控于開(kāi)關(guān)信號(hào)，其中開(kāi)關(guān)信號(hào)具有切換頻率。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了將高頻的接收信號(hào)轉(zhuǎn)換至基頻信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)的切換頻率通常與接收信號(hào)的頻率相同。如此一來(lái)，切換式混波器可等效于將接收信號(hào)乘以與接收信號(hào)同頻率的方波，該方波即為本地信號(hào)。然而，方波在頻譜上具有較高的旁波帶(Sidelobe)，且方波在基數(shù)倍頻點(diǎn)具有諧波(Harmonic)，方波的旁波帶及諧波會(huì)引入額外噪聲，從而降低通信系統(tǒng)或電容式觸控系統(tǒng)的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)。因此，現(xiàn)有技術(shù)有改善的必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種提升信噪比的混頻模塊。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種混頻模塊，包含有：

切換式混波器，受控于開(kāi)關(guān)信號(hào)，用來(lái)接收輸入信號(hào)并產(chǎn)生輸出信號(hào)；以及

調(diào)制單元，耦接至所述切換式混波器，用來(lái)產(chǎn)生所述開(kāi)關(guān)信號(hào)；

其中，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)的切換頻率高于所述輸入信號(hào)的輸入頻率，為特定的倍率關(guān)系。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供一種電容式觸控面板，包括上述的混頻模塊。

本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供一種通信系統(tǒng)，包括上述的混頻模塊。

本發(fā)明實(shí)施例的混頻模塊利用遠(yuǎn)高于輸入信號(hào)的輸入頻率的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制切換式混波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣，使輸出信號(hào)頻譜能量更為集中，可避免因旁波帶或諧波引入額外噪聲。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的混頻器的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的切換式混波器的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的輸入信號(hào)和方波信號(hào)的波形圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的混頻模塊的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的三角積分調(diào)制器的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的開(kāi)關(guān)信號(hào)的波形圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一開(kāi)關(guān)信號(hào)的波形圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例的混頻模塊利用遠(yuǎn)高于輸入信號(hào)的輸入頻率的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制切換式混波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣，使輸出信號(hào)頻譜能量更為集中，可避免因旁波帶或諧波引入額外噪聲。

如圖1和圖2所示，圖1為混頻器10的示意圖，圖2為切換式混波器20的示意圖。如圖1所示，混頻器10包含乘法器MP，用來(lái)將輸入信號(hào)V_IN乘以本地信號(hào)LO，以產(chǎn)生輸出信號(hào)V_OUT，即輸出信號(hào)V_OUT為輸入信號(hào)V_IN與本地信號(hào)LO的相乘結(jié)果。具體來(lái)說(shuō)，混頻器10可通過(guò)切換式混波器20來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，切換式混波器20包含正向緩沖器(標(biāo)示為「+1」)、負(fù)向緩沖器(標(biāo)示為「－1」)和開(kāi)關(guān)單元SW。正向緩沖器的正向輸入端和負(fù)向緩沖器的負(fù)向輸入端用來(lái)接收輸入信號(hào)V_IN，開(kāi)關(guān)單元SW耦接于正向緩沖器的正向輸出端和負(fù)向緩沖器的負(fù)向輸出端，受控于開(kāi)關(guān)信號(hào)SC2而切換于正向輸出端與負(fù)向輸出端之間，開(kāi)關(guān)單元SW輸出輸出信號(hào)V_OUT。作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC2具有二種不同信號(hào)值，舉例來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC2可為邏輯1或邏輯0，或是其信號(hào)值為A或－A的信號(hào)。

如此一來(lái)，切換式混波器20等效于將輸入信號(hào)V_IN乘以一個(gè)方波，請(qǐng)參考圖3，圖3為輸入信號(hào)V_IN和方波信號(hào)RCT的波形圖。切換式混波器20的輸出信號(hào)V_OUT可視為輸入信號(hào)V_IN與方波信號(hào)RCT的相乘結(jié)果，換句話說(shuō)，當(dāng)本地信號(hào)LO為方波信號(hào)RCT時(shí)，切換式混波器20可用來(lái)實(shí)現(xiàn)混頻器10以產(chǎn)生輸入信號(hào)V_IN與本地信號(hào)LO(方波訊號(hào)RCT)的相乘結(jié)果。另一方面，輸入信號(hào)V_IN具有輸入頻率f_IN，為了將輸入信號(hào)V_IN轉(zhuǎn)換至基頻，需控制方波 信號(hào)RCT的頻率與輸入頻率f_IN相同，即開(kāi)關(guān)信號(hào)SC2的切換頻率與輸入頻率f_IN相同。然而，這樣的方波在頻譜上具有較高旁波帶(Sidelobe)與諧波(Harmonic)等問(wèn)題，使得信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)較低。

為了提升信噪比，本發(fā)明利用相較于輸入信號(hào)V_IN更高頻的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制切換式混波器的開(kāi)關(guān)單元。請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例混頻模塊40的示意圖?；祛l模塊40可用于電容式觸控面板或通信系統(tǒng)，混頻模塊40包含有切換式混波器400和調(diào)制單元402，切換式混波器400接收輸入信號(hào)V_IN并產(chǎn)生輸出信號(hào)V_OUT4，調(diào)制單元402耦接于切換式混波器400。切換式混波器400與切換式混波器20電路結(jié)構(gòu)相同，故相同組件沿用相同符號(hào)，且不在此贅述。需注意的是，切換式混波器400的開(kāi)關(guān)單元SW受控于開(kāi)關(guān)信號(hào)SC4，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC4由調(diào)制單元402來(lái)產(chǎn)生。需注意的是，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC4的切換頻率遠(yuǎn)高于輸入信號(hào)V_IN的輸入頻率f_IN。較佳地，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC4的切換頻率遠(yuǎn)高于輸入頻率f_IN的10倍以上。如此一來(lái)，切換式混波器400的輸出信號(hào)V_OUT4即為輸入信號(hào)V_IN經(jīng)過(guò)過(guò)采樣(Oversampling)后的結(jié)果，頻譜的能量更為集中，避免了因旁波帶或諧波引入額外噪聲，進(jìn)而提升信噪比。

除此之外，為了更進(jìn)一步提升信噪比，混頻模塊40的調(diào)制單元可通過(guò)三角積分調(diào)制器(Delta-Sigma Modulator)來(lái)實(shí)現(xiàn)，三角積分調(diào)制器具有噪聲整形(Noise Shaping)的功效，可將噪聲的能量推向高頻，進(jìn)而減低在基頻的噪聲能量，進(jìn)一步提升信噪比。請(qǐng)參考圖5，圖5為三角積分調(diào)制器502的示意圖。三角積分調(diào)制器502接收調(diào)變輸入信號(hào)u并產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5可用來(lái)控制切換式混波器400的開(kāi)關(guān)單元SW，三角積分調(diào)制器502包含有相減單元520、總和單元522和判斷輸出單元524。相減單元520接收調(diào)變輸入信號(hào)u并耦接于判斷輸出單元524以接收開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5，用來(lái)產(chǎn)生相減信 號(hào)，相減信號(hào)為調(diào)變輸入信號(hào)u與開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的相減結(jié)果。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，總和單元522包含相加單元(標(biāo)示為「Σ」)和緩存單元REG，緩存單元REG受控于時(shí)鐘信號(hào)CLK，時(shí)鐘信號(hào)CLK相關(guān)于開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的切換頻率，使得開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的切換頻率遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)V_IN的輸入頻率f_IN。

于一實(shí)施例中，判斷輸出單元524為具有兩個(gè)量化級(jí)別的量化器(2-levelquantizer)，可輸出二種不同信號(hào)值的開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5，即開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的信號(hào)值為A或－A，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的波形圖可參考圖6，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5即可控制切換式混波器400的開(kāi)關(guān)單元SW而切換于正向輸出端與負(fù)向輸出端之間。

另一方面，于一實(shí)施例中，判斷輸出單元524為具有三個(gè)量化級(jí)別的量化器(3-level quantizer)，可輸出三種不同信號(hào)值的開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5，即開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的信號(hào)值可為A、－A或0，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的波形圖可參考圖7。當(dāng)開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的信號(hào)值為A或－A時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5可控制切換式混波器400的開(kāi)關(guān)單元SW而切換于正向輸出端和負(fù)向輸出端之間；而當(dāng)開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5的信號(hào)值為0時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)SC5可控制切換式混波器400的開(kāi)關(guān)單元SW為浮接，即既不連接于正向輸出端也不連接于負(fù)向輸出端。

另外，為了更進(jìn)一步抑制旁波帶或諧波，三角積分調(diào)制器502所接收的調(diào)變輸入信號(hào)u可正比于周期性信號(hào)(如正弦波、余弦波、方波或三角波等)與窗函數(shù)的相乘結(jié)果，其中窗函數(shù)可視實(shí)際需求選用方形窗、三角窗、漢寧窗(Hann Window)、漢明窗(Hamming Window)、布萊克曼窗(Blackman Window)、余弦窗或高斯窗等，而不限于此。

由上述可知，本發(fā)明實(shí)施例的混頻模塊利用調(diào)制單元來(lái)產(chǎn)生切換頻率遠(yuǎn)高于輸入信號(hào)的輸入頻率的開(kāi)關(guān)信號(hào)，以控制切換式混波器的開(kāi)關(guān)單元，使輸出 信號(hào)頻譜能量更為集中，避免因旁波帶或諧波引入額外噪聲。更進(jìn)一步地，利用三角積分調(diào)制器產(chǎn)生經(jīng)過(guò)噪聲整形的高頻的開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)一步提升信噪比。

需注意的是，前述實(shí)施例只是用以說(shuō)明本發(fā)明的概念，本領(lǐng)域技術(shù)人員可據(jù)以做不同的修飾，而不限于此。舉例來(lái)說(shuō)，三角積分調(diào)制器502為一階的三角積分調(diào)制器，也可為二階、三階或更高階的三角積分調(diào)制器，皆屬于本發(fā)明的范疇。另外，三角積分調(diào)制器可接收模擬或數(shù)字的調(diào)變輸入信號(hào)，三角積分調(diào)制器亦可產(chǎn)生模擬或數(shù)字的開(kāi)關(guān)信號(hào)，三角積分調(diào)制器的總和單元可視情況以積分器來(lái)實(shí)現(xiàn)，亦屬于本發(fā)明的范疇。除此之外，三角積分調(diào)制器可視情況包含有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Convertor，ADC)或數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Convertor，DAC)，亦屬于本發(fā)明的范疇。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的混頻模塊利用遠(yuǎn)高于輸入信號(hào)的輸入頻率的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制切換式混波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣，使輸出信號(hào)頻譜能量更為集中，可避免因旁波帶或諧波引入額外噪聲。更進(jìn)一步地，利用三角積分調(diào)制器產(chǎn)生經(jīng)過(guò)噪聲整形的高頻的開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)一步提升信噪比。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。