專利名稱：同時對頻率進行倍頻和混頻的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及高頻轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及對多路輸入信號頻率分量進行混頻和倍頻的電路。
對信號的頻率分量進行混頻并產(chǎn)生輸入信號頻率分量的諧波的電路已廣為人知。例如，雙柵極場效應(yīng)晶體管(FET)可以對輸送到每個柵極的信號的頻率分量進行混頻，并且非線性器件例如為高度非線性操作偏置的放大器能夠用于產(chǎn)生輸入信號的頻率分量的諧波。
頻率混合用在收發(fā)信機電路中以將在輸入頻率(Fin)上的輸入信號與本地振蕩器信號(LO)混合，從而在中間頻率(IF)上形成轉(zhuǎn)換后的信號。
頻率轉(zhuǎn)換器(混頻器)可以用于將輸入信號的頻率轉(zhuǎn)換得或高或低。由于這種電路的基本產(chǎn)物除輸入信號(Fin和LO)外是和頻與差頻，所以當期望將頻率轉(zhuǎn)換得高時使用該頻率和。類似地，將頻率轉(zhuǎn)換得低時使用頻率差。
如果高轉(zhuǎn)換的IF比Fin高出許多，則很難從中間頻率信號濾波出LO，因為IF和LO的頻率幾乎是一樣的。見于這個原因，如果高轉(zhuǎn)換IF比Fin高許多，則益于使用雙轉(zhuǎn)換電路。雙轉(zhuǎn)換電路采用兩個混頻器以將兩個不同的本地振蕩器信號(LO1和LO2)與輸入信號混合，從而LO1和LO2都不接近IF。這樣，就不難從混合信號中濾出LO1和LO2。
從電路的尺寸來看，更期望單個的LO。通過將LO2頻率選作LO1頻率的整數(shù)倍有可能從一個LO頻率源獲得雙轉(zhuǎn)換電路的優(yōu)點。LO2由倍頻器產(chǎn)生。圖2是使用倍頻器產(chǎn)生LO2的標準雙轉(zhuǎn)換電路的示例圖。
在圖2中，輸入信號接到第一混頻器300的一個輸入端，產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換信號(LO1)的本地振蕩器302的輸出端接到第一混頻器300的另一輸入端。轉(zhuǎn)換后信號的頻率等于輸入信號與由本地振蕩器302產(chǎn)生的第一轉(zhuǎn)換信號的頻率和。本地振蕩器輸出還與輸出頻率為第一轉(zhuǎn)換信號的兩倍的第二轉(zhuǎn)換信號(LO2)的頻率倍頻電路304相連。第一轉(zhuǎn)換后的信號(IF1)和第二轉(zhuǎn)換信號(LO2)輸入到第二混頻器306，該第二混頻器306產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)換后的信號(IF2)，其頻率等于輸入信號、本地振蕩器信號以及雙倍本地振蕩器信號的頻率之和。換言之，雙倍轉(zhuǎn)換后的輸出信號其頻率等于輸入信號頻率加上3倍的本地振蕩器(LO1)頻率。這樣，圖2的系統(tǒng)需要兩個混頻器300和306以及一個倍頻電路304。
由于集成的收發(fā)信機元件在用戶產(chǎn)品中變得越來越通用，所以對便宜電路元件的需求變得越來越主要。倍頻和混頻電路的簡化對降低元件如蜂窩電話和尋呼接收機的成本是至關(guān)重要的。
本發(fā)明的目的在于提供一單個電路，該電路既用于對一對信號進行混頻又用于對該成對信號中的一信號進行倍頻，同時抑制輸入頻率信號(Fin和LO)的輸出電平。
按照本發(fā)明的一個方面，一推推倍頻器為雙柵極混頻元件，它包括對輸入到該元件的信號進行混頻的一對柵極。由于混頻元件工作在非線性狀態(tài)，所以自然生成諧波。因此，LO1信號的諧波分量在第一轉(zhuǎn)換混頻器電路中是可得到的。
按照本發(fā)明的另一個方面，一多工器連接混頻器電路的輸出以選擇經(jīng)高轉(zhuǎn)換后其頻率等于輸入信號頻率之和的信號和其頻率等于LO1輸入信號頻率兩倍的信號。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將隨著下面的詳細描述和附圖變得逾加清楚。


圖1為本發(fā)明優(yōu)先實施例的電路框圖；圖2為標準雙轉(zhuǎn)換電路的示意圖。
如圖1中所示的本發(fā)明的第一實施例包括一個以雙柵極FET作為混頻元件的推推倍頻電路。
參照圖1，該推推電路混頻器10包括第一與第二雙柵極FET場效應(yīng)晶體管12和14。各場效應(yīng)晶體管FET的源極被接在參考電壓16，VSS，并且漏極接到混頻器輸出端18。
輸入信號接到第一倒相器電路22，以及本地振蕩器(LO)信號接到第二倒向器電路24。該倒相器電路22和24作為提供異相信號到FET晶體管12和14的耦合變壓器的中心抽頭次極線圈。也可以使用其它倒相電路來提供這種功能。該異相信號由相位相差180°的信號構(gòu)成。以后，這些信號被稱作同相信號和異相信號。輸入信號的同相分量接到第一FET晶體管12的第一柵極，異相分量接到第二FET晶體管14的第一柵極。LO信號的同相分量接到第一FET晶體管12的第二柵極，異相分量接到第二FET晶體管14的第二柵極。
連接到第二參考電壓32，VDD，的雙工器30連接混頻器輸出端18。該雙工器包括第一和第二輸出端34和36。該雙工器30包括內(nèi)置濾波器從而在第一輸出端34輸出在等于輸入信號頻率與LO頻率之和的已轉(zhuǎn)換的頻率上的轉(zhuǎn)換后的信號，并且在第二輸出端36輸出在等于雙倍LO頻率的倍頻后的頻率上的倍頻信號。
混頻器電路10還包括執(zhí)行標準功能的各偏置電阻和隔DC電容。
圖1電路的工作狀況將在以下描述。連接到第一和第二FET晶體管12和14的該輸入信號的同相和異相分量是異相的，因此在輸出端18抵消。類似地，LO信號的同相和異向分量也在輸出端抵消，因此該推挽電路不輸出在輸入頻率或LO頻率的信號。
輸入信號和LO信號的同相分量連接第一FET12的第一和第二柵極。第一雙柵極FET12形成同相分量積以產(chǎn)生頻率分量等于同相輸入信號分量與同相LO信號分量的頻率之和的同相的轉(zhuǎn)換后的信號。類似地，輸入信號和LO信號的異相分量連接第二FET14的第一和第二柵極。第二雙柵極FET14形成異相分量積以產(chǎn)生其頻率分量等于異相輸入信號分量與異相LO信號分量的頻率之和的異相的轉(zhuǎn)換后的信號。
該雙工電路30包括一濾波器，該濾波器只允許其頻率等于輸入信號頻率與本地振蕩器頻率之和的轉(zhuǎn)換后的信號通過。如上所述，同相轉(zhuǎn)換后的信號的頻率為輸入信號頻率和LO頻率的和。異相分量的頻率為從每個同相分量相移180°后產(chǎn)生的頻率分量。因此轉(zhuǎn)換后的異相分量其頻率等于輸入信號頻率、LO頻率及相移之和。然而，相移和到360°時等于沒有相移，因而來自兩個FET的該轉(zhuǎn)換后的信號是同相(偶模式)并且在混頻器輸出端18相加在一起。
該雙柵極FET12和14被偏置以進行非線性操作，從而產(chǎn)生輸入信號的二次項。每一二次項包括具有輸入到FET的信號的兩倍頻率的分量。因此，第一FET12產(chǎn)生LO信號同相分量兩倍頻率的信號，第二FET14產(chǎn)生LO信號異相分量兩倍頻率的信號。倍頻后的信號的相位關(guān)系為原始(未倍頻的)信號相差的兩倍。因此，對異相信號(180°相差)倍頻就產(chǎn)生同相的倍頻后的信號(360°相差)。這些同相信號可以直接相加。倍頻后的LO信號在混頻器輸出端18相加在一起。
因此，推推混頻器10執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的混頻器和倍頻電路的兩種功能，并且簡化了只使用了一個LO輸入的倍頻轉(zhuǎn)換電路的實現(xiàn)過程。
本發(fā)明參照優(yōu)選實施例進行了描述。對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，很明顯可以作各種改動和替換。例如，倒相器電路可以由共射極相位分離放大器或各種其它放大器或變換電路實現(xiàn)。另外，級聯(lián)的雙極晶體管可以代替雙柵極FET晶體管。
因此，該實施例并沒有限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種平衡混頻器，包括一被連接用來接收一在輸入信號頻率上的輸入信號的第一倒相器輸入單元，用于提供一同相輸入分量和一相位相差180°的異相輸入分量；一被連接用來接收在本振(LO)信號頻率上的LO信號的第二倒相器輸入單元，用于提供一同相LO分量和一相位相差180°的異相LO分量；一推挽混頻級包括一第一混頻元件，其具有第一和第二端子以及第一和第二信號端口，所述第一信號端口連接第一倒相器輸入單元以接收所述輸入同相分量，所述第二信號端口連接第二倒相器輸入單元以接收所述LO同相分量，所述第一混頻元件用于將輸入信號和LO信號的同相分量進行頻率分量的混頻并產(chǎn)生LO同相分量的兩倍LO頻率的頻率分量；一第二混頻元件，其具有第一和第二端子以及第一和第二信號端口，所述第一信號端口連接第一倒相器輸入單元以接收所述輸入異相分量，所述第二信號端口連接第二倒相器輸入單元以接收所述LO異相分量，所述第二混頻元件用于將輸入信號和LO信號的異相分量進行頻率分量的混頻并產(chǎn)生LO異相分量的兩倍LO頻率的頻率分量；所述第一和第二混頻元件的第一端子連接參考電壓，所述第一和第二混頻元件的第二端子連接混頻器輸出端；以及一多工器，其連接混頻器輸出端，具有提供轉(zhuǎn)換后的信號的第一輸出和提供第二輸出信號的第二輸出，其中該轉(zhuǎn)換后的信號具有頻率為輸入信號與LO頻率之和的頻率分量，第二輸出信號具有頻率為LO信號頻率的兩倍的頻率分量。
2.如權(quán)利要求1所述的混頻器，其中所述多工器包括第一濾波器，用于只允許在輸入信號和LO頻率之和上的頻率分量低衰減地通過；第二濾波器，用于只允許在LO頻率兩倍上的頻率分量低衰減地通過。
3.如權(quán)利要求1所述的混頻器，其中所述第一和第二混頻元件是雙柵極FET晶體管。
全文摘要
同時對兩個輸入信號進行混頻并提供其輸出信號頻率為其中一個輸入信號頻率的兩倍的電路,包括一由雙輸入混頻元件形成的推推倍頻器。每個輸入信號經(jīng)倒相器連接到倍頻器/混頻器以提供奇模式輸入信號分量。
文檔編號H03D7/12GK1192608SQ98103818
公開日1998年9月9日 申請日期1998年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月5日
發(fā)明者托馬斯R·阿佩爾 申請人:三星電子株式會社