專(zhuān)利名稱(chēng)：具有能跟蹤頻率產(chǎn)生器的頻率乘法器的收發(fā)信機(jī)的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及具有頻率乘法器的收發(fā)信機(jī)，頻率乘法器用于對(duì)由被包括在收發(fā)信機(jī)中的頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行相乘。頻率產(chǎn)生器和頻率乘法器可以由被包括在收發(fā)信機(jī)中的接收機(jī)與發(fā)射機(jī)來(lái)共享。這樣的收發(fā)信機(jī)可以是在所謂的WLAN IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)下的設(shè)備，或可以是任何其他適當(dāng)?shù)纳漕l設(shè)備。這樣的設(shè)備也可以是分開(kāi)的發(fā)射機(jī)或接收機(jī)。
相關(guān)技術(shù)描述Philips Data Sheet(菲利浦?jǐn)?shù)據(jù)資料)SA2420，“Low Voltage RFTransceiver(低壓RF收發(fā)信機(jī)-2.45GHz)”，16頁(yè)，1997年5月23日，揭示了具有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)前端的收發(fā)信機(jī)前端。收發(fā)信機(jī)具有倍頻器，它通過(guò)帶通濾波器提供本地振蕩器信號(hào)給混頻器。倍頻器使由頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)的頻率倍增。這樣的頻率產(chǎn)生器典型地由被包括在鎖相環(huán)中的壓控振蕩器形成，但其他類(lèi)型的頻率產(chǎn)生器也是已知的。壓控振蕩器典型地具有包括電容和電感的槽路電路，以及通過(guò)加在其上的調(diào)諧電壓進(jìn)行調(diào)諧。使用這樣的SA2420集成電路的已知的收發(fā)信機(jī)使用一個(gè)寬帶倍頻器，其中槽路電路的加載的品質(zhì)因數(shù)(Q)是低的，典型地為2-3，即，槽路電路具有低的頻率選擇性。因?yàn)榈偷腝值，增益隨頻率的變化是平坦的，收發(fā)信機(jī)在基波頻率以及它的奇數(shù)倍數(shù)上幾乎不抑制不想要的頻率。這樣的不想要的頻率在收發(fā)信機(jī)的接收模式下造成不想要的接收或降低抗阻塞能力，以及必須在芯片外對(duì)其進(jìn)行濾除，特別是當(dāng)收發(fā)信機(jī)處在發(fā)送模式時(shí)。
更一般地，類(lèi)似的原理適用于被包括在收發(fā)信機(jī)中的已知的頻率乘法器。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的是向收發(fā)信機(jī)、發(fā)射機(jī)或接收機(jī)中的頻率倍增提供對(duì)與產(chǎn)生的頻率信號(hào)有關(guān)的諧波的有效抑制，而不需要施加顯著的衰減。
按照本發(fā)明，提供了一種收發(fā)信機(jī)，所述收發(fā)信機(jī)包括頻率產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生具有第一頻率的第一信號(hào)，所述頻率產(chǎn)生裝置包括用于在所述第一頻率上諧振的第一槽路裝置；頻率乘法裝置，用于把所述第一信號(hào)乘以所述第一信號(hào)的基波頻率的整數(shù)倍，所述頻率乘法裝置包括用于在所述基波頻率的一個(gè)諧波頻率上諧振的第二槽路裝置，所述諧波頻率由所述整數(shù)倍數(shù)確定，以及所述頻率乘法裝置包括輸出裝置，用于輸出具有所述諧波頻率的第二信號(hào)，所述第一槽路裝置在所述第一頻率附近具有高的頻率選擇性，以及所述第二槽路裝置在所述諧波頻率附近具有高的頻率選擇性；調(diào)諧裝置，用于同時(shí)調(diào)諧所述第一和第二槽路裝置。
在這樣的收發(fā)信機(jī)中，第二信號(hào)可被使用于上變頻，下變頻，或上變頻和下變頻。在原理上，本發(fā)明可被使用于僅有發(fā)射機(jī)的設(shè)備或僅有接收機(jī)的設(shè)備。
本發(fā)明是基于這樣的觀點(diǎn)，對(duì)于抑制不想要的奇數(shù)諧波所需要的高的頻率選擇性使得總的頻率特性不再平坦的，所以，需要通過(guò)以小的頻率增量來(lái)調(diào)諧槽路電路而加以補(bǔ)償。實(shí)際上，這樣可以達(dá)到使得總的頻率特性再次成為平坦的。
優(yōu)選地，槽路電路包括由單一電容和電感制成的芯片上匹配的頻率確定元件。優(yōu)選地，在頻率產(chǎn)生裝置和頻率乘法裝置中的有源元件是芯片上匹配的元件，諸如具有相等的發(fā)射極面積的雙極性晶體管，或具有單一溝道尺寸的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。由此，達(dá)到在整個(gè)想要的頻段上的良好的跟蹤。
在雙變頻和或下變頻之前，通過(guò)在頻率乘法裝置的輸出端處應(yīng)用高通濾波器，基波頻率可被進(jìn)一步抑制。
優(yōu)選地，在振蕩器槽路電路中多個(gè)單一容性和感性元件被選擇為相同的。這樣，可得到最小跟蹤誤差。所述第一槽路裝置優(yōu)選地包括第一變?nèi)莨?，以及所述第二槽路裝置優(yōu)選地包括第二變?nèi)莨?，以及所述第一和第二變?nèi)莨軆?yōu)選地被包括在所述調(diào)諧裝置中。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是按照本發(fā)明的收發(fā)信機(jī)的方框圖。
圖2是按照本發(fā)明的頻率乘法器的電路圖。
圖3顯示按照本發(fā)明的壓控振蕩器電路中的槽路電路。
圖4顯示槽路電路的容性調(diào)諧。
圖5顯示在槽路電路中使用的電感調(diào)諧。
圖6顯示本發(fā)明的運(yùn)行。
圖7進(jìn)一步顯示本發(fā)明的運(yùn)行。
在所有圖上，相同的參考數(shù)字被使用于相同的特性。
詳細(xì)的實(shí)施例的描述圖1是按照本發(fā)明的收發(fā)信機(jī)的方框圖。在接收支路中，收發(fā)信機(jī)1包括低噪聲放大器2和混頻器3，以及在發(fā)送支路中，收發(fā)信機(jī)1包括混頻器4，帶通濾波器5，和功率放大器6。發(fā)送和接收支路被耦合到發(fā)送/接收(Tx/Rx)開(kāi)關(guān)7。收發(fā)信機(jī)1還包括具有槽路電路9的頻率產(chǎn)生器8，具有槽路電路11的頻率乘法器10，以及任選地，高通濾波器12。按照本發(fā)明，槽路電路9和11是高選擇性的、可調(diào)諧的，以及運(yùn)行在頻率跟蹤模式，即，當(dāng)被調(diào)諧時(shí)，可以在頻率上緊密地互相跟蹤。事實(shí)上，槽路電路9和11被同時(shí)調(diào)諧，優(yōu)選地這是通過(guò)施加相同的調(diào)諧電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。十分優(yōu)選的頻率確定元件，諸如感性元件和容性元件，以及在各個(gè)槽路電路9和11中的有源元件被進(jìn)行匹配。當(dāng)在芯片上實(shí)施時(shí)，這樣的匹配包括以單一感性元件制造電感，和以單一容性元件制造電容，以及制造這樣的有源元件，諸如標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀的晶體管，這在雙極性晶體管的情形下可以通過(guò)應(yīng)用相等的發(fā)射極面積。在使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管的情形下，這樣的場(chǎng)效應(yīng)晶體管通過(guò)應(yīng)用單一溝道尺寸而被匹配。這樣的精確的匹配達(dá)到精確的頻率跟蹤。在給出的例子中，頻率乘法器10被安排為使得它可作為倍頻器運(yùn)行，即，槽路電路11在頻率產(chǎn)生器8的輸出頻率的兩倍處諧振，并且因?yàn)樗母叩倪x擇性，基本上濾除所有其他的諧波。在原理上，頻率乘法器10可以選擇其他諧波，諸如三次諧波。在選擇三次諧波的情形下，頻率乘法器作為三倍頻器運(yùn)行。
相乘頻率產(chǎn)生器的頻率可被應(yīng)用到接收和發(fā)送支路的兩個(gè)混頻器3和4，可被應(yīng)用到僅僅發(fā)送的支路，或可被應(yīng)用到僅僅接收的支路。發(fā)送支路或者接收支路中的任何一個(gè)可以不存在。在后一種情形下，該設(shè)備不是收發(fā)信機(jī)，而分別僅僅是發(fā)射機(jī)，或僅僅是接收機(jī)。
高通濾波器12是可任選的，它達(dá)到進(jìn)一步濾除由頻率產(chǎn)生器8提供的基波頻率信號(hào)的目的。
頻率產(chǎn)生器8可以以多種方式被實(shí)施。例如，頻率產(chǎn)生器8包括一個(gè)被包含在鎖相環(huán)中的壓控振蕩器。替換地，頻率產(chǎn)生器8可以是單個(gè)振蕩器，或復(fù)雜的綜合器。頻率產(chǎn)生器8的結(jié)構(gòu)對(duì)于本發(fā)明不是本質(zhì)性的。
頻率乘法器11可以以多種方式被實(shí)施，只要它包括高選擇性的和可調(diào)諧的槽路電路。槽路電路9和11也可以以多種方式被實(shí)施。在技術(shù)上，許多可調(diào)諧的和高選擇性槽路電路是已知的以及可以通過(guò)模擬，或混合模擬和數(shù)字裝置進(jìn)行這樣的槽路電路的調(diào)諧。調(diào)諧可以通過(guò)壓控變?nèi)莨芑蜃內(nèi)莨堋IN二極管開(kāi)關(guān)切換的電容陣列、開(kāi)關(guān)切換的電感陣列、晶體管開(kāi)關(guān)切換的電容陣列、或任何其他適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧裝置來(lái)進(jìn)行。
圖2是按照本發(fā)明的頻率乘法器10的電路圖，在給出的例子中，它被做成倍頻器。頻率乘法器10包括平衡的輸入晶體管對(duì)20和21，在它們的各自的集電極路徑上具有可調(diào)諧的槽路電路22和23，以及還包括輸出晶體管24，它被做成為發(fā)射極跟隨器。圖上還顯示了耦合電容25，電流源26和27，以及電壓源28?？烧{(diào)諧的槽路電路22包括電容29，壓控變?nèi)莨芑蜃內(nèi)莨?0，和電感31?？烧{(diào)諧的槽路電路23包括電容32，壓控變?nèi)莨芑蜃內(nèi)莨?3，和電感34。
圖3顯示在按照本發(fā)明的壓控振蕩器電路中的可調(diào)諧的槽路電路40?？烧{(diào)諧的槽路電路40包括電感41，42，43和44，壓控變?nèi)莨?5和46，電容47和48，以及電阻49和50。在節(jié)點(diǎn)51處，可以加上調(diào)諧電壓。在電容47和48之間的節(jié)點(diǎn)52可以耦合由電容47和48，壓控變?nèi)莨?5和46，以及電阻49和50構(gòu)成的調(diào)諧電路，以便提供Vcc。圖上還顯示耦合電容53和54，用于分別耦合壓控振蕩器(未更詳細(xì)地顯示出)的晶體管47和48。槽路電路40實(shí)質(zhì)上是壓控振蕩器中確定頻率的元件。槽路電路40可以通過(guò)使用壓控變?nèi)莨鼙徽{(diào)諧，類(lèi)似于在頻率乘法器中顯示的那樣，但許多替換的調(diào)諧機(jī)制在技術(shù)上也是已知的，正如參照?qǐng)D1描述的。重要的是，可調(diào)諧的槽路電路9和11應(yīng)該匹配，以便允許精確的跟蹤。
如上所述，在槽路電路22，23和40中，優(yōu)選地應(yīng)用在芯片上的單一容性和感性元件。在分頻器的情形下，電感41和42合在一起具有電感器31和34的雙倍電感量，以及電容45具有電容器29和30，或32和33的雙倍電容量。由此，可以得到最小跟蹤誤差。替換地，電感可以是四倍以及電容是相等的。或者可替換地，電容可以是四倍以及電感是相等的。通過(guò)這樣的替換的選擇，由于預(yù)期的元件分散性的較嚴(yán)重的影響，跟蹤誤差可能是更大的。對(duì)于三倍頻器，電容量和電感量可以是振蕩器槽路電路中的三倍。
圖4顯示槽路電路的另一個(gè)電容調(diào)諧的方式。另一個(gè)可調(diào)諧的槽路電路包括開(kāi)關(guān)切換的電容60和61的陣列(由場(chǎng)效應(yīng)晶體管62和63進(jìn)行切換)，電感64和壓控變?nèi)莨?5。從原理上說(shuō)，可以不用壓控變?nèi)莨?5。
圖5顯示在槽路電路中使用電感的調(diào)諧。如圖所示，被安排在節(jié)點(diǎn)72和73之間的一對(duì)串聯(lián)的電感70和71中的一個(gè)電感由場(chǎng)效應(yīng)晶體管74進(jìn)行切換。
圖6顯示本發(fā)明的運(yùn)行。實(shí)線的高選擇性的頻率特性80顯示二次諧波的頻率選擇性(由槽路電路22，23和40所實(shí)現(xiàn)的)，在頻率f＝f0，在給定的頻段的中間(例如，在2.4GHz-2.5GHz的頻段中的2.45GHz)，以及抑制基波頻率f0/2＝1.225GHz和更高的諧波(諸如三次諧波，頻率為f＝3f0/2＝3.675GHz)。虛線頻率特性81和82是分別在頻段的外部邊緣2.4GHz和2.5GHz處的頻率特性。在邊緣處，振蕩器槽路電路的頻率特性跟蹤倍頻器槽路電路(即振蕩器)的頻率特性，即，分別跟蹤到1.2GHz和1.25GHz。如圖6所示，高選擇性的頻率特性在給定的頻段上稍微偏移。
圖7進(jìn)一步顯示本發(fā)明的運(yùn)行。圖上顯示槽路電路9的頻率特性90，它以小的頻率步長(zhǎng)從f＝f0＝2.45GHz位置的中間頻率特性偏移到頻段的外邊緣。步長(zhǎng)可以是頻段內(nèi)的物理頻道的增量，或可以是任何其他的適當(dāng)?shù)脑隽?。調(diào)諧可以以離散的或連續(xù)的方式進(jìn)行。由此，按照本發(fā)明，實(shí)際上可以在整個(gè)頻段上得到基本上平坦的頻率特性，如實(shí)線91所示。
鑒于以上說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，可以在此后由附屬的權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作出各種修正，因此，本發(fā)明并不限于所提供的例子，所用的詞語(yǔ)“包括”并不排除存在除了權(quán)利要求中所列出的以外的其他單元和步驟。
權(quán)利要求
1.發(fā)射機(jī)，包括頻率產(chǎn)生裝置(8)，用于產(chǎn)生具有第一頻率的第一信號(hào)，所述頻率產(chǎn)生裝置(8)包括用于在所述第一頻率上諧振的第一槽路裝置(9)；頻率乘法裝置(10)，用于把所述第一信號(hào)乘以所述第一信號(hào)的基波頻率的整數(shù)倍，所述頻率乘法裝置(10)包括用于在所述基波頻率的一個(gè)諧波頻率上諧振的第二槽路裝置(11)，所述諧波頻率由所述整數(shù)倍數(shù)確定，以及所述頻率乘法裝置(10)包括輸出裝置(24)，用于輸出具有所述諧波頻率的第二信號(hào)，所述第一槽路裝置(9)在所述第一頻率附近具有高的頻率選擇性，以及所述第二槽路裝置(11)在所述諧波頻率附近具有高的頻率選擇性；調(diào)諧裝置(30，33，45，46)，用于同時(shí)調(diào)諧所述第一和第二槽路裝置(9，11)，以及上變頻裝置(4)，使用所述第二信號(hào)用于上變頻發(fā)送信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述調(diào)諧裝置(30，33)被配置成在給定的頻段上以所述頻段的物理頻道的頻率增量調(diào)諧所述第二槽路裝置(11)。
3.如權(quán)利要求2中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述物理頻道相比于所述給定的頻段具有窄的頻道帶寬。
4.如權(quán)利要求1中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述第一槽路裝置(9)包括第一頻率確定元件(41-48)，以及所述第二槽路裝置(11)包括第二頻率確定元件(29-34)，所述第一和第二頻率確定元件(29-34，41-48)，是第一芯片上匹配元件。
5.如權(quán)利要求4中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述第一芯片上匹配元件(29-34，41-48)包括單一容性元件和單一感性元件。
6.如權(quán)利要求1中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述頻率產(chǎn)生裝置(8)包括第一有源元件(47，48)，以及所述頻率乘法裝置(10)包括第二有源元件(20，21)，所述第一和第二有源元件(20，21，47，48)是第二芯片上匹配元件。
7.如權(quán)利要求6中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述第一和第二有源元件(20，21，47，48)包括具有匹配發(fā)射極面積的雙極性晶體管。
8.如權(quán)利要求6中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述第一和第二有源元件(20，21，47，48)包括單一溝道尺寸的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
9.如權(quán)利要求5中要求的發(fā)射機(jī)，其中所述第一槽路裝置(9)包括第一數(shù)目的所述單一容性元件和第二數(shù)目的所述單一感性元件，以及所述第二槽路裝置(11)包括第三數(shù)目的所述單一容性元件和第四數(shù)目的所述單一感性元件，所述第一數(shù)目是所述第三數(shù)目的第一倍數(shù)，以及所述第二數(shù)目是所述第四數(shù)目的第二倍數(shù)，其中所述第一倍數(shù)優(yōu)選地等于所述第二倍數(shù)。
10.收發(fā)信機(jī)，包括頻率產(chǎn)生裝置(8)，用于產(chǎn)生具有第一頻率的第一信號(hào)，所述頻率產(chǎn)生裝置(8)包括用于在所述第一頻率上諧振的第一槽路裝置(9)；頻率乘法裝置(10)，用于把所述第一信號(hào)乘以所述第一信號(hào)的基波頻率的整數(shù)倍，所述頻率乘法裝置(10)包括用于在所述基波頻率的諧波頻率上諧振的第二槽路裝置(11)，所述諧波頻率由所述整數(shù)倍數(shù)確定，以及所述頻率乘法裝置(10)包括輸出裝置(24)，用于輸出具有所述諧波頻率的第二信號(hào)，所述第一槽路裝置(9)在所述第一頻率附近具有高的頻率選擇性，以及所述第二槽路裝置(11)在所述諧波頻率附近具有高的頻率選擇性；調(diào)諧裝置(30，33，45，46)，用于同時(shí)調(diào)諧所述第一和第二槽路裝置(9，11)。
11.接收機(jī)，包括頻率產(chǎn)生裝置(8)，用于產(chǎn)生具有第一頻率的第一信號(hào)，所述頻率產(chǎn)生裝置(8)包括用于在所述第一頻率上諧振的第一槽路裝置(9)；頻率乘法裝置(10)，用于把所述第一信號(hào)乘以所述第一信號(hào)的基波頻率的整數(shù)倍，所述頻率乘法裝置(10)包括用于在所述基波頻率的諧波頻率上諧振的第二槽路裝置(11)，所述諧波頻率由所述整數(shù)倍數(shù)確定，以及所述頻率乘法裝置(10)包括輸出裝置(24)，用于輸出具有所述諧波頻率的第二信號(hào)，所述第一槽路裝置(9)在所述第一頻率附近具有高的頻率選擇性，以及所述第二槽路裝置(11)在所述諧波頻率附近具有高的頻率選擇性；調(diào)諧裝置(30，33，45，46)，用于同時(shí)調(diào)諧所述第一和第二槽路裝置(9，11)，以及下變頻裝置(3)，使用所述第二信號(hào)以便下變頻接收的信號(hào)。
全文摘要
收發(fā)信機(jī)具有頻率產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生具有第一頻率的第一信號(hào)。頻率產(chǎn)生裝置具有用于在第一頻率上諧振的第一槽路裝置。收發(fā)信機(jī)還具有頻率乘法裝置，用于把所述第一信號(hào)乘以所述第一信號(hào)的基波頻率的整數(shù)倍。頻率乘法裝置具有用于在基波頻率的諧波頻率上諧振的第二槽路裝置，諧波頻率由整數(shù)倍數(shù)確定。頻率乘法裝置具有輸出裝置，用于輸出具有諧波頻率的第二信號(hào)。第一槽路裝置在第一頻率附近具有高的頻率選擇性，以及所述第二槽路裝置在諧波頻率附近具有高的頻率選擇性。收發(fā)信機(jī)具有調(diào)諧裝置，用于同時(shí)調(diào)諧第一和第二槽路裝置，以及具有上/下變頻裝置，用于上/下變頻第二信號(hào)。
文檔編號(hào)H03B19/14GK1457559SQ02800389
公開(kāi)日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月23日
發(fā)明者W·S·哈恩 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司