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1、(10)申请公布号 CN 103840771 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103840771 A (21)申请号 201210489371.1 (22)申请日 2012.11.27 H03D 7/16(2006.01) (71)申请人 旭扬半导体股份有限公司 地址 中国台湾新竹市 (72)发明人 周忠昀 杨朝栋 (74)专利代理机构 隆天国际知识产权代理有限 公司 72003 代理人 冯志云 吕俊清 (54) 发明名称 具有 IQ 增益相位校正电路的混频器 (57) 摘要 本发明公开了一种具有 IQ 增益相位校正电 路的混频器， 包含 I 路径输入级、 Q 路径输入级、。
2、 I 路径切换级、 Q 路径切换级， 以及输出级， 其中输 出级包含一相位校正模块以及一增益校正模块。 I 路径输入级及 Q 路径输入级转换输入电压信号为 电流信号， 而 I 路径切换级及 Q 路径切换级将来 自 I 路径输入级及 Q 路径输入级的输入信号与局 部震荡信号执行运算。来自 I 路径切换级及 Q 路 径切换级在输出前通过相位校正模块进行相位校 正， 以及经过增益校正模块进行增益校正。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 12 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图12页 (10)申请公布号 CN。
3、 103840771 A CN 103840771 A 1/1 页 2 1. 一种具有 IQ 增益相位校正电路的混频器， 包含 ： 一 I 路径输入级， 接收输入电压信号， 并将该输入电压信号转换为电流信号 ； 一 Q 路径输入级， 接收输入电压信号， 并将该输入电压信号转换为电流信号 ； 一 I 路径切换级， 连接至该 I 路径输入级， 接收转换后的该电流信号， 并以内建的局部 震荡器将转换后的该电流信号混频 ； 一 Q 路径切换级， 连接至该 Q 路径输入级， 接收转换后的该电流信号， 并以内建的局部 震荡器将转换后的该电流信号混频 ； 以及 一输出级， 包含一相位校正模块以及一增益校正模。
4、块， 其中来自该I路径切换级及该Q路径输入级的各个混频信号接着被传送至该相位校正 模块进行相位校正， 再接着被传送至该增益校正模块进行增益校正。 2.如权利要求1项所述的具有IQ增益相位校正电路的混频器， 其中该相位校正模块执 行 Qph_cal=Q+I*I， Iph_cal=I+Q*Q 的运算， 其中 Iph_cal及 Qph_cal分别表示 I 路径信号及 Q 路径 信号经相位校正后的结果， I 及 Q 在相位校正前的 I 路径信号及 Q 路径信号， I及 Q分 别表示满足 Qx=-I*Ix及 Iy=-Q*Qy的系数， 而 Qx、 Qy、 Ix及 Iy分别表示 Q 路径信号及 I 路 径信。
5、号沿着两正交的 x 方向及 y 方向分解的分量。 3.如权利要求2所述的具有IQ增益相位校正电路的混频器， 其中来自该相位校正模块 的结果 Iph_cal及 Qph_cal被传送至该增益校正模块， 且该增益校正模块执行 Qgain_cal=Q*Qph_cal 以及Igain_cal=I*Iph_ca的运算， 接着在输出之前再乘上另一系数， 其中Q及I是可选择的 系数。 4.如权利要求1所述的具有IQ增益相位校正电路的混频器， 其中该相位校正模块及该 增益校正模块在中频下实施， 以防止在高频时的一寄生效应。 权 利 要 求 书 CN 103840771 A 2 1/3 页 3 具有 IQ 增益相。
6、位校正电路的混频器 技术领域 0001 本发明涉及一种混频器， 尤其是涉及具有 IQ 增益相位校正电路的混频器。 背景技术 0002 低中频(Low intermediate frequency， Low-IF)电路现在已广泛地用于通信系统 中。图 1 显示了现有低中频电路的示意图。如图 1 所示， 由天线 101 所接受的输入信号在 低中频电路沿着两个路径移动， 也就是 I 路径以及 Q 路径。因为未平衡的 IQ 信号会产生所 谓的镜像问题 (image problem) 而降低了信噪比 (signal-noise ratio， SNR).， 低中频电 路需要精确的正交相位 (quadrat。
7、ure phases)， 并且平衡 I 路径以及 Q 路径的振幅。图 2 为 相位不平衡以及镜像抑制率 (image rejection ratio， IRR) 之间关系的曲线图， 通常由 dB 表示。如图 2 所示， 为了达到 45dB 的镜像抑制率， I 路径及 Q 路径间的振幅不平衡必须小 于 0.1dB， 且 I 路径及 Q 路径间的相位差必须小于 0.2。因此， 对于低中频电路需要校正 以达成所需的功效。 0003 图 3 显示了现有正交混频器的示意图。如图 3 所示， 正交混频器包含一 I 路径混 频器以及一 Q 路径混频器， I 路径混频器以及 Q 路径混频器的每一个都包含一输入。
8、级 301、 一切换级 302 以及一输出级 303。输入级 301 用以转换输入电压信号为一电流信号， 切换 级 302 将来自输入信号与局部震荡信号执行运算， 而输出级 303 是将电流信号转换为用于 输出的电压信号。图 4 显示了图 3 中现有正交混频器一实施例的电路图。 发明内容 0004 本发明的主要目的在于提供一种具有 IQ 增益相位校正电路的混频器， 以达到低 镜像抑制率 (IRR) 以及高信号信噪比 (SNR)。 0005 为了达到上述的目的， 本发明提供一种具有 IQ 增益相位校正电路的混频器， 包含 I 路径输入级、 Q 路径输入级、 I 路径切换级、 Q 路径切换级， 以。
9、及输出级， 其中输出级更包含 一相位校正模块以及一增益校正模块。I 路径输入级及 Q 路径输入级转换输入电压信号为 电流信号， 而 I 路径切换级及 Q 路径切换级将来自 I 路径输入级及 Q 路径输入级的输入信 号与局部震荡信号执行运算， 换句话说， 就是混频。来自 I 路径切换级及 Q 路径切换级在输 出前通过相位校正模块进行相位校正， 以及经过增益校正模块进行增益校正。 0006 前述的内容以及其他本发明的目的、 特征、 面向及优点， 将通过详细地阅读以下的 细节说明， 同时配合图式而能获得进一步的理解。 附图说明 0007 所附图式其中提供关于本发明实施例的进一步理解并且结合与构成本说。
10、明书的 一部份， 说明本发明的实施例并且描述一同提供对于本发明实施例的原则的解释。 0008 图式中 ： 0009 图 1 显示了现有低中频电路的示意图 ； 说 明 书 CN 103840771 A 3 2/3 页 4 0010 图 2 为相位不平衡以及镜像抑制率 (IRR) 之间关系的曲线图 ； 0011 图 3 显示了现有正交混频器的示意图 ； 0012 图 4 显示了图 3 中现有正交混频器一实施例的电路图 ； 0013 图 5 显示了分解 Q 路径信号为向量形式的校正情境的示意图 ； 0014 图 6 显示了校正 Q 路径信号的示意图 ； 0015 图 7 显示了分解 I 路径信号为向。
11、量形式的校正情境的示意图 ； 0016 图 8 显示了校正 I 信号的示意图 ； 0017 图 9 显示了分解 I 路径路径信号及 Q 路径信号为向量形式的校正情境的示意图 ； 0018 图 10 显示了校正 I 路径信号及 Q 路径信号的示意图 ； 0019 图 11 为本发明具有 IQ 增益相位校正电路的混频器的示意图 ； 以及 0020 图 12 显示了本发明具有 IQ 增益相位校正电路的混频器的实际实施例的电路图。 0021 其中， 附图标记说明如下 ： 0022 101 天线 0023 301 输入级 0024 302 切换级 0025 303 输出级 0026 1101I 路径输入。
12、级 0027 1102Q 路径输入级 0028 1103I 路径切换级 0029 1104Q 路径切换级 0030 1105 输出级 0031 1106 相位校正模块 0032 1107 增益校正模块 具体实施方式 0033 图 5 及图 6 显示了校正情境的示意图， 其中在 Q 路径信号校正以向量的形式解释。 如图 5 所示， Q 路径的信号和 I 路径的信号都标示为向量， 大小不同且相位差不为 90 度。Q 路径信号可以分解为两个分量 Qx及 Qy， Qx如同 I 路径信号为水平方向， 而 Qy为垂直方向， 也就是与 I 路径信号的方向正交。对于校正运算将参阅图 6。如图 6 所示， 对于。
13、校正相位， 向量 I 被乘上一系数 以去除 Qx分量， 换句话说， Qph_cal=Q+*I， 其中 *I 与 Qx尺寸相等 但方向相反。因此， 在相位校正之后， 结果 Q 相位分量 Qph_cal等于 Qy。相似地， 在增益校正之 后， 结果 Q 振幅分量 Qgain_cal等于 *Qph_cal。在此情境中， 当校正只在 Q 路径信号上执行时， I 路径信号在校正后依然维持原状， 也就是 Iph_cal=I， 以及 Igain_cal=Iph_cal。 0034 图 7 及图 8 显示了校正情境的示意图， 其中在 I 路径信号校正以向量的形式解释。 这个情境除了只在 I 路径信号上执行校正。
14、外， 与上述只在 Q 路径信号上执行校正的情境相 似。在校正后， Q 路径信号维持而未改变， 也就是 Qph_cal=Q， 且 Qgain_cal=Qph_cal。而 I 路径信号 被校正为 Iph_cal=I+*Q， 且 Igain_cal=*Iph_cal。 0035 图 9 及图 10 显示了校正情境的示意图， 其中在 Q 路径信号及 I 路径信号都执行校 正。在此情境下， 表示 I 路径信号的向量 I 及表示 Q 路径信号的向量 Q 分别分解为分量 Ix 说 明 书 CN 103840771 A 4 3/3 页 5 及 Iy， 以及分量 Qx及 Qy， 其中 Ix及 Qx在方向上平行，。
15、 而 Iy及 Qy在方向上平行， 首先， 执行 相位校正， 也就是 Qph_cal=Q+I*I， Iph_cal=I +Q*Q。如图 10 所示， 分量 Qx及分量 Iy分别被 I*Ix以及 Q*Qy而删除。相似地， 在增益校正之后， I 路径信号的振幅及 Q 路径信号的振 幅， 分别为 Qgain_cal=Q*Qph_cal， 以及 Igain_cal=I*Iph_cal。 0036 图 11 为本发明具有 IQ 增益相位校正电路的混频器的示意图。如图 11 所示， 本发 明具有 IQ 增益相位校正电路的混频器包含一 I 路径输入级 1101、 一 Q 路径输入级 1102、 一 I 路径切。
16、换级 1103、 一 Q 路径切换级 1104， 以及一输出级 1105， 其中该输出级 1105 更包 含一相位校正模块 1106 以及一增益校正模块 1107。I 路径输入级 1101 接收输入信号 INP 及 INN， 并将输入电压信号转换为电流信号。I 路径切换级 1103 接收输入控制信号 LOIN 及 LOIP， 并连接 I 路径输入级 1101 以接收转换后的电流信号， 并以内建的震荡器进行混频。 相似地， Q 路径输入级 1102 接收输入信号 INP 及 INN， 并将输入电压信号转换为电流信号。 Q 路径切换级 1104 接收输入控制信号 LOQN 及 LOQP， 并连接 。
17、Q 路径输入级 1102 以接收转换 后的电流信号， 并以内建的震荡器进行混频。来自 I 路径切换级 1103 及 Q 路径切换级 1104 的各个混频信号， 接着被传送至相位校正模块 1106。相位校正模块 1106 执行运算， 如同前 述的 Qph_cal=Q+I*I， Iph_cal=I+Q*Q。如图 11 所示， 标有 I及 Q的方块表示乘法器， 分别 将信号乘上 I及 Q， 而标示有 “+” 的圆形表示加法器， 用以将两信号相加。来自相位校正 模块 1106 的结果 Qph_cal及 Iph_cal， 接着被传送至增益校正模块 1107， 增益校正模块 1107 通 过将 Qph_c。
18、al及 Iph_cal分别乘上 Q及 I执行运算 Qgain_cal=Q*Qph_cal以及 Igain_cal=I*Iph_ca， 相乘后的结果在最终输出之前还会再乘上一个共同的增益系数 A。 0037 值得注意的是， 当Q=0时， 校正仅在Q路径信号上执行， 相似地， 当I=0时， 校正 仅在 I 路径信号上执行， 当 Q以及 I都不等于零时， 校正在 I 路径信号及 Q 路径信号上 执行。因此， 前述不同的校正情境， 都含括在本发明的实施例中。 0038 图 12 显示了本发明具有 IQ 增益相位校正电路的混频器的实际实施例的电路图。 如图 12 所示， I 路径输入级、 Q 路径输入级。
19、、 I 路径切换级、 Q 路径切换级、 输出级、 相位校正 模块， 以及增益校正模块的电路实施都已标示出。与图 4 的电路图比较， 是在图 4 的现有混 频器添加了相位校正模块以及增益校正模块。值得注意的是， IQ 可以通过切换电流镜来实 施， 而增益校正模块可以通过切换电阻负载来实施。 因而， 在相位校正模块以及增益校正模 块几乎没有相互影响发生。除此之外， 此校正电路是在中频 (IF) 下操作以防止在高频时的 寄生效应。 0039 以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例， 并非企图具以对本发明做任何形 式上的限制， 是以， 凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更， 皆仍应包。
20、 括在本发明意图保护的范畴。 说 明 书 CN 103840771 A 5 1/12 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 6 2/12 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 7 3/12 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 8 4/12 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 9 5/12 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 10 6/12 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 11 7/12 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 12 8/12 页 13 图 8 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 13 9/12 页 14 图 9 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 14 10/12 页 15 图 10 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 15 11/12 页 16 图 11 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 16 12/12 页 17 图 12 说 明 书 附 图 CN 103840771 A 17 。