[发明专利]一种低功耗、低噪声的混频器

说明书

技术领域

本申请涉及一种无线收发系统中的混频器。

背景技术

射频(radio frequency，RF)是指频率范围在300KHz～30GHz之间的电磁波。射频通信在广播通信、移动通信、微波通信、卫星通信、无线局域网接入、数字电视等方面得到了广泛应用。典型的射频通信系统包括发送机和接收机两部分。

射频接收机具有三种基本结构：超外差(super heterodyne)结构、直接变频(direct conversion)结构、低中频(low IF)结构。

请参阅图1a，这是超外差接收机的基本结构，其典型代表为数字中频接收机。天线接收到的射频信号首先经过射频带通滤波器(BPF，Band-Pass Filter)来滤除频带外的干扰，然后低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)将接收到的微弱信号在引入较低噪声的条件下进行放大，接下来镜像抑制滤波器(IRF，Image-Reject Filter)滤除镜像干扰频率。第一混频器(Mixer1)将滤波后的信号与第一本振信号(LO1，其中LO表示本地振荡器，local oscillator)进行混频，将信号从射频搬移到中频(IF，Intermediate Frequency)。然后该中频信号通过一个中频带通滤波器进行信道滤波，再通过自动增益放大器(VGA，Variable Gain Amplifiers)进行中频放大。输出的中频信号分为I、Q两路，I路信号是同相(in-phase)的中频信号，Q路信号是正交(quadrature)的中频信号，即Q路信号由I路信号移相90度而成。I、Q两路中频信号分别经过两个独立的第二混频器(Mixer2)，I路中频信号在第二混频器中与第二本振信号(LO2)混频而下变频为I路基带信号，Q路中频信号在另一个第二混频器中与移相90度的第二本振信号混频而下变频为Q路基带信号。I、Q两路基带信号再分别经过低通滤波器(LPF，Low Pass Filter)后输出，交由后续处理。典型的后续处理包括将I、Q两路基带信号分别交由两个模数转换器转换为数字信号，再交由一个数字信号处理器(DSP)进行解调处理。

请参阅图1b，这是直接变频接收机的基本结构，其典型代表为零中频接收机。天线接收到的射频信号首先经过射频带通滤波器来滤除频带外的干扰，然后低噪声放大器将接收到的微弱信号在引入较低噪声的条件下进行放大。输出的射频信号分为I、Q两路，I路信号是同相的射频信号，Q路信号是正交的射频信号，即Q路信号由I路信号移相90度而成。I、Q两路射频信号分别经过两个独立的混频器，I路射频信号在混频器中与本振信号混频而下变频为I路基带信号，Q路射频信号在另一个混频器中与移相90度的本振信号混频而下变频为Q路基带信号。I、Q两路基带信号再分别经过低通滤波器、自动增益放大器后输出，交由后续处理。

请参阅图1c，这是低中频接收机的基本结构。天线接收到的射频信号首先经过射频带通滤波器来滤除频带外的干扰，然后低噪声放大器将接收到的微弱信号在引入较低噪声的条件下进行放大。输出的射频信号分为I、Q两路，I路信号是同相的射频信号，Q路信号是正交的射频信号，即Q路信号由I路信号移相90度而成。I、Q两路射频信号分别经过两个独立的第一混频器，I路射频信号在第一混频器中与第一本振信号混频而下变频为I路低中频信号，Q路射频信号在另一个第一混频器中与移相90度的第一本振信号混频而下变频为Q路低中频信号。I、Q两路低中频信号再分别经过低通滤波器、自动增益放大器后输出，分别经过两个独立的第二混频器下变频为I、Q两路基带信号，再交由后续处理。

由此可见，下变频混频器在各种类型的射频接收机中都是必不可少的。下变频混频器用于将射频信号下变频为中频信号，或者是将射频信号下变频为基带信号，或者是将中频信号下变频为基带信号。