[发明专利]谐波抑制混频器

说明书

 

技术领域

本发明涉及模拟、射频集成电路设计领域，特别涉及一种谐波抑制混频器。

背景技术

在通信系统的接收机中，混频器的作用是将接收信号使用本地振荡信号（本振信号）进行频谱搬移。混频器输出信号频谱是本振信号与接收信号频谱卷积的结果。如果本振信号是正弦波信号，其频谱只有在本振信号频率（本振频率）处的能量，在规定的混频器输出信号频带内只包含有用信号；如果本振信号是非正弦信号（如方波信号），这类本振信号频谱不但包含在本振频率处的能量而且还有位于本振频率整数倍谐波处的能量，在规定的混频器输出信号频带内不但包含有用信号，而且包含有混频器输入信号谐波附近的干扰信号，可能影响有用信号的正常接收。因此，在一些通信系统中，需要设置一种能够抑制本振信号在本振频率整数倍谐波的混频器。

现代通信系统中，如模拟、数字电视标准（NTSC、PAL、ATSC、DVB-C/T等）、WiFi、FM、GSM等，射频集成接收、发射机电路对混频器在本振频率整数倍谐波处的抑制有着严格的要求。同时出于射频集成接收、发射机电路对于镜像信号抑制的要求，混频器输出正交信号的幅度与相位误差也都需要满足严格的要求。

在射频前端中使用分立器件滤除输入信号谐波附近的干扰信号可以等价地实现本振频率整数倍谐波处的抑制，但是这些分立器件不集成于芯片中，而且器件成本较高。所以，全集成的本振信号谐波抑制混频器越来越受到关注。

传统谐波抑制混频器是通过工作在射频的器件匹配实现本振信号谐波的抑制。虽然可以通过增大需要匹配器件提高匹配程度，从而增大谐波抑制能力，但是能够达到的最大谐波抑制通常在30 - 40dB之间，不能满足所需要的谐波抑制要求。而且器件匹配误差会引入输出正交信号幅度和相位误差。

美国专利US7,738,851的谐波抑制混频器通过工作在基带的器件匹配实现抑制本振信号的谐波，而且输出正交幅度与相位误差都较小。虽然能够满足谐波抑制要求，但是该谐波抑制混频器对工作在基带的器件匹配的很高，需要消耗大量的芯片面积。

多级级联谐波抑制混频器通过分别工作在射频、基带的器件匹配抑制本振信号的谐波。虽然器件匹配的要求相比较于之前有了明显降低，但是输出正交信号相位误差较大。

发明内容

本发明解决的问题是设计较现有技术更经济、更有效、并且满足谐波抑制要求的谐波抑制混频器，并且输出正交信号的幅度和相位误差也能满足严格的要求。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种谐波抑制混频器，包括：第一加权单元，用于将输入信号使用M个相位叠加系数加权以生成M路第一加权信号；过采样单元，用于在每个输入信号周期内，对每路所述第一加权信号进行N倍本振频率过采样以获得在M路N点过采样序列；多相位叠加单元，用于在每个输入信号周期内，将所述M路N点过采样序列依照预设的叠加方式合并成一路N点叠加信号；第二加权单元，用于将所述合并成的一路N点叠加信号分别使用对应I路和Q路信号的两组N点过采样系数加权以获得两路N点第二加权信号；求和单元，用于对所述两路N点第二加权信号分别进行求和以生成I路信号和Q路信号；时钟产生单元，用于产生所述过采样单元所需时钟信号；其中，所述M和N都是正整数，且满足                                               ，其中k为正整数。

可选地，所述第一加权单元中的相位叠加系数为下述方程组的解{a₀, a,…,a_M-1}的任意正数倍：

其中，a₀=0；；m取值为0、1、…、M-1。

可选地，所述过采样单元包括：

第一类过采样单元，用于在每个输入信号周期内，首先使用N倍于本振频率的信号对第一加权信号中每路进行过采样，然后使用N路窗口信号进行处理获得N点过采样序列。

第二类过采样单元，用于在每个输入信号周期内，直接使用N路窗口信号对第一加权信号中每路进行处理以获得N点过采样序列。