[发明专利]基带平衡-不平衡变换器的失衡检测和减小

说明书

技术领域

本发明一般涉及平衡-不平衡变换器（balun），并且具体地说，涉及用于检测并减小由平衡-不平衡变换器生成的差分信号之间的失衡的电路和方法。

背景技术

单端信令方法通过在单信号导体上发送单端电信号来传送信息。相比之下，差分信令方法通过在两个单独信号导体上发送两个互补(即差分)信号来传送信息。单端信令通常成本较少，但缺乏差分信令的噪声抑制优点。因此，在常见的电路中，两种信令方法均出现。

平衡-不平衡变换器将单端信号转换成差分信号，并且反之亦然，并由此实现使用不同信令方法彼此连接的电路(例如天线和差分放大器)。在单端到差分信号转换的一个典型实现中，平衡-不平衡变换器由在其次级绕组中具有中心抽头的对称变压器组成。当转换成差分信号时，变压器的初级绕组接收单端信号，并且变压器的次级绕组相对于出现在中心抽头的公共参考信号生成差分信号。理想上，由平衡-不平衡变换器生成的差分信号在如下意义上得到平衡：它们具有相同幅度但具有相反的相位。然而，实际上，实现差分信号之间的完美平衡证明是相当有挑战性的，特别是对于宽范围的信号频率。例如，芯片上平衡-不平衡变换器的物理布局中不可避免的不对称性引入了差分信号的幅度、相位或二者的失衡。半导体芯片的芯片上平衡-不平衡变换器组件的制造中的过程变化也引入了失衡。另外，当转换具有高频的信号时，初级绕组与次级绕组之间的寄生互耦电容引入了失衡。

失衡的差分信号大大限制了无线通信系统的性能。作为一个示例，采用频分双工(FDD)的无线电前端的传送器有时产生到接收器中的大幅度泄露。这种传送信号泄露又引起接收器中的互调失真，例如包含称为IMD2的第二互调失真。如果接收器直接将接收的无线电信号下变频到基带，而没有首先将接收的信号转化成中间频率，则第二阶互调失真干扰基带信号。接收器在理论上可采用平衡-不平衡变换器产生差分射频信号，并使用差分电路在它们干扰基带信号之前取消这种偶数阶失真。然而，没有良好平衡的差分信号，差分电路不能完全消除失真。

发明内容

本文的教导有利地检测并减小了由平衡-不平衡变换器生成的差分信号之间的失衡。由此，这些教导甚至当平衡-不平衡变换器中的不对称性或过程变化否则将导致失衡时也产生良好平衡的差分信号。值得注意的是，这些教导还在宽范围的信号频率上产生了良好平衡的差分信号，并且由此良好地适合于改进无线通信系统的性能。

根据一些实施例，电路将单端信号转换成被平衡为具有相同幅度和相反相位的差分信号。该电路包含平衡可调谐平衡-不平衡变换器、检测器和控制器。平衡可调谐平衡-不平衡变换器是在其输出平衡(由平衡-不平衡变换器输出的差分信号之间的平衡)是可调谐的意义上是“平衡可调谐的”。具体地说，平衡可调谐平衡-不平衡变换器包括具有初级绕组和次级绕组的平衡-不平衡变换器，并且还包括控制输入端和开关电阻器-电容器(RC)网络。初级绕组接收单端信号，并且次级绕组输出差分信号。控制输入端接收控制信号，并且开关RC网络响应于那个控制信号来调谐平衡可调谐平衡-不平衡变换器的输出平衡。检测器检测输出失衡，并且控制器输出控制信号来控制开关RC网络以减小输出失衡。

因为平衡可调谐平衡-不平衡变换器是电感装置，因此它当然能通过某一种类频率调谐电路调谐成在任何所需的频率谐振。不过，注意，这种谐振频率调谐明显不同于本文讨论的平衡调谐。在平衡调谐的上下文中，根据控制信号在宽范围信号(即工作)频率上调谐或校准平衡可调谐平衡-不平衡变换器。在每个期望工作频率，控制信号可具有不同的值，以便在那个特定频率创建平衡的差分输出。

本文所用的开关RC网络(SCRN)一般是指具有开关输入端、开关RC组件或二者的任何RC网络。更具体地说，具有开关RC组件但代替开关输入端具有固定输入端的开关RC网络在本文可称为“可调谐”RC网络(TRCN)。

在一个或多个实施例中，例如，次级绕组具有中心抽头，该中心抽头经由包括TRCN的SRCN连接到信号地。控制器通过经由控制信号调谐这个TRCN减小了输出失衡。更具体地说，控制器生成控制信号以指导TRCN在中心抽头与信号地之间有选择地连接一个或多个电阻器和一个或多个电容器。