[发明专利]频率转换方法及装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种能够借助于两个具有预定频率的信号而产生一个其频率取决于上述两个频率的信号的变频器。该变频器用于进行无线电通信的发射机和接收机中。

技术背景

实际上，所有用于发射射频信号的设备中都包括一个变频器。通过混频，变频器将一个基带信号转换成一个射频信号，或反之。信号的混频可分几个步骤进行。可通过首先与射频信号混频而获得一个中频信号，然后将这个中频信号转换成一个基带信号来进行分步转换。理论上频率转换可以从任意频率到任意频率。

由于很多无线电通信系统是以电池供电的，例如移动电话，因而使这些设备以一种能够在尽可能低的偏置电流下工作的方式构成就变得非常重要了。从而偏流(current-lean)变频器就是这种发展中的一个步骤。

移动电话的发展趋势是越变越小，这就为实现占用尽可能小的空间的移动电话电路提供了充足的理由。

一种早期的公知变频器是一个以乘法器形式实现的混频器。这个乘法器将两个信号相乘，两个信号中的每一个都具有一个特定频率分量。此相乘过程产生了一个具有新的频率分量的乘积信号。例如，如果将信号U_in1＝a sinω_at和U_in2＝b sinω_bt作为输入信号连接到乘法器，就能得到输出信号 U ut = ab 2 { cos ( ( ω a - ω b ) t ) - cos ( ( ω a + ω b ) t ) } , ]]>即信号U_in1和U_in2的积。信号U_ut包括频率分量ω_a-ω_b和ω_a+ω_b。然后通过一个特定带宽的滤波器对该信号U_ut滤波并得到一个具有上述频率分量之一的信号。

典型和早期公知的乘法器电路是所谓的吉尔伯特乘法器。吉尔伯特乘法器包括多个在特定的电路结构中相互连接的晶体管。为了在所需的方式下工作，吉尔伯特乘法器需要相对较高的电源电压和较高的偏置电流。这就导致出现了高功耗的缺陷。

吉尔伯特乘法器的另一个缺点是它由多个晶体管构成，这使该乘法器难以达到易于操作的状态。

吉尔伯特乘法器的另一个缺点是相对较高的偏置电流导致需要功率较大的输入信号。

在微波领域(context)中，二极管混频器是具有代表性的。在这种情况下，通过将一个频率信号加到一个本机振荡器信号上以得到一个和信号来实现混频。这个和信号被提供给一个与一个合适负载串联的二极管。由于利用了二极管的非线性特性，从而得到了其频率取决于信号频率和本机振荡器频率的互调信号。借助于一个合适的滤波器，从互调频率中选择一个所需的频率。

这种二极管混频器要求本机振荡器信号大大强于频率信号。它还给出了非常低的混频放大率，即较强的衰减，这本身就导致了所获得的信号的较差信噪比。

另一种二极管混频器是所谓的环形二极管混频器。这种混频器具有优于上述二极管混频器的放大率。但是，为了获得较好的放大率和线性特性，这种混频器需要使用较高的本机振荡器功率，通常在几百mW的范围内。