[发明专利]低噪声吉尔伯特(GILBERT)乘法器小单元和正交调制器,及相关方法

说明书

                        发明领域

本发明涉及调制器或混频器电路及相关方法，更具体地，涉及吉尔伯特(Gilbert)小单元调制器及相关方法。

                       发明背景

调制器被广泛地使用于射频发射机，用来把数据输入，例如话音输入，调整到载频。调制器也被称为“混频器”或“乘法器”。例如，在移动无线电话中，调制器被用于无线电话收发信机。

一种被广泛使用的特定类型的调制器是“吉尔伯特(Gilbert)乘法器小单元”也被称为“吉尔伯特调制器”，“吉尔伯特小单元”，或“吉尔伯特混频器”。吉尔伯特乘法器小单元包括发射极耦合晶体管对，也被称为下面的晶体管或驱动晶体管，它被耦合到一对交叉耦合发射极耦合晶体管对，也被称为上面的晶体管，开关晶体管或有源混频器晶体管。数据输入，可以包括模拟或数字话音或数据输入，被耦合到发射极耦合晶体管对。本地振荡器被耦合到该对交叉耦合发射极耦合晶体管对，以产生调制的输出。Paul Gray和Robert Meyer，John Wiley和Sons编著的教科书“Analysis and Design of AnalogIntegrated Circuits(模拟集成电路的分析和设计)”，(Section10.3)，NY，1993，pp 670-675中详细地描述和分析了吉尔伯特乘法器小单元，该书的内容在此引用，以供参考。

在现代通信系统中，提供低噪声吉尔伯特乘法器小单元变得愈加重要。例如，在移动无线电话中，例如蜂窝电话，发射机抑制在接收端产生的噪声是很重要的。这种噪声抑制可通过在吉尔伯特乘法器小单元的输出端处使用声表面波(SAW)滤波器来完成。

不幸地，SAW滤波器可能是昂贵的，以及可能要占用很大的电路板面积，这会限制移动无线电话的尺寸。而且，SAW滤波器的通带可能需要对于特定的射频带宽来定做，这些射频带宽在不同的无线电话系统中间，例如AMPS，DAMPS，和PCS，可能是不同的。因此，在双频段电话中可能需要使用多个SAW滤波器。

授权给Nguyen的题为“Low Noise Active Mixer(低噪声有源混频器)”的美国专利5,379,457描述了用于减小噪声的一种解决办法。正如所描述的，通过用电抗元件替代标准射频发射极衰减电阻而由此降低热噪声，比起传统的吉尔伯特乘法器小单元有源混频器，减小了噪声恶化。通过在射频输入的线路上插入串接电感元件和可任选的并联电容元件而达到窄带输入匹配。

一对吉尔伯特乘法器小单元可被用来产生正交相位调制器，也称为IC/IQ调制器，或I/Q正交调制器。在授权给Percico的题为“I/QQuadraphase Modulator Circuit(I/Q正交相位调制器电路)”的美国专利5,574,755中描述了正交相位调制器。正交相位调制器通常包括正交分路器，也称为90°移相器，以及被耦合到正交分路器的一对吉尔伯特小单元。本地振荡器被耦合到正交分路器，以产生用于各个吉尔伯特小单元的90°移相的本地振荡信号。I-数据和Q-数据被耦合到各个吉尔伯特小单元，以及吉尔伯特小单元的输出被组合，以产生I/Q调制的输出。

如上所述，正交相位调制器的低噪声运行在现代无线通信系统中变得越来越重要。因此，继续有需要低噪声吉尔伯特小单元和正交相位调制器。

                        发明概要

所以，本发明的一个目的是提供改进的吉尔伯特乘法器小单元，正交相位调制器，和相关的调制方法。

本发明的另一个目的是提供吉尔伯特乘法器小单元和正交相位调制器，以及可提供低噪声调制输出的方法。

本发明的再一个目的是提供低噪声吉尔伯特乘法器小单元和正交相位调制器，以及在其输出端处不需要声表面波滤波器而可提供低噪声输出的方法。