CN102158238A - 射频调制器、信号处理装置与信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频调制器、信号处理装置与信号处理方法。所述射频调制器，包含：转换装置，用于依据参考频率，分别将第一基带信号上变频为第一上变频信号，以及将第二基带信号上变频为第二上变频信号，其中，所述第一基带信号与所述第二基带信号之间的相位差等于180°/N；以及组合装置，用于将所述第一上变频信号与所述第二上变频信号组合，以产生输出信号。藉此，本发明可消除输出信号中存在的交互调制信号。

Description

射频调制器、信号处理装置与信号处理方法

技术领域

本发明有关于一种信号处理装置及其相关方法，尤其有关于射频调制器、信号处理装置与信号处理方法。

背景技术

信号发射机中电路组件的非线性特性可能会在射频信号上产生交互调制(inter-modulating)失真，因此在射频信号的中心频率附近会出现第三阶交互调制(IM3)信号。具体的，存在两种机制会导致所谓的第三阶交互调制失真。首先，当信号发射机中的混频器利用频率信号将基带信号上变频(up-converted)时，混频器的非线性度可能会导致IM3信号，其中IM3信号源自基带信号的第三阶谐波(3rd-order harmonic)。其次，当上变频信号经由功率放大级(例如功率增益放大器或功率放大器)放大功率后，功率放大级频率信号的非线性操作也会导致产生在射频信号中心频率附近的IM3信号。此外，为了节省信号发射机的电力消耗，在设计信号发射机时常常会采取低功率供应策略；然而，当信号发射机运作于低功率供应状态下时，第三阶交互调制失真可能会变的更加严重。因此，如何改善信号发射机的发射信号中存在的交互调制失真，这已经成为无线收发机领域中的一项重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种射频调制器、信号处理装置与信号处理方法。

依据本发明的一个实施例，所述射频调制器，包含：转换装置，用于依据参考频率，分别将第一基带信号上变频为第一上变频信号，以及将第二基带信号上变频为第二上变频信号，其中，所述第一基带信号与所述第二基带信号之间的相位差等于180°/N；以及组合装置，用于将所述第一上变频信号与所述第二上变频信号组合，以产生输出信号。

依据本发明的一个实施例，所述信号处理装置，包含：第一上变频器，接收具有第一相位的第一基带信号，并且接收参考频率，所述第一上变频器用于依据所述参考频率，将所述第一基带信号上变频为第一上变频信号；第二上变频器，接收具有第二相位的第二基带信号，并且接收所述参考频率，所述第二相位不同于所述第一相位，所述第二上变频器用于依据所述参考频率，将所述第二基带信号上变频为第二上变频信号；第一放大器，耦接于所述第一上变频器，用于放大所述第一上变频信号，以产生第一放大信号；第二放大器，耦接于所述第二上变频器，用于放大所述第二上变频信号，以产生第二放大信号；组合电路，耦接于所述第一放大器与所述第二放大器，用于将所述第一放大信号与所述第二放大信号组合，以产生输出信号。

依据本发明的一个实施例，所述信号处理方法，包含：接收具有第一相位的第一基带信号，并且接收参考频率，依据所述参考频率，将所述第一基带信号上变频为第一上变频信号；接收具有第二相位的第二基带信号，并且接收所述参考频率，所述第二相位不同于所述第一相位，依据所述参考频率，将所述第二基带信号上变频为第二上变频信号；放大所述第一上变频信号，以产生第一放大信号；放大所述第二上变频信号，以产生第二放大信号；将所述第一放大信号与所述第二放大信号组合，以产生输出信号。

藉此，本发明可消除输出信号中存在的交互调制信号。在低功率供应下，信号发射机可拥有卓越性能，而且信号发射机的LO路径的负担也不会增加。

附图说明

图1显示的是依据本发明实施例的信号处理装置。

图2显示的是图1中的信号处理装置的第一基带信号、第二基带信号、第一跨导信号、第二跨导信号、第一上变频信号、第二上变频信号、第一放大信号、第二放大信号以及输出信号的频谱图。

图3显示的是依据本发明第一实施例的移相器示意图。

图4显示的是图3中所示的第一基带信号的I信道信号、第一基带信号的Q信道信号以及第二基带信号的I信道信号的相位示意图。

图5显示的是图3中所示的第一基带信号的I信道信号、第一基带信号的Q信道信号以及第二基带信号的Q信道信号的相位示意图。

图6是依据本发明的第二实施例的移相器的示意图。

图7显示的是各个信号之间的相位关系示意图。

图8显示的是依据本发明之一实施例的信号处理装置的第一上变频器和第二上变频器示意图。

图9显示的是依据本发明第二个实施例的信号处理装置的示意图。

图10是依据本发明的一个实施例的信号处理方法的流程示意图。

具体实施方式

在说明书及前述的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及前述的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及前述的权利要求当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。此外，需要特别注意的是，本申请中所指的「等于」应解释成「实质上等于」，例如第一数值「等于」第二数值或第一数值「为」第二数值，并非限定为两者绝对的相等，如本领域普通技术人员所了解，只要能够基本实现本发明的效果，两者可以在基本上相等，而无须完全一致。

图1显示的是依据本发明实施例的信号处理装置100。信号处理装置100应用于射频调制器等信号发射机中。信号处理装置100包含第一上变频器102、第一放大器103、第二上变频器104、第二放大器105以及组合电路106。第一上变频器102以及第二上变频器104可设置为转换装置，依据参考频率LO，分别将第一基带信号Sb1与第二基带信号Sb2上变频为第一上变频信号Sc1以及第二上变频信号Sc2。第一基带信号Sb1与第二基带信号Sb2之间的相位差等于180°/N(N可为任一自然数)。

在一个实施例中，第一基带信号Sb1与第二基带信号Sb2可由移相装置产生，作为举例而非用以限定，本实施例中的移相装置实作为移相器(phaseshifter)101。移相器101接收基带输入信号Sin，并依据输入信号Sin产生具有第一相位P1的第一基带信号Sb1以及具有第二相位P2(不同于第一相位P1)的第二基带信号Sb2。须注意，第一相位P1与第二相位P2可参考相同的参考相位进行测量。进一步的，移相器101可嵌入基带芯片中，或由基带芯片外部的物理电路实作。然而，本实施例并不局限于如何产生或提供相位差等于180°/N的第一基带信号Sb1与第二基带信号Sb2。第一上变频器102耦接于移相器101，以接收第一基带信号Sb1，并接收参考频率LO以将第一基带信号Sb1上变频为第一上变频信号Sc1。第二上变频器104耦接于移相器101，以接收第二基带信号Sb2，并接收参考频率LO以将第二基带信号Sb2上变频为第二上变频信号Sc2。第一放大器103耦接于第一上变频器102，以放大第一上变频信号Sc1，进而产生第一放大信号Sa1。第二放大器105耦接于第二上变频器104，以放大第二上变频信号Sc2，进而产生第二放大信号Sa2。组合电路106耦接于第一放大器103以及第二放大器105，以将第一放大信号Sa1与第二放大信号Sa2相组合，进而产生输出信号Sout。在本实施例中，输出信号Sout为射频信号。

第一上变频器102包含第一跨导电路1022以及第一混频器1024。第一跨导电路1022接收第一基带信号Sb1，以将第一基带信号Sb1变换为第一跨导信号St1。第一混频器1024耦接于第一跨导电路1022以及参考频率LO，藉此对第一跨导信号St1进行混频操作以产生第一上变频信号Sc1。第二上变频器104包含第二跨导电路1042以及第二混频器1044。第二跨导电路1042接收第二基带信号Sb2，以将第二基带信号Sb2变换为第二跨导信号St2。第二混频器1044耦接于第二跨导电路1042以及参考频率LO，藉此对第二跨导信号St2进行混频操作以产生第二上变频信号Sc2。

在本实施例中参考频率LO的频率高于第一基带信号Sb1与第二基带信号Sb2的频率，其中第一基带信号Sb1的频率等于第二基带信号Sb2的频率。因此，第一上变频器102与第二上变频器104用于对第一基带信号Sb1与第二基带信号Sb2进行上变频操作，以分别产生第一上变频信号Sc1与第二上变频信号Sc2。进一步的，第一放大信号Sa1包含第一特定放大信号Sim1，而第二放大信号Sa2包含第二特定放大信号Sim2；当第一特定放大信号Sim1与第二特定放大信号Sim2分别为第一放大信号Sa1与第二放大信号Sa2的第N阶交互调制信号(Nth order inter-modulation tones)时，移相器101将第一相位P1与第二相位P2之间的相位差设置为等于180°/N。

更具体地，第一特定放大信号Sim1由第一上变频器102与第一放大器103的非理想电性特性(例如非线性特性)所导致，而第二特定放大信号Sim2由第二上变频器104与第二放大器105的非理想电性特性所导致。请注意，如图2所示，第一放大信号Sa1进一步包含第一主要信号Sm1，并且第二放大信号Sa2进一步包含第二主要信号Sm2。图2显示的是图1中的信号处理装置100的第一基带信号Sb1、第二基带信号Sb2、第一跨导信号St1、第二跨导信号St2、第一上变频信号Sc1、第二上变频信号Sc2、第一放大信号Sa1、第二放大信号Sa2，以及输出信号Sout的频谱图。

此外，为了更清楚地说明的本实施例的特征，描述移相器101将第一相位P1与第二相位P2的相位差设置为60°(即180°/3)的过程，藉此来描述信号处理装置100的操作。换言之，第一特定放大信号Sim1和第二特定放大信号Sim2分别为第一放大信号Sa1与第二放大信号Sa2的第三阶交互调制信号(即N＝3)，信号处理装置100的目的之一是实质上消除输出信号Sout中的第三阶交互调制信号。请注意，第一相位P1与第二相位P2的相位差可能不会为确切的60°(即180°/N)，这是由于移相器101的前序电路可能会将一些偏移量引入输入信号Sin，因此可能会影响对输出信号Sout中的第三阶交互调制信号的消除性能。因此，在本发明的另一实施例(即，图9)中，进一步包括一调整电路，以侦测输出信号Sout，另一方面也可用于调整移相器101。此外，由于第一相位P1与第二相位P2的相位差为60°，简洁起见，作为举例，在下文描述中第二相位P2的相位为60°，而第一相位P1的相位为0°。

请一并参阅图1与图2。当第一跨导电路1022接收到具有第一相位P1为0°的第一基带信号Sb1时，第一跨导电路1022将第一基带信号Sb1所形成的电压变换为第一跨导信号St1所形成的电流。由于第一跨导电路1022的非线性特性，在第一跨导信号St1中频率为3*Fsb1处会出现第三阶谐波信号S3b1，其中频率Fsb1是第一基带信号Sb1的频率。因为第一基带信号Sb1的相位为0°，第三阶谐波信号S3b1的相位也是0°。当第一跨导信号St1与参考频率LO相混频时(即被第一混频器1024上变频，其中参考频率LO的频率为Flo)，在第一上变频信号Sc1中，除了所需信号Slo1之外，至少会出现一个其他信号，即交互调制信号Som1，其中，交互调制信号Som1和所需信号Slo1的频率分别位于Flo-3*Fsb1与Flo+Fsb1处。同样地，所需信号Slo1和交互调制信号Som1的相位是0°。

然后，第一放大器103对第一上变频信号Sc1进行功率放大，生成第一放大信号Sa1，而第一放大器103的非线性特性会导致在第一放大信号Sa1中引入第三阶交互调制信号(即第一特定放大信号Sim1)，其中，第一特定放大信号Sim1与第一主要信号Sm1的频率分别为Flo-3*Fsb1与Flo+Fsb1。因此，第一特定放大信号Sim1和交互调制信号Som1这两个信号出现于频率为Flo-3*Fsb1处，并且此两个信号相位为0°，它们即为第一主要信号Sm1的第三阶交互调制信号。

当第二跨导电路1042接收到具有第二相位P2为60°的第二基带信号Sb2时，第二跨导电路1042将第二基带信号Sb2所形成的电压变换为第二跨导信号St2所形成的电流。由于第二跨导电路1042的非线性特性，在第二跨导信号St2中频率为3*Fsb2处会出现第三阶谐波信号S3b2，其中频率Fsb2是第二基带信号Sb2的频率。因为第二基带信号Sb2的相位为60°，第三阶谐波信号S3b2的相位为180°。当第二跨导信号St2与参考频率LO相混频时(即被第二混频器1044上变频)，在第二上变频信号Sc2中，除了所需信号Slo2之外，至少会出现一个其他信号，即交互调制信号Som2，其中，交互调制信号Som2和所需信号Slo2的频率分别位于Flo-3*Fsb2与Flo+Fsb2处。同样地，所需信号Slo2的相位是60°而交互调制信号Som2的相位是180°。

然后，第二放大器105对第二上变频信号Sc2进行功率放大，生成第二放大信号Sa2，而第二放大器105的非线性特性会导致在第二放大信号Sa2中引入第三阶交互调制信号(即第二特定放大信号Sim2)，其中，第二特定放大信号Sim2与第二主要信号Sm2的频率分别为Flo-3*Fsb2与Flo+Fsb2。因此，第二特定放大信号Sim2和交互调制信号Som2这两个信号出现于频率为Flo-3*Fsb2处，并且此两个信号相位为180°，它们即为第二主要信号Sm2的第三阶交互调制信号。

接着，组合电路106将第一放大信号Sa1与第二放大信号Sa2组合，来生成输出信号Sout。值得注意的是，在本实施例中，组合电路106可能是一个信号路径(例如电线)，与第一放大器103以及第二放大器105的输出终端相连。此外，由于第一基带信号Sb1的频率Fsb1等于第二基带信号Sb2的频率Fsb2，因此第一特定放大信号Sim1与第二特定放大信号Sim2处于输出信号Sout的相同频率上。并且，在输出信号Sout中，第一特定放大信号Sim1与第二特定放大信号Sim2的相位差等于180°，所以第一特定放大信号Sim1实质上可由第二特定放大信号Sim2消去，而第一主要信号Sm1与第二主要信号Sm2则组合成为所需的发射信号。值得注意的是，因为第一主要信号Sm1与第二主要信号Sm2相位差为60°，所以所需的发射信号的功率可能小于第一主要信号Sm1与第二主要信号Sm2的总功率。例如，如果第一主要信号Sm1的功率为Po1，而第二主要信号Sm2的功率为Po2，则所需的发射信号的功率为

藉此，可消除因信号处理装置100的非线性特性所产生的第三阶交互调制信号(即，交互调制信号Som1、交互调制信号Som2、第一特定放大信号Sim1和第二特定放大信号Sim2)。通过使用本实施例的方法，第一跨导电路1022与第二跨导电路1042的线性度要求可得以降低。因此，本实施例可有效的应用于涉及非线性电压至电流转换(voltage-to-current conversion)的射频调制器中，在本实施例中，所述电压至电流转换指的是第一跨导电路1022与第二跨导电路1042。请注意，上述的实施例只作为举例说明，普通技术人员能够理解，本实施例可通过设置第一基带信号Sb1与第二基带信号Sb2之间的相位差，来消除任意阶的交互调制信号。

图3显示的是依据本发明第一实施例的移相器101示意图。移相器101运作于电流模式下。值得注意，在此实施例中，输入信号Sin包括I信道输入信号SI与Q信道输入信号SQ。移相器101包括第一晶体管301、第二晶体管302、第三晶体管303、第四晶体管304、第五晶体管305、第六晶体管306、第七晶体管307和第八晶体管308。第一晶体管301具有汲极端、源极端以与栅极端，三者分别耦接至I信道输入信号SI、参考电压Vgnd以及第一晶体管301的汲极端。第二晶体管302亦具有汲极端、源极端以与栅极端，而其棚极端与源极端分别耦接至第一晶体管301的栅极端与参考电压Vgnd，其汲极端输出第一基带信号Sb1的I信道信号SI_0。第三晶体管303亦具有汲极端、源极端以与栅极端，而其栅极端与源极端分别耦接至第一晶体管301的栅极端与参考电压Vgnd。第四晶体管304具有汲极端、源极端以与栅极端，三者分别耦接至Q信道输入信号SQ、参考电压Vgnd以及第四晶体管304的汲极端。第五晶体管305亦具有汲极端、源极端以与栅极端，而其栅极端与源极端分别耦接至第四晶体管304的栅极端与参考电压Vgnd，其汲极端输出第一基带信号Sb1的Q信道信号SQ_0。第六晶体管306亦具有汲极端、源极端以与栅极端，而其栅极端与源极端分别耦接至第四晶体管304的栅极端与参考电压Vgnd，其汲极端耦接至第三晶体管303的汲极端以用于输出第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60与Q信道信号SQ_60中之一者。第七晶体管307具有汲极端、源极端以与栅极端，而其栅极端与源极端分别耦接至第一晶体管301的栅极端与参考电压Vgnd。第八晶体管308具有汲极端、源极端以与栅极端，而其栅极端与源极端分别耦接至第四晶体管304的栅极端与参考电压Vgnd，其汲极端耦接至第七晶体管307的汲极端以用于输出第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60与Q信道信号SQ_60中之另外一者。

在本实施例中，第三晶体管303的汲极端用于输出第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60，而第七晶体管的汲极端用于输出第二基带信号Sb2的Q信道信号SQ_60。此外，第二晶体管302、第三晶体管303、第五晶体管305和第六晶体管306的长宽比(aspectratio)等于1∶A∶1∶B，并且第二晶体管302、第七晶体管307、第五晶体管305，及第八晶体管308的长宽比等于1∶B∶1∶A，而B/A是等于

对于图2显示的上述示例，当第一基带信号Sb1的I信道信号SI_0与第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60之间的相位差(即第一相位P1与第二相位P2之间的相位差)需为60°时，则N等于3。而当N＝3时，

等于

因此，当第二晶体管302、第三晶体管303、第五晶体管305和第六晶体管306的长宽比设定为时，如图4所示，第一基带信号Sb1的I信道信号SI_0与第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60之间的相位差为60°。同样的，如图5所示，当第二晶体管302、第七晶体管307、第五晶体管305及第八晶体管308的长宽比设置为

时，第一基带信号Sb1的Q信道信号SQ_0与第二基带信号Sb2的Q信道信号SQ_60之间的相位差为60°。须注意，第一晶体管301与第四晶体管的长宽比也设为M。

图4显示的是图3中所示的第一基带信号Sb1的I信道信号SI_0、第一基带信号Sb1的Q信道信号SQ_0以及第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60的相位示意图。图5显示的是图3中所示的第一基带信号Sb1的I信道信号SI_0、第一基带信号Sb1的Q信道信号SQ_0以及第二基带信号Sb2的Q信道信号SQ_60的相位示意图。当输入信号Sin的I信道输入信号SI输入至第一晶体管301的汲极端后，第二晶体管302则对I信道输入信号SI作镜像映射(mirror)，以在第二晶体管302的汲极端输出第一基带信号Sb1的I信道信号SI_0，其中I信道输入信号SI与I信道信号SI_0同相。类似的，当输入信号Sin的Q信道输入信号SQ输入至第四晶体管304的汲极端后，第五晶体管305则对Q信道输入信号SQ作镜像映射，以在第五晶体管305的汲极端输出第一基带信号Sb1的Q信道信号SQ_0，其中Q信道输入信号SQ与Q信道信号SQ_0同相。当第三晶体管303对I信道输入信号SI作镜像映射时，在第三晶体管303的汲极端会输出镜像信号(mirroredsignal)Smi1。同时第六晶体管306对Q信道输入信号SQ作镜像映射并在其汲极端输出镜像信号Smq1。如图4所示，由于镜像信号Smi1与镜像信号Smq1之间的相位差为90°，镜像信号Smi1的幅度为I信道信号SI_0的1/2倍，镜像信号Smq1的幅度为Q信道信号SQ_0的

倍，在汲极端产生与I信道信号SI_0成60°的I信道信号SI_60。

类似的，当第七晶体管307则对I信道输入信号SI作镜像映射时，在第七晶体管307的汲极端输出镜像信号Smi2。同时第八晶体管308对Q信道输入信号SQ作镜像映射并在其汲极端输出镜像信号Smq2。如图5所示，由于镜像信号Smi2与镜像信号Smq2之间的相位差为90°，镜像信号Smi2的幅度为I信道信号SI_0的

倍，镜像信号Smq2的幅度为Q信道信号SQ_0的1/2倍，在汲极端产生与Q信道信号SQ_0成60°的Q信道信号SQ_60。须注意，上述实施例仅仅作为举例说明，本领域普通技术人员可了解，图3所示的移相器101，可通过修改第一晶体管301、第二晶体管302、第三晶体管303、第四晶体管304、第五晶体管305、第六晶体管306、第七晶体管307和第八晶体管308的长宽比，而产生任意相位的I信道信号SI_60与Q信道信号SQ_60。

图6是依据本发明的第二实施例的移相器201的示意图。移相器201运作于电压模式下。值得注意的是，在此的实施例中，输入信号Sin包括I信道输入的信号SI’、补充I信道输入信号SI_B’、Q信道输入信号SQ’，和补充Q信道输入信号SQ_B’，并且移相器201还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7及第八电阻R8。第一电阻R1具有第一阻抗r1，其中第一电阻R1的第一端N1’耦接至Q信道输入信号SQ’。第二电阻R2具有第二阻抗r2，其中第二电阻R2的第一端N2’耦接至I信道的输入信号SI’，第二端N3’耦接到的第一电阻R1的第二端(N3’为R1与R2的公共端)，以输出第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60’。第三电阻R3具有第三阻抗r3，其中第三电阻R3的第一端N4’耦接至补充Q信道输入信号SQ_B’。第四电阻R4具有第四阻抗r4，其中第四电阻R4的第一端N5’耦接至补充I信道输入信号SI_B’，且其第二端N6’耦接到第三电阻R3的第二端(N6’为R3与R4的公共端)，以输出第二基带信号Sb2的补充I信道信号SIB_60’。第五电阻R5具有第五阻抗r5，其中第五电阻R5的第一端N7’耦接补充I信道输入信号SI_B’。第六电阻R6具有第六阻抗r6，其中第六电阻R6的第一端N8’耦接Q信道输入信号SQ’，其第二端N9’耦接第五电阻R5的第二端(N9’为R5与R6的公共端)，以输出第二基带信号Sb2的Q信道信号SQ_60’。第七电阻R7具有第七阻抗r7，其中第七电阻R7的第一端N10’耦接I信道输入信号SI’。第八电阻R8具有第八阻抗r8，其中第八电阻R8的第一端N11’耦接补充Q信道输入信号SQ_B’，而其第二终端N12’耦接第七电阻R7的第二端(N12’为R7与R8的公共端)，以输出第二基带信号Sb2的补充Q信道信号SQB_60’。

在本实施例中，第二阻抗r2与第一阻抗r1之比、第四阻抗r4与第三阻抗r3之比、第六阻抗r6与第五阻抗r5之比以及第八阻抗r8与第七阻抗r7之比均等于

其中N为第N阶失真。

对于图2显示的上述示例，当以下多个相位差皆需为60°时，N等于3，具体的，所述多个相位差指的是：第一基带信号Sb1的I信道输入信号SI’与第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60’之间的相位差(即第一相位P1”与第二相位P2”之间的相位差)；第一基带信号Sb1的补充I信道输入信号SI_B’与第二基带信号Sb2的补充I信道信号SIB_60’之间的相位差；第一基带信号Sb1的Q信道输入信号SQ’与第二基带信号Sb2的Q信道信号SQ_60’之间的相位差；以及第一基带信号Sb1的补充Q信道输入信号SQ_B’与第二基带信号Sb2的补充Q信道信号SQB_60’之间的相位差。当N＝3时，

等于

因此，当第二阻抗r2与第一阻抗r1之比、第四阻抗r4与第三阻抗r3之比、第六阻抗r6与第五阻抗r5之比以及第八阻抗r8与第七阻抗r7之比全都设定为

时，如图7所示，以下多个相位差皆为60°，具体的，所述多个相位差指的是：第一基带信号Sb1的I信道输入信号SI’与第二基带信号Sb2的I信道信号SI_60’之间的相位差；第一基带信号Sb1的补充I信道输入信号SI_B’与第二基带信号Sb2的补充I信道信号SIB_60’之间的相位差；第一基带信号Sb1的Q信道输入信号SQ’与第二基带信号Sb2的Q信道信号SQ_60’之间的相位差；以及第一基带信号Sb1的补充Q信道输入信号SQ_B’与第二基带信号Sb2的补充Q信道信号SQB_60’之间的相位差。换言之，若第一阻抗r1、第三阻抗r3、第五阻抗r5以及第七阻抗r7设置为1KΩ，则第二阻抗r2、第四阻抗r42、第六阻抗r6以及第八阻抗r8设置为1.732KΩ。

图7显示的是各个信号之间的相位关系示意图。具体的，图7显示的是图6所示的I信道输入信号SI’、I信道信号SI_60’、Q信道输入信号SQ’、Q信道信号SQ_60’、补充I信道输入信号SI_B’、补充I信道信号SIB_60’、补充Q信道输入信号SQ_B’以及补充Q信道信号SQB_60’之间的相位关系。由于I信道输入信号SI’与Q信道输入信号SQ’之间的相位差、补充I信道输入信号SI_B’与补充Q信道输入信号SQ_B’之间的相位差为90°，因此，I信道信号SI_60’经过第一电阻R1与第二电阻R2移位后与I信道输入信号SI’成60°。类似的，如图7所示，补充I信道信号SIB_60’经过第三电阻R3与第四电阻R4移位后与补充I信道输入信号SI_B’成60°；Q信道信号SQ_60’经过第五电阻R5与第六电阻R6移位后与Q信道输入信号SQ’成60°；补充Q信道信号SQB_60’经过第七电阻R7与第八电阻R8移位后与补充Q信道输入信号SQ_B’成60°。须注意，上述实施例仅作为举例说明，本领域普通技术人员可了解，图6中的移相器201，可通过修改第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7及第八电阻R8的阻抗，而产生任意相位的I信道输入信号SI’、I信道信号SI_60’、Q信道输入信号SQ’、Q信道信号SQ_60’、补充I信道输入信号SI_B’、补充I信道信号SIB_60’、补充Q信道输入信号SQ_B’以及补充Q信道信号SQB_60’。此外，设于被动分压器(passive voltage divider)中的移相器201，还具有对输入信号Sin的噪声滤波功能，而不会消耗多余的电流。在本发明的另一个实施例中，设于被动分压器中的移相器201，可与位于信号发射机之前的数模转换器的输出端的RC(Resistor-Capacitor)滤波器相结合。

请一并参阅图6与图8。图8显示的是依据本发明之一实施例的信号处理装置100的第一上变频器102和第二上变频器104示意图。在此实施例中，第一上变频器102包括四个混频组件102a-102d，该四个混频组件分别耦接于四个跨导组件102e-102h；并且，第二上变频器104包括四个混频组件104a-104d，该四个混频组件分别耦接于四个跨导组件104e-104h。混频组件102a-102d及104a-104d耦接于参考频率LO，其中耦接于混频组件102a-104a、102b-104b、102c-104c、102d-104d的参考频率LO分别被标记为LOI、LOIB、LOQ、LOQB。跨导组件102e-102h分别耦接于I信道输入信号SI’、补充I信道输入信号SI_B’、Q信道输入信号SQ’和补充Q信道输入信号SQ_B’。跨导组件104e-104h分别耦接于I信道信号SI_60’、补充I信道信号SIB_60’、Q信道输入信号SQ_60’和补充Q信道输入信号SQB_60’。

第一上变频信号Sc1是通过组合四个混频组件102a-102d的输出而生成的，第二上变频信号Sc2是通过组合四个混频组件104a-104d的输出而生成的。在本实施例中，四个混频组件102a-102d的总大小设计为等于四个混频组件104a-104d的总大小，四个跨导组件102e-102h的总大小设计为等于四个跨导组件104e-104h的总大小，然而该实施方式并非用以限定本发明，普通技术人员可依据***需求调整每一混频组件的大小以及每一跨导组件的大小。在本实施例中，第一上变频器102和第二上变频器104的总大小相同于传统的IQ调制器大小，其中传统的IQ调制器在不进行相移的情况下通过频率信号对输入基带信号进行调制。请注意，在图8中，为了更清楚地说明第一上变频器102和第二上变频器104的运作，直接将第一上变频信号Sc1与第二上变频信号Sc2相组合而产生输出信号Sout，其中上述两个上变频信号Sc1、Sc2并未预先分别由第一放大器103和第二放大器105放大。

综上所述，由低功率供应所导致的第三阶交互调制失真问题可依据上述内容解决，藉此，在低功率供应下，信号发射机可拥有卓越性能，而且信号发射机的LO路径的负担也不会增加。此外，对输入信号Sin的线性度要求可予以放宽，而对于在传统运算放大器升压电路中会用到的变性电阻(degeneration resistors)，第一跨导电路1022和第二跨导电路1042中则可不必使用。因此，利用本发明的实施例，具有较大输入功率的输入信号Sin馈送至信号处理装置100时，输出信号Sout的输出功率可保持不变，信号处理装置100的噪声性能得以改进。由于省去第一跨导电路1022和第二跨导电路1042中的传统运算放大器升压电路，信号处理装置100的硬件可得以简化，其消耗的电力亦可减少。

图9显示的是依据本发明第二个实施例的信号处理装置900的示意图。信号处理装置900可应用于信号发射机。信号处理装置900包括第一上变频器902、第一放大器903、第二上变频器904、第二放大器905、组合电路906和调整电路907。举例而言，移相器901用于产生第一基带信号Sb1”和第二基带信号Sb2”。具体的，移相器901收到基带输入信号Sin”并依据第一相位P1”产生第一基带信号Sb1”，并且依据不同于第一相位P1”的第二相位P2”产生第二基带信号Sb2”。第一上变频器902包含跨导电路902a和混频器902b。第一上变频器902耦接于移相器901以接收第一基带信号Sb1”，并对第一基带信号Sb1”进行上变频操作以依据参考频率LO”产生第一上变频信号Sc1”。第二上变频器904包含跨导电路904a和混频器904b。第二上变频器904耦接于移相器901以接收第二基带信号Sb2”，并对第二基带信号Sb2”进行上变频操作以产生第二上变频信号Sc2”。第一放大器903耦接于第一上变频器902，以放大第一上变频信号Sc1”来产生第一放大信号Sa1”。第二放大器905耦接于第二上变频器904，以放大第二上变频信号Sc2”来产生第二放大信号Sa2”。组合电路906耦接第一放大器903和第二放大器905，以组合第一放大的信号Sa1”和第二放大信号Sa2”，进而产生输出信号Sout”。调整电路907耦接于组合电路906和移相器901之间，用于侦测输出信号Sout”来产生调整信号Sad”，该调整信号Sad”馈送至移相器901用于至少调整第一相位P1”和第二相位P2”其中之一。由于移相器901前序电路的原因，如上所述的信号处理装置100中，第一相位P1”与第二相位P2”的相位差未必为精确的180°/N，因此加入调整电路907以对移相器901进行微调，来校准第一相位P1”与第二相位P2”之间的相位差，藉此有效地消除输出信号Sout中的第三阶交互调制信号。

在此实施例中，调整电路907包括功率侦测器907a和数模转换器907b。功率侦测器907a耦接与组合电路906，以侦测输出信号Sout”的功率，进而产生侦测值Sd”。数模转换器907b耦接于功率侦测器907a与移相器907b之间，以用于将侦测值Sd”转换为调整信号Sad”。当调整电路907侦测到输出信号Sout”中的第一特定放大信号Sim1”和第二特定放大信号Sim2”的总功率(或其中任一者的功率)达到预设功率电平时，调整电路907输出调整信号Sad”至移相器901，以调整第一相位P1”和第二相位P2”中至少一者。请注意，第一特定放大信号Sim1”和第二特定放大信号Sim2”对应于上述信号处理装置100中的输出信号Sout”的第三阶交互调制信号。因此，功率侦测器907a在输出信号Sout”中可能出现第三阶交互调制信号的频率处(例如图2中的Flo-3*Fsb1)，对信号功率进行侦测，以便确定是否已经彻底消除第三阶交互调制信号。当功率侦测器907a侦测到第三阶交互调制信号仍然存在时，功率侦测器907a输出侦测信号Sd”到数模转换器907b。数模转换器907b将侦测信号Sd”转换成数字信号，即，调整信号Sad”，以调整第一相位P1”和第二相位P2”中的至少一个。

请再次参阅图3和图6。在一个实施例中调整信号Sad”可能被用来调整第三晶体管303的长宽比或调整第六晶体管306的长宽比，藉此调整I信道信号SI_60的相位。此外，调整信号Sad”可能被用来调整第七晶体管307的长宽比或调整第八晶体管308的长宽比，藉此调整Q信道信号SQ_60的相位。请注意，调整信号Sad”可用来调整晶体管303-308的长宽比的任意组合，直至在输出信号Sout”中已实质上消除第三阶交互调制信号。

在另一个实施例中，调整信号Sad”被用来调整电阻R1-R8的阻抗r1-r8的任意组合，以改变I信道信号SI_60’的相位、补充I信道信号SIB_60’的相位、Q信道信号SQ_60’的相位、或补充Q信道信号SQB_60’的相位，直至在输出信号Sout”中已实质上消除第三阶交互调制信号。

图10是依据本发明的一个实施例的信号处理方法1000的流程示意图。信号处理方法1000适用于上述信号处理装置100、900。请注意，为了更清楚地说明信号处理方法1000，此处结合信号处理装置900来描述信号处理方法1000。只要实现的结果实质上相同，图10中所示的流程图步骤不需要完全按显示的顺序进行，且无需连续；换言之，流程中的每一步骤间皆可以存在其他的步骤。

信号处理方法1000包含以下步骤：

步骤1002：接收输入信号Sin”，并依据输入信号Sin”产生具有第一相位P1”的第一基带信号Sb1”与具有第二相位P2”的第二基带信号Sb2”，其中第二相位P2”不同于第一相位P1”，随后转到步骤1004与步骤1008；

步骤1004：上变频第一基带信号Sb1”，以产生第一上变频信号Sc1”；

步骤1006：对第一上变频信号Sc1”进行功率放大，以产生第一放大信号Sa1”，转到步骤1012；

步骤1008：上变频第二基带信号Sb2”，以产生第二上变频信号Sc2”；

步骤1010：对第二上变频信号Sc2”进行功率放大，以产生第二放大信号Sa2”，转到步骤1012；

步骤1012：组合第一放大信号Sa1”与第二放大信号Sa2”，以产生输出信号Sout”；

步骤1014：确定输出信号Sout”中第一特定功率放大信号Sim1”和第二特定功率放大信号Sim2”的功率是否达到预设功率，如果是，转到步骤1016，如果不是，转到步骤1018；

步骤1016：对第一相位P1”和第二相位P2”中至少一者进行调整，转到步骤1002；

步骤1018：将输出信号Sout”输出。

当第一特定放大信号Sim1”和第二特定放大的信号Sim2”分别是第一放大信号Sa1”与第二放大信号Sa2”第N阶交互调制信号时，第一相位P1”和第二相位P2”设置为相差180°/N的相位。例如，当第一特定放大信号Sim1”和第二特定放大信号Sim2”分别是第一放大信号Sa1”与第二放大信号Sa2”第三阶交互调制信号时，第一相位P1”和第二相位P2”设置为相差60°的相位。当第一基带信号Sb1”在步骤1004中经过上变频操作，并且在步骤1006中经过功率放大步骤时，以及当第二基带信号Sb2”在步骤1008中经过上变频操作，并且在步骤1010中经过功率放大步骤时，第一放大信号Sa1”的第三阶交互调制信号和第二放大信号Sa2”中的第三阶交互调制信号的相位差为180°。因此，当第一放大信号Sa1”和第二放大信号Sa2”在步骤1012中组合时，第一放大信号Sa1”的第三阶交互调制信号和第二放大信号Sa2”的第三阶交互调制信号可如图2中所示彼此相消。

为了保证输出信号Sout”中的第三阶交互调制信号的功率已被清除，引入步骤1014以侦测输出信号Sout”中的第一特定放大信号Sim1”和第二特定放大信号Sim2”的功率。当功率达到预设功率电平时，在步骤1016中调整第一相位P1”和第二相位P2”中至少一者。当已消除输出信号Sout”中的第三阶交互调制信号时，在步骤1018中再次将输出信号Sout”输出。

简而言之，上述的多个实施例，将输入信号移相(shifting)为具有不同相位的两个信号，再分别通过两个上变频路径对上述两个信号进行上变频，藉此引入在第一转换路径中产生的第一交互调制信号，以及第二上变频路径中产生的第二交互调制信号，第一交互调制信号与第二交互调制信号相位相差180°，这样即可消除输出信号中存在的交互调制信号。换言之，本方法去除了输出信号(Sout与Sout”)中存在的近载波扰真信号(close-in spurious tone)，取而代之的是参考频率谐波(LO与LO”)。

虽然本发明已就较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的保护范围当视之前的权利要求书所界定者为准。

Claims (23)

1.一种射频调制器，包含：

转换装置，用于依据参考频率，分别将第一基带信号上变频为第一上变频信号，以及将第二基带信号上变频为第二上变频信号，其中，所述第一基带信号与所述第二基带信号之间的相位差等于180°/N，其中N为自然数；以及

组合装置，用于将所述第一上变频信号与所述第二上变频信号组合，以产生输出信号。

2.根据权利要求1所述的射频调制器，其特征在于，所述转换装置包含：

第一跨导电路，用于将所述第一基带信号变换为第一跨导信号；

第一混频器，用于将所述第一跨导信号与所述参考频率相混频，以产生所述第一上变频信号；

第二跨导电路，用于将所述第二基带信号变换为第二跨导信号；以及

第二混频器，用于将所述第二跨导信号与所述参考频率相混频，以产生所述第二上变频信号。

3.根据权利要求1所述的射频调制器，其特征在于，进一步包含：

移相装置，用于接收基带输入信号，以产生所述第一基带信号与所述第二基带信号；以及

放大装置，用于在所述组合装置将所述第一上变频信号与所述第二上变频信号组合之前，放大所述第一上变频信号与所述第二上变频信号，以分别产生第一放大信号与第二放大信号。

4.根据权利要求3所述的射频调制器，其特征在于，所述移相装置嵌入于基带芯片或由所述基带芯片外部的物理电路实作。

5.根据权利要求3所述的射频调制器，其特征在于，所述第一放大信号包含第一特定放大信号，以及所述第二放大信号包含第二特定放大信号；以及当所述第一特定放大信号与所述第二特定放大信号分别为所述第一放大信号与所述第二放大信号的第N阶交互调制信号时，所述移相装置则将所述第一基带信号与所述第二基带信号之间的相位差设置为180°/N。

6.根据权利要求3所述的射频调制器，其特征在于，所述基带输入信号包含I信道输入信号以及Q信道输入信号，以及所述移相装置运作于电流模式或电压模式下，以产生具有所述相位差的所述第一基带信号与所述第二基带信号。

7.根据权利要求3所述的射频调制器，其特征在于，进一步包含：

调整装置，用于侦测所述输出信号，以产生调整信号至所述移相装置，所述调整信号用于调整所述第一基带信号与所述第二基带信号中至少一者的相位。

8.根据权利要求7所述的射频调制器，其特征在于，所述调整装置包含：

功率侦测器，用于侦测所述输出信号的功率，以产生侦测值；以及

数模转换器，用于将所述侦测值转换为所述调整信号；

其中，当所述调整装置侦测到所述输出信号中的所述第一特定放大信号或所述第二特定放大信号的功率达到默认功率电平时，所述调整装置输出所述调整信号至所述移相装置。

9.一种信号处理装置，包含：

第一上变频器，接收具有第一相位的第一基带信号，并且接收参考频率，所述第一上变频器用于依据所述参考频率，将所述第一基带信号上变频为第一上变频信号；

第二上变频器，接收具有第二相位的第二基带信号，并且接收所述参考频率，所述第二相位不同于所述第一相位，所述第二上变频器用于依据所述参考频率，将所述第二基带信号上变频为第二上变频信号；

第一放大器，耦接于所述第一上变频器，用于放大所述第一上变频信号，以产生第一放大信号；

第二放大器，耦接于所述第二上变频器，用于放大所述第二上变频信号，以产生第二放大信号；

组合电路，耦接于所述第一放大器与所述第二放大器，用于将所述第一放大信号与所述第二放大信号组合，以产生输出信号。

10.根据权利要求9所述的信号处理装置，其特征在于，所述第一上变频器包含：

第一跨导电路，接收所述第一基带信号，用于将所述第一基带信号变换为第一跨导信号；以及

第一混频器，耦接于所述第一跨导电路以及所述参考频率，用于将所述第一跨导信号与所述参考频率相混频，以产生所述第一上变频信号；以及

所述第二上变频器包含：

第二跨导电路，接收所述第二基带信号，用于将所述第二基带信号变换为第二跨导信号；以及

第二混频器，耦接于所述第二跨导电路以及所述参考频率，用于将所述第二跨导信号与所述参考频率相混频，以产生所述第二上变频信号。

11.根据权利要求9所述的信号处理装置，其特征在于，进一步包含：

移相器，耦接于所述第一上变频器以及所述第二上变频器，用于接收基带输入信号，并且依据所述基带输入信号产生所述第一基带信号与所述第二基带信号。

12.根据权利要求11所述的信号处理装置，其特征在于，所述第一放大信号包含第一特定放大信号，以及所述第二放大信号包含第二特定放大信号；以及当所述第一特定放大信号与所述第二特定放大信号分别为所述第一放大信号与所述第二放大信号的第N阶交互调制信号时，所述移相器则将所述第一相位与所述第二相位之间的相位差设置为180°/N。

13.根据权利要求12所述的信号处理装置，其特征在于，所述基带输入信号包含I信道输入信号以及Q信道输入信号，以及所述移相器包含：

第一晶体管，用于接收所述I信道输入信号；

第二晶体管，耦接于所述第一晶体管，用于映射所述I信道输入信号，以产生所述第一基带信号的I信道信号；

第三晶体管，耦接于所述第一晶体管，用于映射所述I信道输入信号，以产生第一镜像信号；

第四晶体管，用于接收所述Q信道输入信号；

第五晶体管，耦接于所述第四晶体管，用于映射所述Q信道输入信号，以产生所述第一基带信号的Q信道信号；

第六晶体管，耦接于所述第四晶体管与所述第三晶体管，用于映射所述Q信道输入信号，以产生第二镜像信号，其中所述第一镜像信号与所述第二镜像信号组合以产生所述第二基带信号的I信道信号与Q信道信号中的一个；

第七晶体管，耦接于所述第一晶体管，用于映射所述I信道输入信号，以产生第三镜像信号；以及

第八晶体管，耦接于所述第四晶体管与所述第七晶体管，用于映射所述Q信道输入信号，以产生第四镜像信号，其中所述第三镜像信号与所述第四镜像信号组合以产生所述第二基带信号的I信道信号与Q信道信号中的另一个；

其中，所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第五晶体管以及所述第六晶体管的长宽比为1∶A∶1∶B，所述第二晶体管、第七晶体管、第五晶体管以及第八晶体管的长宽比为1∶B∶1∶A，以及B/A等于

14.根据权利要求12所述的信号处理装置，其特征在于，所述基带输入信号包含I信道输入信号、补充I信道输入信号、Q信道输入信号以及补充Q信道输入信号，以及所述移相器包含：

第一电阻，具有第一阻抗，用于接收所述Q信道输入信号；

第二电阻，具有第二阻抗，用于接收所述I信道输入信号，其中，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端输出所述第二基带信号的I信道信号；

第三电阻，具有第三阻抗，用于接收所述补充Q信道输入信号；

第四电阻，具有第四阻抗，用于接收所述补充I信道输入信号，其中，所述第三电阻与所述第四电阻的公共端输出所述第二基带信号的补充I信道信号；

第五电阻，具有第五阻抗，用于接收所述补充I信道输入信号；

第六电阻，具有第六阻抗，用于接收所述Q信道输入信号，其中，所述第五电阻与所述第六电阻的公共端输出所述第二基带信号的Q信道信号；

第七电阻，具有第七阻抗，用于接收所述I信道输入信号；

第八电阻，具有第八阻抗，用于接收所述补充Q信道输入信号，其中，所述第七电阻与所述第八电阻的公共端输出所述第二基带信号的补充Q信道信号；

其中，所述第二电阻与第一电阻之比、所述第四电阻与所述第三电阻之比、所述第六电阻与所述第五电阻之比以及所述第八电阻与所述第七电阻之比等于

。

15.根据权利要求11所述的信号处理装置，其特征在于，进一步包含：

调整电路，耦接于所述组合电路与所述移相器之间，用于侦测所述输出信号，以产生调整信号至所述移相器，所述调整信号用于调整所述第一相位与所述第二相位中至少一者。

16.根据权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，所述调整电路包含：

功率侦测器，耦接于所述组合电路，用于侦测所述输出信号的功率，以产生侦测值；以及

数模转换器，耦接于所述功率侦测器与所述移相器之间，用于将所述侦测值转换为所述调整信号。

17.根据权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，当所述调整电路侦测到所述输出信号中的所述第一特定放大信号与所述第二特定放大信号的总功率达到预设功率电平时，所述调整电路输出所述调整信号至所述移相器，以调整所述第一相位与所述第二相位中至少一者。

18.一种信号处理方法，包含：

接收具有第一相位的第一基带信号，并且接收参考频率，依据所述参考频率，将所述第一基带信号上变频为第一上变频信号；

接收具有第二相位的第二基带信号，并且接收所述参考频率，所述第二相位不同于所述第一相位，依据所述参考频率，将所述第二基带信号上变频为第二上变频信号；

放大所述第一上变频信号，以产生第一放大信号；

放大所述第二上变频信号，以产生第二放大信号；

将所述第一放大信号与所述第二放大信号组合，以产生输出信号。

19.根据权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，产生所述第一上变频信号的步骤包含：

将所述第一基带信号变换为第一跨导信号；以及

将所述第一跨导信号与所述参考频率相混频，以产生所述第一上变频信号；以及

产生所述第二上变频信号的步骤包含：

将所述第二基带信号变换为第二跨导信号；以及

将所述第二跨导信号与所述参考频率相混频，以产生所述第二上变频信号。

20.根据权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，进一步包含：

接收基带输入信号，并且依据所述基带输入信号产生所述第一基带信号与所述第二基带信号。

21.根据权利要求20所述的信号处理方法，其特征在于，所述第一放大信号包含第一特定放大信号，以及所述第二放大信号包含第二特定放大信号；以及当所述第一特定放大信号与所述第二特定放大信号分别为所述第一放大信号与所述第二放大信号的第N阶交互调制信号时，所述信号处理方法进一步包含：将所述第一相位与所述第二相位之间的相位差设置为180°/N。

22.根据权利要求20所述的信号处理方法，其特征在于，进一步包含：

侦测所述输出信号，以产生调整信号用于调整所述第一相位与所述第二相位中至少一者。

23.根据权利要求22所述的信号处理方法，其特征在于，产生所述调整信号的步骤包含：

侦测所述输出信号的功率，以产生侦测值；以及

将所述侦测值转换为所述调整信号；

其中，当侦测到所述输出信号中的所述第一特定放大信号与所述第二特定放大信号的总功率达到预设功率电平时，输出所述调整信号以调整所述第一相位与所述第二相位中至少一者。

Images