极坐标接收器结构和信号处理方法
【专利说明】极坐标接收器结构和信号处理方法
[0001] 相关申请案的夺叉参考
[0002] 本申请书涉及下列待审申请案，所有这些申请案的内容已全部并入本文作为参 考：2013年3月15日提出申请的名称为"极坐标接收器结构和信号处理方法"的美国申请 案第13/840, 478号；2013年3月15日提出申请的名称为"极坐标接收器信号处理装置和 方法"的美国申请案第13/839, 557号；2013年3月15日提出申请的名称为"在扩展动态范 围内具有线性增益的低噪音放大器"的美国申请案第13/839, 462号；以及2013年3月15 日提出申请的名称为"数控注入锁定振荡器"的美国申请案第13/840, 379号；以及2013年 3月15日提出申请的名称为"单比特直接调制发送器"的美国申请案。
【背景技术】
[0003] 通讯收发器可采用很多种架构来恢复调制载波信号中的数据。这些架构包括使用 中频转换或直接转换接收器进行相干解调（coherent demodulation)。此类接收器通常是 利用锁相回路（phase-locked loop, PLL)和相干解调来恢复或再生通讯载波信号。最近提 出了极坐标接收器架构，这种架构不必使用载波恢复电路便能够从接收到的调制信号中提 取调制相位分量。然而，所提出的这种极坐标接收器架构及相关的信号处理有一些缺陷，会 导致性能低下和比特误码率（bit error rates，BER)高。因此，需要对极坐标接收器信号 处理和架构进行改良。
【附图说明】
[0004] 附图与下文的【具体实施方式】一起被并入本说明书，构成本说明书的一部分，用来 进一步阐述包括本发明在内的概念的实施例，并解释这些实施例的各种原理和优点。在单 独视图中，相同的数字代表相同或功能上相似的元件。
[0005] 图1是根据一些实施例所提出的一种极坐标接收器的框图。
[0006] 图2是根据一些实施例所提出的一种极坐标接收器所产生的振幅和相位信息的 信号图。
[0007] 图3是根据一些实施例所提出的一种极坐标接收器的输入信号和输出信号的信 号图。
[0008] 图4是根据一些实施例所提出的一种可配置低通滤波器的电路图。
[0009] 图5是表示EO信号关系的信号图。
[0010] 图6是根据一些实施例所提出的一种单比特发送器的框图。
[0011] 图7是根据一些实施例所提出的一种方法的流程图。
[0012] 图8是根据一些实施例使用极坐标解调电路来恢复的QPSK信号输出的信号图。
[0013] 图9是根据一些实施例所提出的一种方法的流程图。
[0014] 本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的， 而且不一定是按比例绘制的举例而言，为了有助于更好地理解本发明的实施例，图中一些 元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。
[0015] 这些装置和方法组件已在图中适当之处用常用符号做了表示，仅示出那些与理解 本发明之实施例有关的具体细节，这样就不会因为那些对熟悉本专业的技术人员而言明显 易懂的细节，而弄不明白本说明书所披露的内容，这有利于本文的叙述。
【具体实施方式】
[0016] 请参考图1，下面将根据一些实施例来描述极坐标接收器100的框图。注入信号 Sinj(t) 102 被施加在二次谐波（second harmonic)注入锁定振荡器（injection locked oscillator，ILO) 104(本文也称之为谐波IL0)的输入节点103,此注入信号是含有可变相 位分量的接收调制信号。节点105处的谐波ILO输出信号S ciutil (t) 106具有压缩可变相位分 量，下文将做阐述。压缩可变相位信号106被施加在基波（fundamental)注入锁定振荡器 ILO 110 (本文也称之为基波IL0)的输入节点109,经过延迟后在输出节点111处产生输出 信号Sciuti2U) 112。也就是说，Sciut, Jt) 106和Sciuti2U) 112通过基波ILO 110所施加的时间 延迟而相关联。相位压缩信号Sciutil (t) 106和延迟相位压缩信号Sciut^a) 112被施加在混频 器114上，产生输出信号叫⑴116。混频器输出信号116经过低通滤波，过滤掉混频器114 输出中的双频分量，得到预估相位导数信号Ω(〇120。注入信号S in](t)102也被施加在包 络检波器108上，产生振幅波形A (t) 118。
[0017] 请参考图2,其将极坐标接收器的输出绘示为振幅信号A(t)118、202和相位信 息204,它们是对根据一些实施例而提出的极坐标接收器所输出的预估相位导数信号 Ω (t) 120进行整合而产生的。
[0018] 请参考图3,根据一些实施例，将接收调制信号的可变相位分量302与预估相位导 数信号304(等同于瞬时频率信号）以及通过整合瞬时输入频率信号304而得到的恢复相 位信号306做比较。
[0019] 请参考图4,下面将阐述一种注入锁定振荡器400的实例。在一个实施例中，ILO 400 可在使用场效应晶体管（field effect transistor, FET)436 的共模（common mode) 节点434处配置一个谐波注入节点。在另一个实施例中，也可以使用共模节点421进行谐 波注入。在又一个实施例中，也可以使用节点421和434来注入谐波锁定信号。振荡回路 将与交叉親合（cross-coupled)晶体管对（pair)426、428-同振荡并锁定在与注入信号的 谐波相关的频率上。在一个实施例中，谐波是二次谐波，因此节点423、425处的输出频率 将是注入信号的频率的一半。在谐波ILO实施例中，跨导增益级（transconductance gain stage) 409是不必要的一一或者通过控制电路将其切断，或者不存在。谐振电路411可包括 振荡回路，其具有可变电容器420、422和电感器416、418。在另一个实施例中，振荡回路可 采用RC振荡回路的形式，其包括可变电容器和电阻器。
[0020] 或者，ILO 400可配置成以差分方式将基波注入信号施加在节点402、404处。跨 导增益级409与晶体管对410、412 -同将电压输入信号的跨导提供给要在节点423、425处 注入的电流信号。振荡回路将与交叉耦合晶体管对426、428 -同振荡并锁定在与基波注入 信号相关的频率上。
[0021] 关于EO的变化形式和更多细节，2013年3月15日提出申请的名称为"数控注入 锁定振荡器"的待审申请案（代理人案卷号第71604. US. 01号）做了更全面的阐述。
[0022] 在一个实施例中，极坐标接收器装置包括第一 IL0,其利用谐波注入在输入处接收 具有第一范围相位变化的调制信号。此谐波注入ILO可与图4所示之ILO相似，但其配置 成使用一个或一个以上的共模注入点434、421，而不是在基波注入点402、404处具有注入 信号。谐波ILO在差分输出节点414、424处产生输出信号，此输出信号将相位变化范围制 约在某一范围，可能是第一范围的一半。
[0023] 在一个实施例中，ILO 104是二次谐波注入锁定振荡器，其输入节点103接收调制 信号。此调制信号可由模拟前端（analog front-end，AFE)信号处理电路来提供。此AFE 可包括调谐功能或信道选择功能。调谐或信道选择是指按所需的频率来隔离所需的信号， 一般称之为信道。调谐或信道选择也可包括隔离预定带宽的信号，其中第一所需信号可具 有第一带宽，第二所需信号可具有不同的带宽。
[0024] 二次谐波ILO在压缩信号输出节点105处提供相位压缩信号。也就是说，二次谐 波ILO经配置以在谐波ILO输入节点103处接收含有可变相位分量（相位在第一相位范围 内变化）的调制信号，且在压缩输出节点105处相应地产生具有压缩可变相位分量（在压 缩相位范围内，实质上是第一相位范围的一半）的相位压缩信号。
[0025] 输入信号的相位变化与输出谐波信号的对应相位变化之间的这种关系，通过图5 可以更好地加以理解。输入信号相位变化η/2会导致输出相位变化31/4。具体而言，输入 信号506 (如虚线所示）是输出信号508频率的二倍。如图（A)所示，点504处出现信号对 准，两个信号都从DC或平均值开始向下摆动，这表明，输入506和输出508具有稳态对准。 值得注意的是，这种特殊对准只是为了便于说明，输入信号与输出信号之间的具体稳态关 系可以取不同的值。
[0026] 在中间图（B)中，输入信号516被延迟90°或π/2弧度，而ILO输出信号514尚未 变化。从点