MEZCLADOR PASIVO.

Un mezclador pasivo (100; 300) para convertir una primera señal que tiene una primera frecuencia en una segunda señal que tiene una segunda frecuencia,

comprendiendo: medios de mezcla (110; 310, 320, 330, 340), un primer terminal (120), un segundo terminal (130) y un tercer terminal (140), para proporcionar la segunda señal mezclando una tercera señal que tiene una tercera frecuencia proporcionada como entrada a dicho segundo terminal, siendo provista la primera señal como entrada o bien al primer o al segundo o al tercer terminal; en el que: el primer terminal (120) está conectado a un primer terminal de los medios de mezcla de los medios de mezcla (110); un segundo terminal (130) que está conectado operativamente con un segundo terminal de los medios de mezcla de los medios de mezcla; un tercer terminal (140) que está conectado operativamente con un tercer terminal de los medios de mezcla de los medios de mezcla; y por un filtro pasa - bajo (160) conectado operativamente con dicho tercer terminal (140) por un extremo y condicho segundo terminal (130) en el otro extremo del mismo, de manera que en una alternativa de conversión de reducción la primera señal está provista como entrada al primer terminal (120) y la segunda señal está provista como salida desde el tercer terminal (140); y en una alternativa de conversión de incremento la primera señal está provista como entrada al tercer terminal (140) y la segunda señal está provista como salida del primer terminal (120)

Mezclador pasivo.

Campo técnico de la invención La invención presente trata de un mezclador pasivo, y más en particular de un mezclador pasivo que tiene una configuración para mejorar la linealidad.

Descripción de la técnica relacionada Se proveen en una gran variedad de implementaciones un mezclador para convertir una señal que tiene una primera frecuencia, como por ejemplo una frecuencia de radio (RF) , en una señal que tiene una segunda frecuencia, por ejemplo una frecuencia intermedia (IF) , como por ejemplo en los transmisores de radio. Bluetooth® es un estándar de comunicaciones en el que el mayor reto ha sido eliminar las conexiones mediante cable entre equipos eléctricos. Un área en el que el Bluetooth® es de particular interés, es la comunicación en la que intervienen equipos portátiles, como por ejemplo terminales móviles. Los terminales pueden estar adaptados también para comunicaciones de acuerdo con por ejemplo una tecnología de telecomunicaciones, como GSM, UMTS, cdma2000, PCS, DCS, etc. Puede ser necesario un mezclador para el transmisor de radio de la radio Bluetooth® y de la radio de telecomunicaciones.

En los equipos de comunicaciones portátiles, son importantes las soluciones de bajo consumo energético. Así, la tendencia en el diseño de circuitos integrados es aplicar voltajes de alimentación bajos a, por ejemplo, el mezclador. Además, es requerido a menudo que la implementación del mezclador sea barata. La tecnología MOS (Semiconductor de Oxido Metálico) ofrece una solución con la que es posible implementar mezcladores completamente integrados. Sin embargo, es esencial encontrar arquitecturas de circuito capaces de un alto rendimiento a voltajes de alimentación de o por debajo de 2 V.

La traslación de frecuencia utilizando medios mezcladores puede ser proporcionada tanto en el dominio de la corriente como del voltaje utilizando una transferencia no lineal. Sin embargo, la mezcla puede ser también conseguida aplicando multiplicación en el dominio del tiempo. En tal caso el mezclador puede ser visto como una máquina de dos estados, en el que el mezclador debe ser tan lineal como sea posible en cada estado. Este tipo de mezclador representa un sistema de variación del tiempo lineal.

La conmutación de un estado conductor a un estado no conductor de un medio mezclador puede ser proporcionado tanto en el dominio de la corriente como del voltaje. En el caso de tecnología bipolar, la conmutación de corriente es superior. El transistor MOSFET (Transistor de Efecto de Campo de Semiconductor de Oxido Metálico) ofrece características de conmutación de voltaje real. Así, es posible realizar la conmutación en el dominio del voltaje para un transistor MOSFET.

Los circuitos analógicos integrados serán alimentados en el futuro por voltajes de alimentación más pequeños que hoy en día debido al escalado de la tecnología CMOS (MOS Complementario) y a la tendencia de sistemas en chip, en el que un transmisor de radio se suministra como un chip sencillo. Esta tendencia promoverá que se comparta tecnología entre el dominio digital y analógico, haciendo las implementaciones de bajo voltaje necesarias. En el receptor de radio, un cuelo de botella importante es la linealidad del mezclador convertidor reductor. Este es el caso particularmente para voltajes de alimentación reducidos, incluso si se utiliza una topología adecuada, como por ejemplo el mezclador CMOS pasivo.

Durante la operación, un transistor MOSFET conduce cuando el voltaje Vgs en la base es mayor que el voltaje se consigna VT. Un transistor que recibe una señal RF tanto en su terminal emisor como colector puede proporcionar un potencial nodo de colector, o emisor, variable. Tal potencial variará dependiendo de una señal proporcionada al terminal de la base, que con frecuencia es una señal de oscilador local (LO) . Además, puede suceder una fuga de RF. La señal crítica es la señal de frecuencia intermedia (IF) provista en el terminal emisor / colector, que modulará la respuesta en el tiempo de conmutador y provocará una falta de linealidad. Un conmutador de transistor MOSFET que opera tanto en el estado apagado como un triodo (estado encendido) , será controlado no solo por el voltaje de la base, sino también por el voltaje del emisor. En consecuencia la señal de salida de IF proporcionada en el emisor / colector modulará el ciclo de trabajo del conmutador y generará productos de intermodulación. Esto es especialmente severo para voltajes de alimentación bajos, que limitan la amplitud LO que se puede conseguir.

Una manera común de reducir la no linealidad del conmutador es utilizar un conmutador complementario conocido como puerta de transmisión. Sin embargo, tal conmutador incrementará la capacitancia de la carga de un amplificador de bajo ruido (LMA) , que a menudo precede al mezclador de un receptor, resultando en menores ganancias de conversión y menores anchos de banda. Más aún, si el mezclador está equilibrado, el conmutador complementario únicamente provocará no linealidad de orden par.

El documento US 5, 606, 738 describe un circuito convertidor de frecuencia que tiene al menos un transistor con un terminal de entrada y un terminal de salida. Se introduce una señal de frecuencia que va a ser convertida o un oscilador local (LO) al terminal de entrada, y se obtiene una señal de frecuencia convertida en el terminal de salida. Un circuito de retroalimentación lineal que permite que al menos una señal de frecuencia radio (RF) y la señal de LO que van a ser retroalimentadas sean conectadas directamente a través de los terminales de entrada y salida.

Sumario de la invención Un objeto de la invención presente es proporcionar un mezclador que tenga una linealidad mejorada en comparación con los mezcladores conocidos en la técnica. Más específicamente, es un objeto de la invención proporcionar un mezclador que tenga una linealidad mejorada con voltajes de alimentación bajos, que pueda ser implementado como un circuito integrado utilizando tecnología de implementación en chip, como por ejemplo tecnología MOS (Semiconductor de Oxido Metálico) o JFET (Transistor de Efecto de Campo Cruzado) .

De acuerdo con un aspecto de la invención, los objetos mencionados anteriormente se consiguen mediante un mezclador pasivo para convertir una primera señal que tiene una primera frecuencia en una señal que tiene una segunda frecuencia de acuerdo con la Reivindicación 1.

Los medios de mezcla pueden ser un conmutador controlado por voltaje, como por ejemplo un transistor FET que tiene su emisor o bien su colector conectado operativamente con el primer terminal, y su base conectada operativamente con el segundo terminal, y o bien su emisor o su colector conectado operativamente con el tercer terminal. El transistor FET puede ser un transistor NMOS que tenga un rendimiento de conmutación superior en comparación con un transistor PMOS.

El mezclador puede ser proporcionado como un mezclador equilibrado o no equilibrado. Un mezclador equilibrado puede comprender cuatro medios de mezcla, mientras que cada uno de dichos medios comprende un amplificador autoelevador.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el mezclador es utilizado en equipo electrónico, como por ejemplo en equipo de comunicación portátil. El equipo portátil comprende, pero no se limita a, un terminal de radio móvil, un teléfono móvil, un buscapersonas, o un comunicador, por ejemplo una agenda digital personal, un teléfono inteligente, etc. El mezclador puede ser utilizado también en equipo electrónico para la comunicación en una red de área local inalámbrica, como por ejemplo equipo adaptado para comunicaciones suplementaria de corto alcance, por ejemplo de acuerdo con la tecnología Bluetooth®.

Una ventaja de la invención presente es que no hay circulación de corriente continua a través de los medio de mezcla. La ausencia de corriente continua reducirá el ruido 1/f del mezclador. La topología de la invención combinada con la tecnología MOS tiene la ventaja de que es adecuada para implementaciones de bajo voltaje, como por ejemplo aproximadamente de 2 V e inferior, como un circuito MOS no utiliza transistores apilados. Como el voltaje de alimentación será reducido aún más en el futuro la invención será más relevante. Más aún, la invención mejora la linealidad en comparación con lo mezcladores conocidos en la técnica son sacrificar otro parámetro importantes, como el rendimiento en ruido y la ganancia de la conversión.

Se definen realizaciones preferidas adicionales... [Seguir leyendo]

1. Un mezclador pasivo (100; 300) para convertir una primera señal que tiene una primera frecuencia en una segunda señal que tiene una segunda frecuencia, comprendiendo:

medios de mezcla (110; 310, 320, 330, 340) , un primer terminal (120) , un segundo terminal (130) y un tercer terminal (140) , para proporcionar la segunda señal mezclando una tercera señal que tiene una tercera frecuencia proporcionada como entrada a dicho segundo terminal, siendo provista la primera señal como entrada o bien al primer o al segundo o al tercer terminal; en el que: el primer terminal (120) está conectado a un primer terminal de los medios de mezcla de los medios de mezcla (110) ; un segundo terminal (130) que está conectado operativamente con un segundo terminal de los medios de mezcla de los medios de mezcla;

un tercer terminal (140) que está conectado operativamente con un tercer terminal de los medios de mezcla de los medios de mezcla; y por un filtro pasa – bajo (160) conectado operativamente con dicho tercer terminal (140) por un extremo y condicho segundo terminal (130) en el otro extremo del mismo, de manera que en una alternativa de conversión de reducción la primera señal está provista como entrada al primer terminal (120) y la segunda señal está provista como salida desde el tercer terminal (140) ; y en una alternativa de conversión de incremento la primera señal está provista como entrada al tercer terminal (140) y la segunda señal está provista como salida del primer terminal (120) .

2. El mezclador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, en la alternativa de conversión de reducción, la segunda señal está provista en el tercer terminal (140) ; la primera señal está provista como entrada en el primer terminal (120) ; y El filtro pasa – bajo (160) está comprendido en un circuito de retroalimentación (150; 311, 321, 331, 341) conectado operativamente con dicho tercer (140) y dicho segundo terminal (130) .

3. El mezclador de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el circuito de retroalimentación (150; 311, 321, 331, 341) es un circuito amplificador autoelevador.

4. El mezclador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el filtro (160) comprende un condensador (162, 313, 323, 333, 343) conectado entre dicho segundo terminal y dichos medios de mezcla, y una resistencia (161; 312, 322, 332, 342) conectado entre dicho tercer terminal y la conexión entre dicho condensador y dichos medios de mezcla.

5. El mezclador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, en la alternativa de conversión de incremento, la segunda señal está provista en el primer terminal (120) ; y la primera señal está provista como entrada en el tercer terminal (140) .

6. El mezclador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos medios de mezcla son un interruptor controlado por voltaje.

7. El mezclador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos medios de mezcla comprenden interruptores de transistor FET (111; 310, 320, 330, 340) que tienen tanto su colector como su emisor conectados operativamente con dicho primer terminal, su base conectada operativamente con dicho segundo terminal, y o bien su emisor o su colector conectado operativamente con dicho tercer terminal.

8. El mezclador de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque dicho transistor FET es un transistor NMOS.

9. El mezclador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mezclador es un mezclador equilibrado que comprende un número par de medios de mezcla.

10. La utilización de un mezclador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en equipos electrónicos (1, 30) .

11. El uso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el equipo electrónico es un equipo de comunicaciones portátil (1, 30) que tiene un voltaje de alimentación de menos de 2 V.

12. El uso de acuerdo con las reivindicaciones 10 o 11, en el que el equipo electrónico es un terminal de radio móvil, un teléfono móvil (1) , un busca, o un comunicador.

13. El uso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el equipo electrónico está adaptado para operar en una red de área local inalámbrica.

14. El uso de acuerdo con la reivindicación 10 ó 11, en el que el mezclador se utiliza de un equipo de comunicaciones (30) adaptado para proporcionar comunicaciones suplementarias de corto alcance de acuerdo con la tecnología Bluetooth®.

15. El aparato que comprende el mezclador (300) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, estando conectado dicho mezclador a un amplificador de bajo ruido (LNA) (400) que comprende:

un primer terminal de entrada (401) conectado a un primer condensador (410) que está conectado a unos primeros medios amplificadores (411) , estando conectados dichos primeros medios amplificadores a un primer terminal de salida (430) y una fuente de voltaje a través de una primera inducción (412) ; un segundo terminal de entrada (402) conectado a un segundo condensador (420) que está conectado a unos segundos medios amplificadores (421) , estando conectados dichos segundos medios amplificadores a un segundo terminal de salida (431) y a una fuente de voltaje a través de una segunda inducción (422) ; y en el que los primeros y los segundos medios amplificadores (411, 421) están referenciados a los medios de masa, y el primer y el segundo terminal de salida (430, 431) están referenciados a dichos medios de masa a través de una tercera y una cuarta inducción (432, 433) .