Conversión por reducción de frecuencia usando señales de oscilador local de onda cuadrada.

Un método de convertir por reducción de frecuencia una señal de entrada que tiene una primera frecuencia enuna señal de salida que tenga una segunda frecuencia,

que comprende las etapas de:

* generar (101) una primera señal de oscilador local como una onda cuadrada que tiene un periodo detiempo correspondiente a la suma de o la diferencia entre dichas primera y segunda frecuencias y unciclo de trabajo de 1/3 ó 2/3, teniendo la primera señal del oscilador local la misma polaridad en lafracción del período en la que es activa;

* generar (102) una segunda señal del oscilador local como una onda cuadrada modificada que tieneel mismo período que dicha primera señal del oscilador local y un ciclo de trabajo de 2/3, del cual1/3 del período tiene una amplitud positiva y otro 1/3 del período tiene una amplitud negativa, siendogeneradas dichas señales primera y segunda del oscilador local con un desplazamiento de fase entreellas (103) de π/2 , de forma que dicha primera señal del oscilador local tenga un retardo de 1/4 dedicho periodo comparada con dicha segunda señal de oscilador local;

* mezclar (104) la señal de entrada con la primera señal del oscilador local para obtener una primeraseñal convertida por reducción de frecuencia;

* mezclar (105) la señal de entrada con la segunda señal del oscilador local para obtener una segundaseñal convertida por reducción de frecuencia;

* multiplicar (106) al menos una de dichas señales convertidas por reducción de frecuencia por unfactor pre-calculado; y

* sumar (107) la dos señales resultantes convertidas por reducción de frecuencia para obtener dichaseñal de salida.

Conversión por reducción de frecuencia usando señales de oscilador local de onda cuadrada.

Campo técnico Realizaciones de la invención se refieren a un método y a un circuito mezclador para convertir por reducción de frecuencia una señal de entrada que tiene una primera frecuencia en una señal de salida que tenga una segunda frecuencia.

Antecedentes Existe un rápido desarrollo hacia tasas o velocidades de datos cada vez más altas en sistemas celulares de comunicación. Para lograr esto, se emplean un número de técnicas diferentes. Una es usar modulación de orden superior, transportando más bits por segundo por Hercio de ancho de banda. Otra es usar múltiples antenas (MIMO) , que transmiten y reciben múltiples flujos de datos simultáneamente en la misma frecuencia portadora. La más importante, sin embargo, es usar un ancho de banda de la señal más ancho. Ha habido un drástico incremento de 100 veces en ancho de banda comparando la Evolución a Largo Plazo (3G LTE) (20 MHz) de Tercera Generación (3G) con el Sistema Global para Comunicación con Móviles (GSM) (200 kHz) . Sin embargo, esto no es suficiente, y en una etapa siguiente se agregarán diversas señales LTE edición 8, para obtener un ancho de banda total de hasta 100 MHz para LTE edición 10.

El problema de convertir por reducción de frecuencia portadoras de múltiples componentes se puede resolver de una de dos maneras: un receptor de conversión directa por portadora de cada componente o un receptor heterodino con una conversión de FI a banda base para la portadora de cada componente.

Un receptor de conversión directa por portadora de componente es caro en términos tanto de tamaño como de consumo de energía. Desde un punto de vista de la implementación, es también muy difícil tener varios OCVs con frecuencias muy próximas entre sí operando simultáneamente. Esto es debido a la interferencia y variación de frecuencia que se causan entre sí.

Un receptor heterodino con una conversión de FI a banda base por portadora de cada componente está sometido a la conversión armónica por reducción de frecuencia a menos que la traslación de frecuencia se realice por medio de un multiplicador analógico y que el oscilador local (OL) sea de onda sinusoidal pura. Dado que el OL de FI probablemente más fácilmente disponible sea de onda cuadrada, los armónicos impares causarán conversión armónica por reducción de frecuencia.

Para resolver este problema, el documento US 7 509 110 recomienda un circuito mezclador que incluye cinco mezcladores de componentes conectados en paralelo. Cada mezclador de componentes usa una versión por desplazamiento de fase de la señal del oscilador local para la traslación de frecuencia para producir una señal de salida del componente a partir de la señal de entrada. Las señales de salida de los componentes están escaladas de acuerdo con factores correspondientes de ganancia y combinados para formar la señal de salida. Por ello, esta solución trata de parecerse o imitar una forma de onda seno/coseno como una señal efectiva de oscilador local para reducir la conversión armónica por reducción de frecuencia y, para conseguir esto, se necesita un conjunto de cinco mezcladores en paralelo con objeto de reducir el impacto de los armónicos de orden impar dentro de la primera década a partir de la frecuencia fundamental.

Por consiguiente, es un objetivo de las realizaciones de la invención proporcionar un método para evitar la perjudicial conversión armónica por reducción de frecuencia mientras se usa todavía un oscilador local de FI con gran contenido en armónicos, tal como un oscilador local de onda cuadrada, y al mismo tiempo reducir la complejidad del circuito mezclador.

Sumario De acuerdo con realizaciones de la invención, se consigue el objetivo con un método de convertir por reducción de frecuencia una señal de entrada que tiene una primera frecuencia en una señal de salida que tenga una segunda frecuencia de acuerdo con la reivindicación 1, el cual comprende en particular las etapas de generar una primera señal del oscilador local como una onda cuadrada que tiene un período que corresponde a la suma de o a la diferencia entre dichas primera y segunda frecuencias y un ciclo de trabajo de un 1/3 ó 2/3, teniendo la segunda señal del oscilador local la misma polaridad en la fracción del período en la que es activa. El método comprende además las etapas de generar una segunda señal del oscilador local como una onda cuadrada modificada que tiene el mismo periodo que dicha primera señal del oscilador local y un ciclo de trabajo de 2/3, del cual 1/3 del período tiene una amplitud positiva y el otro 1/3 del período tiene una amplitud negativa, siendo generadas dichas señales primera y segunda del oscilador local con un desplazamiento de fase π/2 entre ellas, de modo que dicha primera señal del oscilador local tenga un retardo de 1/4 de dicho periodo de tiempo comparada con dicha segunda señal del oscilador local; mezclar la señal de entrada con la primera señal del oscilador local para obtener una primera señal convertida por reducción de frecuencia; mezclar la señal de entrada con la segunda señal del oscilador local para obtener una segunda señal convertida por reducción de frecuencia, multiplicar al menos una de dichas señales

convertidas por reducción de frecuencia por un factor pre-calculado; y sumar las dos señales convertidas por reducción de frecuencia resultantes para obtener dicha señal de salida.

Usando el método propuesto se suprimen todos los armónicos impares hasta el de noveno orden inclusive. Los armónicos tercero y noveno se suprimen eligiendo un ciclo de trabajo de 1/3 ó 2/3, mientras que los armónicos quinto y séptimo se suprimen usando los dos mezcladores juntos con una etapa de ganancia tal que el contenido fundamental se suma en fase y los contenidos de quinto y séptimo orden se cancelan debido a la diferencia de fase de 180 grados. Este método utiliza un mínimo de hardware para suprimir todos los armónicos impares dentro de una década a partir de la frecuencia fundamental. De ese modo, el método crea tonos con armónicos reducidos en una señal binaria en forma de impulsos. Esto se realiza combinando señales en forma de impulsos de la misma frecuencia, pero con diferentes amplitudes de mezcla y ciclos de trabajo en un alineamiento específico de fase. La principal ventaja es el uso de generación de frecuencia única además del reducido número de mezcladores que se necesitan en una implementación práctica. Esta técnica se basa en la cancelación de componentes de frecuencia con ajuste de ganancia.

En una realización, la etapa de multiplicar al menos una de dichas señales convertidas por reducción de frecuencia por un factor pre-calculado comprende multiplicar la primera señal convertida por reducción de frecuencia por un factor de √3.

Alternativamente, la etapa de multiplicar al menos una de dichas señales convertidas por reducción de frecuencia por un factor pre-calculado comprende multiplicar la segunda señal convertida por reducción de frecuencia por un factor de 1/√3.

Las etapas de generar la segunda señal del oscilador local y mezclar la señal de entrada con la segunda señal del oscilador local se puede realizar generando dos señales separadas de onda cuadrada que tengan respectivamente una primera y una segunda polaridades y mezclando la señal de entrada con cada una de las señales separadas de onda cuadrada.

Algunas realizaciones de la invención se refieren también a un circuito mezclador para convertir por reducción de frecuencia una señal de entrada que tiene una primera frecuencia en una señal de salida que tenga una segunda frecuencia de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende un oscilador configurado para generar una primera señal del oscilador local como una onda cuadrada que tiene un periodo de tiempo correspondiente a la suma de o la diferencia entre dichas primera y segunda frecuencias y un ciclo de trabajo de 1/3 ó 2/3, teniendo la primera señal del oscilador local la misma polaridad en la fracción del período en que es activa; y un primer mezclador configurado para mezclar la señal de entrada con la primera señal del oscilador local para obtener una primera señal convertida por reducción de frecuencia. El circuito comprende además un oscilador configurado para generar una segunda señal del oscilador local como una onda cuadrada modificada que tiene el mismo periodo que dicha primera señal de oscilador local y un ciclo de trabajo de 2/3, del cual 1/3 del periodo tiene amplitud positiva y el otro 1/3 del período tiene amplitud negativa, y estando el circuito configurado para generar dichas primera y segunda señales del oscilador... [Seguir leyendo]

1. Un método de convertir por reducción de frecuencia una señal de entrada que tiene una primera frecuencia en una señal de salida que tenga una segunda frecuencia, que comprende las etapas de:

• generar (101) una primera señal de oscilador local como una onda cuadrada que tiene un periodo de tiempo correspondiente a la suma de o la diferencia entre dichas primera y segunda frecuencias y un ciclo de trabajo de 1/3 ó 2/3, teniendo la primera señal del oscilador local la misma polaridad en la fracción del período en la que es activa;

• generar (102) una segunda señal del oscilador local como una onda cuadrada modificada que tiene el mismo período que dicha primera señal del oscilador local y un ciclo de trabajo de 2/3, del cual 1/3 del período tiene una amplitud positiva y otro 1/3 del período tiene una amplitud negativa, siendo generadas dichas señales primera y segunda del oscilador local con un desplazamiento de fase entre ellas (103) de π/2 , de forma que dicha primera señal del oscilador local tenga un retardo de ¼ de dicho periodo comparada con dicha segunda señal de oscilador local;

• mezclar (104) la señal de entrada con la primera señal del oscilador local para obtener una primera señal convertida por reducción de frecuencia;

• mezclar (105) la señal de entrada con la segunda señal del oscilador local para obtener una segunda señal convertida por reducción de frecuencia;

• multiplicar (106) al menos una de dichas señales convertidas por reducción de frecuencia por un factor pre-calculado; y

• sumar (107) la dos señales resultantes convertidas por reducción de frecuencia para obtener dicha señal de salida.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de multiplicar al menos una de dichas señales convertidas por reducción de frecuencia por un factor precalculado comprende multiplicar la primera señal convertida por reducción de frecuencia por un factor de √3.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de multiplicar al menos una de dichas señales convertidas por reducción de frecuencia por un factor precalculado comprende multiplicar la segunda señal convertida por reducción de frecuencia por un factor de 1/√3.

4.Un método acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las etapas de generar la segunda señal del oscilador local y de mezclar la señal de entrada con la segunda señal del oscilador local se realizan generando dos señales separadas de onda cuadrada que tienen respectivamente una primera y una segunda polaridades y mezclando la señal de entrada con cada una de las señales separadas de onda cuadrada.

5.Un circuito mezclador para convertir por reducción de frecuencia una señal de entrada que tiene una primera frecuencia en una señal de salida que tenga una segunda frecuencia, que comprende:

• un oscilador configurado para generar una primera señal (OL1) del oscilador local como una onda cuadrada que tiene un periodo que corresponde a la suma de o la diferencia entre dichas primera y segunda frecuencias y un ciclo de trabajo de 1/3 ó de 2/3, teniendo la primera señal del oscilador local la misma polaridad en la fracción del período en la cual es activa; y un primer mezclador (4) configurado para mezclar la señal de entrada con la primera señal del oscilador local para obtener una primera señal convertida por reducción de frecuencia, caracterizado porque el circuito comprende además:

• un oscilador configurado para generar una segunda señal OL2 del oscilador local como una onda cuadrada modificada que tiene el mismo periodo que dicha primera señal del oscilador local y un ciclo de trabajo de 2/3, del cual 1/3 del período tiene una amplitud positiva y el otro 1/3 del período tiene una amplitud negativa, y estando configurado el circuito para generar dichas señales primera y segunda del oscilador local con un desplazamiento de fase entre ellas (103) de π/2, de forma que dicha primera señal del oscilador local tenga un retardo de ¼ de dicho período comparada con dicha segunda señal del oscilador local;

• un segundo mezclador (5) configurado para mezclar la señal de entrada con la segunda señal del oscilador local para obtener una segunda señal convertida por reducción de frecuencia;

• un amplificador (6) configurado para multiplicar al menos una de dichas señales convertidas por reducción de frecuencia por un factor precalculado; y

• un sumador (7) configurado para sumar las dos señales resultantes convertidas por reducción de frecuencia para obtener dicha señal de salida.

6. Un circuito de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque dicho amplificador (6) está configurado para multiplicar la primera señal convertida por reducción de frecuencia por un factor de √3.

7. Un circuito de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque dicho amplificador (6) está configurado para multiplicar la segunda señal convertida por reducción de frecuencia por un factor de 1/√3.

8. Un circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el oscilador para generar la segunda señal (OL2) del oscilador local y el segundo mezclador (5; 8; 9;) están configurados para generar dos señales separadas de onda cuadrada que tengan respectivamente una primera y una segunda polaridades y mezclar la señal de entrada con cada una de las señales separadas de onda cuadrada.