Método y aparato para modulación.

Un circuito de modulación para su uso en un transmisor de radiofrecuencia,

comprendiendo el citado circuito de modulación:

un circuito de oscilador local (12) configurado para generar pares diferenciales de señales de oscilador local en fase y en cuadratura a una frecuencia deseada; y

un modulador (14) que comprende

un circuito de etapa de transconductancia (18) para recibir pares diferenciales de señales de banda de base en fase y en cuadratura y generar correspondientes señales de corriente;

un circuito de etapa de mezclador (20) que comprende transistores de conmutación para recibir los pares diferenciales de señales de oscilador local en fase y en cuadratura; donde

el circuito de etapa de mezclador (20) comprende un mezclador en fase doblemente equilibrado y un mezclador en cuadratura doblemente equilibrado; y

las salidas del mezclador en fase y del mezclador en cuadratura están combinadas para generar una única señal modulada diferencial

caracterizado porque

los transistores de conmutación (M2, M3, M5, M6, M8, M9, M11, M12) del circuito de etapa de mezclador (20) están dispuestos para ser accionados por los pares diferenciales de señales de oscilador local en fase y de fase en cuadratura (LOIp, LOIn, LOQp, LOQn) con un ciclo de trabajo del o aproximadamente del veinticinco por ciento para convertir a una frecuencia superior las correspondientes señales de corriente.

Método y aparato para modulación ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general a la modulación de señal, tal como para la generación de señales de radiofrecuencia, y se refiere en particular a formas de onda de modulación y a sus circuitos de modulación correspondientes

Los transmisores utilizados en dispositivos y sistemas de comunicación emplean comúnmente circuitos de modulación para convertir a una frecuencia mayor señales de información de banda de base a una frecuencia (de portadora) deseada. Más particularmente, tales dispositivos y sistemas imponen información de transmisión sobre señales portadoras, que habitualmente se generan a frecuencias del canal de transmisión deseadas o asignadas, modulando fase, frecuencia, amplitud, o alguna combinación de las mismas, de la señal portadora, de acuerdo con una o más señales de información de banda de base que representan la información de transmisión deseada.

La modulación en cuadratura, también denominada modulación "IQ", utiliza dos señales portadoras, una portadora en fase y una portadora en cuadratura que está desfasada de la portadora en fase 9 grados. Las dos portadoras generalmente son moduladas mediante correspondientes señales de información de banda de base en fase y en cuadratura, y a continuación combinadas para amplificación y transmisión sobre un canal de comunicación. La modulación IQ encuentra un amplio uso en una variedad de sistemas de comunicación inalámbricos, tales como en redes de comunicación celulares basadas en Acceso Múltiple por División de Código de Banda Extendida (WCDMA -Wideband Code División Múltiple Access, en inglés) o en los estándares de cdma2.

El documento WO 95/1136 A1 describe un oscilador local compacto. Circuitos de banda lateral única están configurados para producir señales en cuadratura con un alto grado de precisión de manera que se generan dos señales de igual amplitud que tienen una precisa diferencia de fase de 9°. La precisión de red está substancialmente no afectada por desequilibrios de fase o de amplitud dentro de o introducidos en la red.

El documento US 25/25586 A1 describe un modulador de frecuencia sub-armónica de orden 2N y un transmisor de conversión directa que utiliza los mismos. El transmisor de conversión directa incluye una unidad de modulación digital, una unidad de conversión D/A, una unidad de corrección de DC y de filtro de paso bajo, un oscilador local, una unidad de generación de señal en polifase, una unidad de modulación de frecuencia l/Q sub-armónica de orden 2N, una unidad de amplificación de potencia y una antena. La unidad de modulación digital modula digitalmente una señal de banda de base y a continuación produce las señales de las componentes I y Q. La unidad de conversión D/A convierte las señales de las componentes I y Q en señales de componentes I y Q analógicas. La unidad de corrección de DC y de filtro de paso bajo ajusta las interfaces de DC de las señales de las componentes I y Q analógicas, pasa las componentes de baja frecuencia de las señales de las componentes I y Q analógicas y genera las componentes I y Q de una señal de banda de base. El oscilador local genera una señal de onda sinusoidal con una frecuencia de FTX/2N. La unidad de generación de señal de polifase genera una señal de polifase con 2N+1 fases. La unidad de modulación de frecuencia mezcla las componentes I y Q con la señal de polifase con 2N+1 fases para generar una señal de salida con una frecuencia de FTX. La unidad de amplificación de potencia amplifica la salida de la unidad de modulación de frecuencia hasta un nivel requerido. La antena radia la señal de salida de la unidad de amplificación de potencia.

Ejemplos de las operaciones de mezcla y modulación pueden encontrarse, por ejemplo, en el documento U.S. 6.711.397 B1 de Petrov, en el que un oscilador local proporciona formas de onda de ciclo de trabajo del 25% para su uso en la conversión del receptor a una frecuencia menor. Puede hacerse referencia al documento U.S. 25/23943 como otro ejemplo de conversión a una frecuencia menor con osciladores locales de ciclo de trabajo del 25%. Además, en un ejemplo de conversión a una frecuencia mayor, el documento U.S. 6.385.439 B1 de Hellberg utiliza formas de onda de oscilador de ciclo de trabajo del 25% en un mezclador de conversión a una frecuencia mayor aparentemente con énfasis en la linealidad y la constancia en la carga.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con los métodos y aparato descritos en esta memoria, una realización de un circuito de modulación comprende un circuito de oscilador local configurado para generar una o más señales de oscilador local a una frecuencia deseada y con un ciclo de trabajo aproximadamente del veinticinco por ciento, y un modulador configurado para generar una o más señales moduladas en respuesta a las una o más señales de oscilador local y a las una o más señales de información de banda de base. El circuito de modulación puede ser utilizado, por ejemplo, en un dispositivo de comunicación inalámbrico, tal como un radioteléfono celular.

En una realización, el modulador comprende un circuito de etapa de transconductancia configurado para generar una o más señales de corriente en respuesta a las una o más señales de información de banda de base, y un circuito de etapa de mezclador configurado para generar una o más señales de salida del mezclador en respuesta a las una o más señales de corriente y a las una o más señales del oscilador local. En otra realización, el circuito de etapa de mezclador y el circuito de etapa de transconductancia son efectivamente combinados. La configuración del

modulador resultante ofrece varias ventajas, que, a modo de ejemplo no limitativo, incluyen requisitos de menor amplitud de activación y mayor impulso de tensión de salida.

Una realización del circuito de mezcla y de transconductancia combinadas anteriormente descrito incluye un circuito de transistor para cada señal de información de banda de base que sirve como una entrada de modulación al modulador. Cada uno de tales circuitos de transistor comprende un primer transistor accionado por la señal de información de banda de base y, que acopla un nodo de salida de modulador a un correspondiente elemento de transconductancia, y un segundo transistor accionado por una de las una o más señales de oscilador local y que acopla el correspondiente elemento de transconductancia a una tierra de señal o nodo de referencia.

Con estas variaciones de modulador en mente, una realización de un método de mejorar la operación del modulador se basa en generar señales de oscilador local en un ciclo de trabajo del o aproximadamente del 25%. Un método tal comprende generar una o más señales de oscilador local a la frecuencia deseada y con un ciclo de trabajo del o aproximadamente del veinticinco por ciento, y accionar las correspondientes entradas de oscilador local de un modulador con las una o más señales de oscilador local. El modulador puede emplear circuitos de etapa de transconductancia y de mezcla separadas, o puede emplear un circuito de etapa de mezcla y de transconductancia combinadas.

Por supuesto, la presente Invención no está limitada a las características y ventajas anteriores. Características y ventajas adicionales resultarán evidentes para los expertos en la materia con la lectura de la descripción detallada, y a la vista de los dibujos que se acompañan.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un diagrama de bloques de una realización de un circuito de modulación.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de una realización del modulador ilustrado en el modulación de la Figura 1,

La Figura 3 es un grupo de formas de onda que ¡lustran las señales de oscilador local, las información de banda de base y la señal de salida modulada de la Figura 2, por ejemplo,

La Figura 4 es un gráfico de forma de onda que ilustra una realización de la generación de oscilador local que tienen un ciclo de trabajo del veinticinco por ciento.

La Figura 5 es un gráfico que relaciona el ciclo de trabajo de la señal de oscilador local con la señal a ruido.

La Figura 6 es un diagrama esquemático de otra realización del modulador ilustrado en el

modulación de la Figura 1.

La Figura 7 es un grupo de formas de onda que ¡lustran las señales de oscilador local, las información de banda de base y la señal de salida modulada de la Figura 6, por ejemplo.

La Figura 8 es un diagrama esquemático de otra realización del modulador ilustrado en el modulación de la Figura 1.

La Figura 9 es un diagrama de bloques de una realización de un dispositivo de comunicación... [Seguir leyendo]

1. Un circuito de modulación para su uso en un transmisor de radiofrecuencia, comprendiendo el citado circuito de modulación:

un circuito de oscilador local (12) configurado para generar pares diferenciales de señales de oscilador local en fase y en cuadratura a una frecuencia deseada; y un modulador (14) que comprende

un circuito de etapa de transconductancia (18) para recibir pares diferenciales de señales de banda de base en fase y en cuadratura y generar correspondientes señales de corriente;

un circuito de etapa de mezclador (2) que comprende transistores de conmutación para recibir los pares diferenciales de señales de oscilador local en fase y en cuadratura; donde

el circuito de etapa de mezclador (2) comprende un mezclador en fase doblemente equilibrado y un mezclador en cuadratura doblemente equilibrado; y

las salidas del mezclador en fase y del mezclador en cuadratura están combinadas para generar una única señal modulada diferencial caracterizado porque

los transistores de conmutación (M2, M3, M5, M6, M8, M9, M11, M12) del circuito de etapa de mezclador (2) están dispuestos para ser accionados por los pares diferenciales de señales de oscilador local en fase y de fase en cuadratura (LOIp, LOIn, LOQp, LOQn) con un ciclo de trabajo del o aproximadamente del veinticinco por ciento para convertir a una frecuencia superior las correspondientes señales de corriente.

2. El circuito de modulación de la reivindicación 1, en el que el mezclador en fase doblemente equilibrado comprende dos pares de transistores de conmutación (M2/M3; M5/M6); el mezclador de fase en cuadratura doblemente equilibrado comprende otros dos pares de transistores de conmutación (M8, M9; M11, M12); el circuito de etapa de transconductancia comprende cuatro transistores de transconductancia (M1; M4; M7; M1), cada uno conectado en serie con un elemento de transconductancia (R1/R2/R3/R4); y en el que cada par de transistores de conmutación está conectado sobre cada transistor de transconductancia correspondiente; y las salidas de los cuatro pares de transistores de conmutación están combinadas para generar la única señal modulada diferencial.

3. El circuito de modulación de la reivindicación 2, en el que el circuito de oscilador local está configurado para generar los diferentes pares de señales de oscilador local en fase y de fase en cuadratura a una amplitud correspondiente a un nivel de tensión por encima de una tensión de encendido de umbral de los transistores de conmutación mediante una cantidad deseada según se referencia a una tierra de señal.

4. Un dispositivo de comunicación inalámbrico que incluye el circuito de modulación de una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3.

5. Un circuito de modulación para su uso en un transmisor de radiofrecuencia, comprendiendo el citado circuito de modulación:

un circuito de oscilador local (12) configurado para generar señales de oscilador local (LOlp/LOIn; LOQp/LOQn) a una frecuencia deseada;

un modulador (14) que tiene entradas de señal de modulación para recibir señales de información de banda de base (Vlp/VIn; VQp/VQn) y entradas de oscilador local para recibir las señales del oscilador local; caracterizado porque

el modulador (14) es un circuito de etapa de mezclador y de transconductancia combinados (28) que comprende:

cuatro pares de transistores de transconductancia (M14/M16; M18/M2; M22/M28; M24/M26), en los que las puertas de los transistores de transconductancia están acopladas a las entradas de la señal de modulación para recibir las señales de información de banda de base, y cada transistor de transconductancia está conectado en serie a un extremo de un elemento de transconductancia (R6 - R13);

cuatro pares de transistores de conmutación (M15/M17; M19/M21; M23/M25; M27/M29), en los que las puertas de los transistores de conmutación están acopladas a las entradas del oscilador local y dispuestas para ser activadas por las señales del oscilador local con un ciclo de trabajo del o aproximadamente del veinticinco por ciento, y cada transistor de conmutación está conectado en serie al otro extremo del elemento de transconductancia (R6 - R13); y en el que

las salidas de los cuatro pares de transistores de transconductancia están combinadas para generar una señal modulada diferencial.

6. Un circuito de modulación para su uso en un transmisor de radiofrecuencia, comprendiendo el citado circuito de modulación:

un circuito de oscilador local (12) configurado para generar señales de oscilador local (LOlp/LOIn; LOQp/LOQn) a una frecuencia deseada;

un modulador (14) que tiene entradas de señal de modulación para recibir señales de información de banda de base (VIpA/ln; VQpA/Qn) y entradas de oscilador local para recibir las señales del oscilador local;

caracterizado porque

el modulador (14) es un circuito de etapa de mezclador y de transconductancia combinados (4) que comprende:

cuatro transistores de transconductancia (M3; M32; M34; M36), cada uno conectado en serie a un extremo de un elemento de transconductancia (R15 - R18), en los que las puertas de los transistores de transconductancia están acopladas a las entradas de la señal de modulación para recibir las señales de información de banda de base;

cuatro transistores de conmutación (M31; M33; M35; M37), cada uno conectado en serie a otro extremo del elemento de transconductancia; en los que las puertas de los transistores de conmutación están acopladas a las entradas del oscilador local y dispuestas para ser activadas por las señales del oscilador local con un ciclo de trabajo del o aproximadamente del veinticinco por ciento; y en los que, las salidas de los cuatro transistores de transconductancia están combinadas para generar una señal modulada de un solo extremo.

7. El circuito de modulación de la reivindicación 5 ó 6, en el que las señales de Información de banda de base

comprenden diferentes pares de señales de información de banda de base en fase y en cuadratura; y las señales del oscilador local comprenden pares diferenciales de señales de oscilador local en fase y de fase en cuadratura.

8. Un dispositivo de comunicación Inalámbrico que incluye el circuito de modulación de la reivindicación 5 ó 6.