技术领域
[0001] 本公开涉及无线区域网络，特别涉及一种支持多频段的无线区域网络收发器及其方法。
背景技术
[0002] 无线区域网络(Wireless Local Area Networks，无线局域网，WLAN)是一种用于两个或多个装置的无线分配方法，其使用高频
无线电波并通常包括存取网际网络。现今大多数的无线区域网络是基于IEEE 802.11标准，并且皆可在2.4GHz频段及5GHz频段运行。由于扩展无线区域网络以包括6GHz频段的需求逐渐被重视。因此，期盼能有一种收发器可以支持所有三个频段：2.4GHz频段、5GHz频段及6GHz频段。
发明内容
[0003] 在一些
实施例中，一种无线区域网络收发器包括一天线、一双工器、一第一前端
电路、一第二前端电路、一发射基频电路、一接收基频电路、一数字
信号处理器及一
频率合成器。
[0004] 其中天线用以收发一天线信号。双工器用以多工处理一第一
射频信号及一第二射频信号至天线信号上。第一前端电路依据一发射启动信号，以及基于一第一局部振荡信号，将一第一基频信号升频为第一射频信号或将第一射频信号降频为一第二基频信号。第二前端电路依据发射启动信号，以及基于一第二局部振荡信号，将一第三基频信号升频为第二射频信号或将第二射频信号降频为一第四基频信号。发射基频电路用以接收一第一
数字信号，并依据一频段选择信号以输出第一基频信号及第三基频信号。接收基频电路用以接收第二基频信号及第四基频信号，并依据频段选择信号以输出一第二数字信号。数字
信号处理器用以接收一第一数据及第二数字信号，并输出一第二数据及第一数字信号。频率合成器依据一时钟乘数及一倍频信号以输出第一局部振荡信号及第二局部振荡信号。
[0005] 其中频率合成器包括：一
晶体振荡器、一时钟乘法器单元、一倍频电路、一第一降半频电路及一第二降半频电路。其中
晶体振荡器用以输出一参考时钟。时钟乘法器单元用以接收参考时钟，并依据时钟乘数以输出一第一时钟。倍频电路用以接收第一时钟，并依据倍频信号以输出一第二时钟。第一降半频电路用以接收第二时钟，并输出第一局部振荡信号。第二降半频电路用以接收第一局部振荡信号，并输出第二局部振荡信号。
[0006] 其中第一时钟的频率高于参考时钟的频率，且第一时钟的频率与参考时钟的频率的比值为时钟乘数。当倍频信号为一第一状态时，第二时钟的频率与第一时钟的频率的比值是四分之五。当倍频信号为一第二状态时，第二时钟的频率与第一时钟的频率的比值是二分之三。
[0007] 在一些实施例中，一种无线区域网络收发方法包括以下步骤：利用一晶体振荡器以产生一参考时钟、利用一时钟乘法器单元以产生基于参考时钟的一第一时钟，其中第一时钟的频率高于参考时钟的频率，且第一时钟的频率与参考时钟的频率的比值为一时钟乘数、利用一倍频电路并依据一倍频信号以产生基于第一时钟的一第二时钟，其中当倍频信号为一第一状态时，第二时钟的频率与第一时钟的频率的比值是四分之五，当倍频信号为一第二状态时，第二时钟的频率与第一时钟的频率的比值是二分之三、将第二时钟降半频以产生一第一局部振荡信号、将第一局部振荡信号降半频以产生一第二局部振荡信号、将倍频信号设置为第一状态，并利用第一局部振荡信号于大约4.9GHz至6GHz的
频率范围执行升频及降频、将倍频信号设置为第二状态，并利用第一局部振荡信号于大约6GHz至7.2GHz的频率范围执行升频及降频、以及，将倍频信号设置为第一状态，并利用第二局部振荡信号对包括大约2.4GHz至2.5GHz的频率范围的一射频收发器执行升频及降频。
附图说明
[0008] 图1为本公开一些实施例的无线区域网络收发器的功能方
框图。
[0009] 图2为本公开一些实施例的无线区域网络收发方法的
流程图。
[0010] 符号说明
[0011] 100无线区域网络收发器 101天线
[0013] 121第一发送/接收
开关 122第二发送/接收开关
[0014] FE1第一前端电路 FE2第二前端电路
[0015] TBB发射基频电路 RBB接收基频电路
[0016] 111H高通
滤波器 111L
低通滤波器[0017] 131第一功率
放大器 132第一
低噪声放大器[0018] 133第二
功率放大器 134第二低噪声放大器
[0019] 141第一升频器 142第一降频器
[0020] 143第二升频器 144第二降频器
[0021] 151解多工器 152多工器
[0022] 161第一基频滤波器 162第二基频滤波器
[0023] 171数字模拟转换器 172模拟数字转换器
[0024] 190频率合成器 191晶体振荡器
[0025] 192时钟乘法器单元 193第三降半频电路
[0026] 194第四降半频电路 195多工器
[0028] 198第二降半频电路 199倍频电路
[0029] NM时钟乘数 CFM倍频信号
[0030] FR参考时钟 F1第一时钟
[0031] F2第二时钟 F3第三时钟
[0032] F4第四时钟 F5第五时钟
[0033] O1第一局部振荡信号 O2第二局部振荡信号
[0034] R1第一射频信号 R2第二射频信号
[0035] R3第三射频信号 R4第四射频信号
[0036] R5第五射频信号 R6第六射频信号
[0037] R7第七射频信号 R8第八射频信号
[0038] R9第九射频信号 R10第十射频信号
[0039] B1第一基频信号 B2第二基频信号
[0040] B3第三基频信号 B4第四基频信号
[0041] B5第五基频信号 B6第六基频信号
[0042] B7第七基频信号 B8第八基频信号
[0043] D1第一数字信号 D2第二数字信号
[0044] DT第一数据 DR第二数据
[0045] CTE发射启动信号 CBS频段选择信号
[0046] X天线信号 200流程图
[0047] 210-280步骤
具体实施方式
[0048] 本公开涉及无线区域网络收发器。尽管在
说明书中描述了数个被认为是实施本公开的优选模式，但应理解本公开仍可以诸多方式来实现，且不应限定于下述的特定实施例或实现下述特征的特定方式。在其他情况下，公知细节将不再赘述或讨论以避免模糊本公开重点。
[0049] 本技术领域中技术人员应能理解本公开中所使用的关于通信
电子学的术语及基本概念，例如“天线”、“开关”、“多工器、“解多工器”、“功率放大器”、“低噪声放大器”、“升频器”、“降频器”、“
高通滤波器”、“低通滤波器”、“双工器”、“射频”、“局部振荡器”、“基频”、“混频器”、“晶体振荡器”、“时钟乘法器单元”、“二分频”、“降半频”及“数字信号处理器”。
[0050] 在本公开中，
时钟信号为在一第一电平与一第二电平之间循环切换的周期性
电压信号。
[0051] 图1是依据本公开一些实施例的无线区域网络收发器100的功能方框图。参阅图1，在一些实施例中，无线区域网络收发器100包括：一天线101、一双工器111、一第一前端电路FE1、一第二前端电路FE2、一发射基频电路(Transmitter Baseband Circuit)TBB、一接收基频电路(Receiver Baseband Circuit)RBB、一数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)181及一频率合成器190。
[0052] 其中天线101用以收发一天线信号X，也就是天线101用以提供天线信号X与天线101周围空间之间传递的媒介。双工器111用以多工处理一第一射频信号R1及一第二射频信号R2至天线信号X上。第一前端电路FE1依据一发射启动信号CTE，以及基于一第一局部振荡信号O1，将一第一基频信号B1升频为第一射频信号R1，或将第一射频信号R1降频为第二基频信号B2。第二前端电路FE2依据发射启动信号CTE，以及基于一第二局部振荡信号O2，将一第三基频信号B3升频为第二射频信号R2或将第二射频信号R2降频为一第四基频信号B4。发射基频电路TBB用以接收一第一数字信号D1，并依据一频段选择信号CBS以输出第一基频信号B1及第三基频信号B3。数字信号处理器181用以接收一第一数据DT及第二数字信号D2，并输出一第二数据DR及第一数字信号D1。频率合成器190依据一时钟乘数NM及一倍频信号CFM以输出第一局部振荡信号O1及第二局部振荡信号O2。
[0053] 在一些实施例，无线区域网络收发器100用以支持一2G频段、一5G频段及一6G频段的无线区域网络，其中2G频段大约包括2.4GHz至2.5GHz的频率范围，5G频段大约包括4.9GHz至5.9GHz的频率范围，以及6G频段大约包括5.9GHz至7.2GHz的频率范围。第一前端电路FE1用以支持发送信号及接收信号于5G频段及6G频段，而第二前端电路FE2用以支持发送信号及接收信号于2G频段。发射基频电路TBB和接收基频电路RBB共享所有三个频段(即
2G频段、5G频段及6G频段)。双工器111包括一高通滤波器(High Pass Filter，HPF)111H及一低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)111L。高通滤波器111H用以将天线信号X耦合到第一射频信号R1，低通滤波器111L用以将天线信号X耦合到第二射频信号R2。高通滤波器111H的高通转
角约为4.6GHz，而低通滤波器111L的低通转角约为2.8GHz。对于5G频段或6G频段中的信号，高通滤波器111H可视为
短路，而低通滤波器111L可视为开路，因此天线101有效地耦合于第一前端电路FE1，但是天线101与第二前端电路FE2为隔绝。对于2G频段中的信号，高通滤波器111H可视为开路，而低通滤波器111L可视为短路，因此天线101有效地耦合于第二前端电路FE2，但是天线101与第一前端电路FE1为隔绝。
[0054] 在一些实施例中，第一前端电路FE1包括：一第一发送/接收(transmit/receive，T/R)开关121、一第一功率放大器(power amplifier，PA)131、一第一升频器(up-converter)141、一第一低噪声放大器(low-noise amplifier，LNA)132及一第一降频器
(down-converter)142。其中第一发送/接收开关121依据发射启动信号CTE以多工处理一第三射频信号R3及一第四射频信号R4至第一射频信号R1上。第一功率放大器131用以接收一第五射频信号R5，并输出第三射频信号R3。第一升频器141用以接收第一基频信号B1，并依据第一局部振荡信号O1以输出第五射频信号R5。第一低噪声放大器132用以接收第四射频信号R4，并输出一第六射频信号R6。第一降频器142用以接收第六射频信号R6，并依据第一局部振荡信号O1以输出第二基频信号B2。
[0055] 在一些实施例中，第二前端电路FE2包括：一第二发送/接收开关122、一第二功率放大器133、一第二升频器143、一第二低噪声放大器134及一第二降频器144。其中第二发送/接收开关122依据发射启动信号CTE以多工处理一第七射频信号R7及一第八射频信号R8至第二射频信号R2上。第二功率放大器133用以接收一第九射频信号R9，并输出第七射频信号R7。第二升频器143用以接收第三基频信号B3，并依据第二局部振荡信号O2以输出第九射频信号R9。第二低噪声放大器134用以接收第八射频信号R8，并输出一第十射频信号R10。第二降频器144用以接收第十射频信号R10，并依据第二局部振荡信号O2以输出第四基频信号B4。
[0056] 在一些实施例中，发射基频电路TBB包括：一数字模拟转换器(digital-to-analog converter，DAC)171、一第一基频滤波器(baseband filter，BBF)161及一解多工器151。其中数字模拟转换器171用以接收第一数字信号D1，并输出一第五基频信号B5。第一基频滤波器161用以接收第五基频信号B5，并输出一第六基频信号B6。解多工器151依据频段选择信号CBS以解多工处理第六基频信号B6至第一基频信号B1或第三基频信号B3上。
[0057] 在一些实施例中，接收基频电路RBB包括：一模拟数字转换器(analog-to-digital converter，ADC)172、一第二基频滤波器162及一多工器152。其中模拟数字转换器172用以接收一第七基频信号B7，并输出第二数字信号D2。第二基频滤波器162用以接收一第八基频信号B8，并输出第七基频信号B7。多工器152依据频段选择信号CBS以多工处理第二基频信号B2及第四基频信号B4至第八基频信号B8上。
[0058] 在一些实施例，无线区域网络收发器100是一分时双工(Time Division Duplexing，TDD)收发器。当发射启动信号CTE为0时，无线区域网络收发器100操作于一接收器模式。当发射启动信号CTE为1时，无线区域网络收发器100操作于一发射器模式。当频段选择信号CBS为0时，无线区域网络收发器100支持5G频段及6G频段；当频段选择信号CBS为1时，无线区域网络收发器100支持2G频段。
[0059] 在一些实施例，当发射启动信号CTE为0并且频段选择信号CBS为0时，天线信号X经由高通滤波器111H、第一发送/接收开关121、第一低噪声放大器132、第一降频器142、多工器152、第二基频滤波器162及模拟数字转换器172转换为第二数字信号D2。
[0060] 在一些实施例，当发射启动信号CTE为0并且频段选择信号CBS为1时，天线信号X经由低通滤波器111L、第二发送/接收开关122、第二低噪声放大器134、第二降频器144、多工器152、第二基频滤波器162及模拟数字转换器172转换为第二数字信号D2。
[0061] 在一些实施例，当发射启动信号CTE为1并且频段选择信号CBS为0时，第一数字信号D1经由数字模拟转换器171、第一基频滤波器161、解多工器151、第一升频器141、第一功率放大器131、第一发送/接收开关121及高通滤波器111H转换为天线信号X。
[0062] 在一些实施例，当发射启动信号CTE为1并且频段选择信号CBS为1时，第一数字信号D1经由数字模拟转换器171、第一基频滤波器161、解多工器151、第二升频器143、第二功率放大器133、第二发送/接收开关122及低通滤波器111L转换为天线信号X。
[0063] 承上，第一前端电路FE1、第二前端电路FE2、发射基频电路TBB及接收基频电路RBB还未列出或描述的众所周知的细节，可以通过
现有技术中已知的任何方式实现，在此不再详细说明。
[0064] 在一些实施例，频率合成器190包括：一晶体振荡器(crystal oscillator，XO)191、一时钟乘法器单元(clock multiplier unit，CMU)192、一倍频电路(frequency
multiplying circuit)199、一第一降半频电路(divide-by-two)电路197及一第二降半频电路198。其中晶体振荡器191用以输出一参考时钟FR。时钟乘法器单元192用以接收参考时钟FR，并依据时钟乘数NM以输出一第一时钟F1。倍频电路199用以接收第一时钟F1，并依据倍频信号CFM以输出一第二时钟F2。第一降半频电路197用以接收第二时钟F2，并输出第一局部振荡信号O1。第二降半频电路198用以接收第一局部振荡信号O1，并输出第二局部振荡信号O2。
[0065] 在一些实施例，倍频电路199包括一第三降半频电路193、一第四降半频电路194、一多工器195及一混频器196。其中第三降半频电路193用以接收第一时钟F1，并输出一第三时钟F3。第四降半频电路194用以接收第三时钟F3，并输出一第四时钟F4。多工器195用以选择第三时钟F3或第四时钟F4，并依据倍频信号CFM以输出一第五时钟F5。混频器196用以接收第一时钟F1和第五时钟F5，并输出第二时钟F2。
[0066] 在一些实施例，假设参考时钟FR、第一时钟F1、第二时钟F2、第三时钟F3、第四时钟F4、第五时钟F5、第一局部振荡信号O1及第二局部振荡信号O2的频率，分别为参考时钟的频率fR、第一时钟的频率f1、第二时钟的频率f2、第三时钟的频率f3、第四时钟的频率f4、第五时钟的频率f5、第一局部振荡信号的频率fLO1及第二局部振荡信号的频率fLO2。
[0067] 时钟乘法器单元192用以执行时钟倍增的功能，因此第一时钟的频率f1高于参考时钟的频率fR，且第一时钟的频率f1与参考时钟的频率fR的比值为时钟乘数NM，即：
[0068] f1＝NM·fR 式(1)
[0069] 第三降半频电路193使第三时钟的频率f3为第一时钟的频率f1的一半，即：
[0070] f3＝f1/2 式(2)
[0071] 第四降半频电路194使第四时钟的频率f4为第三时钟的频率f3的一半，即：
[0072] f4＝f3/2 式(3)
[0073] 当倍频信号CFM为1，多工器195使第五时钟的频率f5为第四时钟的频率f4。当倍频信号CFM为0，多工器195使得第五时钟的频率f5为第三时钟的频率f3，即：
[0074]
[0075] 混频器196使第二时钟的频率f2为第一时钟的频率f1及第五时钟的频率f5的和，即：
[0076] f2＝f1+f5 式(5)
[0077] 第一降半频电路197使第一局部振荡信号的频率fLO1为第二时钟的频率f2的一半，即：
[0078] fL01＝f2/2 式(6)
[0079] 第四降半频电路194使第二局部振荡信号的频率fLO2为第一局部振荡信号的频率fLO1的一半，即：
[0080] fLO2＝fLO1/2 式(7)
[0081] 从式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)及式(7)可导出以下两个等式：
[0082]
[0083]
[0084] 在一个实施例中，时钟乘法器单元192为一
锁相回路。而晶体振荡器191及时钟乘法器单元192还未列出或描述的众所周知的细节，可以通过现有技术中已知的任何方式实现，在此不再详细说明。
[0085] 在一些实施例，参考时钟的频率fR为80MHz。第一前端电路FE1使用第一局部振荡信号O1以执行升频及降频于5G频段及6G频段，其中5G频段大约包括4.9GHz至5.9GHz的频率范围，及6G频段大约包括5.9GHz至7.2GHz的频率范围。因此，第一局部振荡信号的频率fLO1需要是可调变的，并能够包括大约4.9GHz至7.2GHz的频率范围。而时钟乘数NM及倍频信号CFM的值是依据第一局部振荡信号的频率fLO1的值来设置，如下表所示：
[0086]第一局部振荡信号的频率fLO1 4.9GHz～6GHz 6GHz～7.2GHz
倍频信号CFM 1 0
时钟乘数NM 98～120 100～120
第一时钟的频率f1 7.84GHz～9.6GHz 8GHz～9.6GHz
[0087] 在一些实施例中，虽然第一局部振荡信号的频率fLO1包括4.9GHz至6GHz的频率范围，且变动范围约为38％。但第一时钟的频率f1仅需要包括7.84GHz至9.6GHz的频率范围，且变动范围约为20％。因此，倍频电路199有效地扩展时钟乘法器单元192的频率范围。
[0088] 在一些实施例中，第二前端电路FE2使用第二局部振荡信号O2以执行升频及降频于2G频段，其中2G频段大约包括2.4GHz至2.5GHz的频率范围。而时钟乘数NM及倍频信号CFM的值是依据第二局部振荡信号的频率fLO2的值来设置，如下表所示：
[0089]第二局部振荡信号的频率fLO2 2.4GHz～2.5Hz
倍频信号CFM 1
时钟乘数NM 96～100
第一时钟的频率f1 7.68GHz～8GHz
[0090] 在一些实施例，为了支持所有三个频段(即2G频段、5G频段及6G频段)，第一时钟的频率f1需要包括7.68GHz至9.6GHz的频率范围，且变动范围约为22％。
[0091] 在一些实施例中，图1的功能方框中还未列出或描述的众所周知的细节，可以通过现有技术中已知的任何方式实现，在此不再详细说明。例如，各个第一局部振荡信号O1及第二局部振荡信号O2是四相信号，其中四相信号包括0°
相位、90°相位、180°相位和270°相位。而各个第一基频滤波器161、第二基频滤波器162、数字模拟转换器171及模拟数字转换器
172中包括两个并行的分支，其中包括同相分支和
正交分支。
[0092] 图2为本公开一些实施例的无线区域网络收发方法的流程图200。参阅图2，在一些实施例中，一种无线区域网络收发方法包括以下步骤：利用晶体振荡器191以产生参考时钟FR(步骤210)；利用时钟乘法器单元192以产生基于参考时钟FR的第一时钟F1，其中第一时钟的频率f1高于参考时钟的频率fR，且第一时钟的频率f1与参考时钟的频率fR的比值为一时钟乘数NM(步骤220)；利用倍频电路199并依据倍频信号CFM以产生基于第一时钟F1的第二时钟F2，其中当倍频信号CFM为第一状态时，第二时钟的频率f2与第一时钟的频率f1的比值是四分之五，当倍频信号CFM为第二状态时，第二时钟的频率f2与第一时钟的频率f1的比值是二分之三(步骤230)；将第二时钟F2降半频以产生第一局部振荡信号O1(步骤240)；将第一局部振荡信号O1降半频以产生第二局部振荡信号O2(步骤250)；将倍频信号CFM设置为第一状态，并利用第一局部振荡信号O1在大约4.9GHz至6GHz的频率范围执行升频及降频(步骤260)；将倍频信号CFM设置为第二状态，并利用第一局部振荡信号O1在大约6GHz至7.2GHz的频率范围执行升频及降频(步骤270)；将倍频信号CFM设置为第一状态，并利用第二局部振荡信号O2对包括大约2.4GHz至2.5GHz的频率范围的一射频收发器执行升频及降频(步骤280)。
[0093] 虽然本公开的技术内容已经以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的构思所作些许的变动与润饰，皆应涵盖于本公开的范围内，因此本公开的
专利保护范围当视
权利要求所界定者为准。
