[發明專利]一種高線性度正交調制器射頻集成電路

無效

• 申請號: 201310086136.4
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103166902A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李奚鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州朗寬電子技術有限公司
• 主分類號: H04L27/36
• 分類號: H04L27/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種射頻集成電路，尤其涉及一種正交調制器射頻集成電路。

背景技術

射頻集成電路廣泛應用于各個領域如工業控制、軍事技術、消費電子、汽車電子等，而互聯網技術已非常普及，根據人們日常生活和工作的需要，無線網絡的應用越來越受到大家的關注，無線局域網WLAN的相關技術正日新月異的發展，而WLAN的硬件技術主要體現在射頻收發機上，其中所用的正交調制技術就是一項極具挑戰性的研究。

發明內容

本發明要解決的技術問題是在一定的系統功耗制約下，采用一種高線性度的電路結構來實現WLAN射頻發射機中所用的正交調制器。該電路采用一定的集成電路工藝（中芯國際0.18????????????????????????????????????????????????m?RF?CMOS工藝）實現。

本發明正交調制器射頻集成電路，其特征在于包括高線性度混頻器核、共用負載電路、前置四分頻器模塊和共模反饋電路，其中混頻器核是整個電路的核心，采用一種新型的結構來提升系統的變頻線性度；前置四分頻器主要產生嚴格的正交差分本振信號；共模反饋電路包括共模電位取出電路和誤差運放。本發明通過同相和正交兩路混頻輸出信號以電流方式在共用負載電路上進行疊加，產生高鏡象抑制度的單邊帶射頻信號，通過輸出共模反饋電路控制輸出差分信號的直流工作點，使得本模塊易于和射頻發射機前端模塊進行接口。

本發明把基帶信號（帶寬10MHz）通過正交調制變頻到1GHz載頻附近，其中由于所適用的WLAN系統在基帶采用OFDM的數字調制技術，對射頻發射機的線性度要求較高，因此本發明提出一種新型電路結構能達到較高的線性度，在滿足WLAN系統要求的基礎上也保留了足夠的裕量。

附圖說明

圖1：本發明結構框圖；

圖2：本發明電路原理圖；

圖3：本發明芯片版圖。

具體工作方式

如圖1所示。一種正交調制器射頻集成電路，其特征在于包括高線性度混頻器核、共用負載電路、前置四分頻器模塊和共模反饋電路，其中混頻器核是整個電路的核心，采用一種新型的結構來提升系統的變頻線性度；前置四分頻器主要產生嚴格的正交差分本振信號；共模反饋電路包括共模電位取出電路和誤差運放。本發明通過同相和正交兩路混頻輸出信號以電流方式在共用負載電路上進行疊加，產生高鏡象抑制度的單邊帶射頻信號，通過輸出共模反饋電路控制輸出差分信號的直流工作點，使得本模塊易于和射頻發射機前端模塊進行接口。

先介紹本發明的調制器模塊的輸入輸出接口，參考圖1和圖2所示，

傳統的調制器以吉爾伯特單元為核心，輸入加以預處理電路來提高線性度。但這樣的結構過于復雜，且對線性度的改善也非常有限。如果在此基礎上再加上電流注入等技術會進一步擴大電路的規模，另一方面功耗也會成為問題。

本設計中采用了一種新型的電路結構來完成調制。如圖2所示，這種結構充分利用了MOS器件的平方律特性和交叉耦合的概念，其中，PMOS管M₅~M₈構成輸入級，將輸入信號分別跟隨到M₁~M₄的源級，這樣的輸入級電路可以有效地避免M₁~M₄源級的低輸入阻抗對輸入信號產生的負載效應。這樣可以等效地認為本振信號和基帶輸入信號分別加在了M₁~M₄的柵極和源級，假使

它們都能工作在飽和區，那么根據MOS管的跨導特性，會在它們的漏級產生一組電流，如式（1）所示，

??????（1）

其中，，則I路通道對中頻電流的貢獻就可以表示為式（2）：

??????????????????????????（2）

可以看出，電路理論上嚴格實現了對輸入信號的調制，調制的線性度可以達到很大。

圖3為本發明的芯片版圖，因為版圖提參后會引入相當的寄生電阻和關鍵的寄生電容。因此版圖的設計需要考慮到這些非理想的因素，由于電路全差分結構，可以盡量對稱走線以減小射頻EMC干擾；連線盡量短，減小寄生參數的作用；模擬與數字部分分開，作好隔離，特別是模擬電源和數字電源在芯片內部要分開提供；高精度運算放大器、電流鏡和相關比例電阻（共模電平取出電路）等相關器件需要作好匹配，以減小Mismatch和Offset產生的不利影響，避免惡化電路的特性指標；在芯片空余地方加電源地的濾波電容可有效改善模塊內部的電磁兼容性能。

從仿真的輸出波形看電路有效實現了調制、變頻的功能，而且實現了低電壓、低功耗的射頻電路設計。從諧波仿真來看，電路的輸入增益壓縮點比較高，實現了高線性度，增益適當，需要前端射頻功放進行補償。?