[發明專利]一種基于同相I和正交Q支路電流復用的射頻收發機

有效

• 申請號: 201310529687.3
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103546187A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 李智群;王曾祺;王歡;王志功
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及低功耗射頻無線通信系統，尤其涉及一種基于同相和正交(I和Q)支路電流復用的射頻收發機，可以應用于無線局域網（WLAN）、無線傳感網（WSN）、全球定位系統（GPS）、射頻識別系統（RFID）、藍牙系統（Bluetooth）、移動數字電視（CMMB，TMMB）等射頻收發芯片中。

背景技術

近年來，低功耗成為無線通信系統發展的重要趨勢之一，而低功耗射頻收發機的設計是實現低功耗無線通信系統的關鍵所在。從國內外對低功耗射頻收發機的研究發展狀況來看，實現低功耗射頻收發機需要在收發機的系統架構和電路模塊這兩個層次上進行研究與創新。因此，設計一種低功耗的射頻收發機架構具有較為廣泛的應用前景和應用價值。

電流復用是低功耗射頻收發機設計過程中常用的一種技術手段，最主要原因是業界對于電流復用技術已有廣泛的研究與報道，各研究機構的流片結果也證明了電流復用技術在降低電路功耗方面的有效性與可行性。但是在傳統的低功耗射頻收發架構中，電流復用技術往往被運用于不同功能的模塊之間。例如低噪聲放大器、混頻器和壓控振蕩器復用偏置電流的LMV架構，低噪聲放大器與混頻器復用偏置電流的Blixer架構等等。這些傳統的低功耗射頻收發機架構具有以下缺點：

第一是電路復雜，設計難度大。傳統的低功耗射頻收發機主要是在不同功能的模塊之間實現電流復用，不同功能模塊的電路結構差異會很大，所需要的偏置電流也不同。因此，在不同功能模塊之間實現偏置電流的復用往往需要設計額外的偏置電路，這就增加了電路的復雜性。此外，在不同功能模塊之間運用電流復用技術時往往需要對原有的模塊電路進行較大的改動，甚至重新設計，這增大了電路的設計難度。

第二是模塊之間隔離度差，信號干擾問題嚴重。由于不同功能的模塊復用了同一偏置電流，模塊之間存在信號的饋通問題。尤其是壓控振蕩器、功率放大器等工作在大信號狀態下的模塊，其偏置電流中除了直流分量外，還存在大量的信號分量。這樣的偏置電流勢必會干擾其他模塊的正常工作。

第三是需要片外元件，不利于單片集成。為了降低各模塊間的相互干擾，在模塊之間需要并聯交流旁路電容對偏置電流進行濾波。對于低頻交流信號，所需要的電容會很大，不利于片上集成。而對于高頻信號，由于電容具有自諧振頻率的特點，一般需要多個不同參數的電容來對不同頻段的信號進行濾波，同樣不利于單片集成。而一旦采用片外元件勢必會帶來芯片引腳增多，應用成本上升等問題。

發明內容

本發明的目的是為克服傳統的采用電流復用技術的低功耗射頻收發機的不足，提出了一種基于同相和正交(I和Q)支路電流復用的射頻收發機，可以大幅降低射頻收發機的功耗，同時具有電路結構簡單、模塊之間隔離度好、適合單片集成等優點。

本發明采取的技術方案如下：一種基于同相I和正交Q支路電流復用的射頻收發機，在射頻收發機的接收鏈路及發射鏈路中，均設有I和Q兩條支路，在接收鏈路中的I和Q兩條支路上，均設有下變頻混頻器、帶通濾波器、可編程增益放大器；在發射鏈路中的I和Q兩條支路上，均設有低通濾波器和上變頻混頻器；在接收鏈路中，低噪聲放大器對從天線接收到的射頻信號進行放大，I和Q兩條支路的下變頻混頻器將低噪聲放大器輸出的射頻信號下變頻到中頻頻段，帶通濾波器對下變頻混頻器輸出的中頻信號進行信道濾波，最后可編程增益放大器對帶通濾波器輸出的I、Q中頻信號進一步放大以滿足基帶要求；在發射鏈路中，I和Q兩條支路的低通濾波器對基帶輸出的信號進行濾波，濾除高頻信號，上變頻混頻將低通濾波器輸出的基帶信號直接上變頻到射頻頻段，最后功率放大器對上變頻混頻器輸出的I、Q射頻信號進行功率放大并通過天線發射出去；

其特征在于：在發射和接收鏈路中，將I和Q兩條支路上相同功能的電路模塊在電源與地之間層疊來復用偏置電流，以大幅降低系統的功耗，I和Q兩條支路上的所有電路模塊均采用全差分電路結構，其中：