[發(fā)明專利]一種帶數(shù)字輔助電路的射頻接收前端

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710506929.5
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107222227B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆旭;楊璐;張吉利;林福江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04B1/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒

本發(fā)明公開了一種帶數(shù)字輔助電路的射頻接收前端，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換增益和輸入匹配的編程可調(diào)節(jié)。該帶數(shù)字輔助電路的射頻接收前端包括主跨導(dǎo)模塊(1)、跨導(dǎo)增強模塊(2)、匹配補償模塊(3)、開關(guān)管及負(fù)載模塊(4)和數(shù)字輔助模塊(5)。本發(fā)明在主跨導(dǎo)模塊上加入跨導(dǎo)增強模塊和匹配補償模塊，兩者分別用來提升總轉(zhuǎn)換增益和實現(xiàn)輸入匹配補償。并引入數(shù)字輔助模塊，用于射頻前端在不同工作狀態(tài)需求下，對跨導(dǎo)增強模塊和匹配補償模塊進行動態(tài)偏置。從而動態(tài)控制射頻接收前端跨導(dǎo)增強量和匹配補償量，來實現(xiàn)射頻接收前端的轉(zhuǎn)換增益和輸入匹配編程可調(diào)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易集成，占用芯片面積小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶數(shù)字輔助電路的射頻接收前端，具有寬帶、增益編程可調(diào)和低功耗的特點。

背景技術(shù)

近幾十年間，無線通信技術(shù)得到了蓬勃的發(fā)展。現(xiàn)代通信設(shè)備主要由發(fā)射機、接收機、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)字基帶電路構(gòu)成。射頻接收前端作為接收機的核心電路，起到對天線接收的信號預(yù)處理的作用，對整個接收機的性能起決定性影響。為了實現(xiàn)通信設(shè)備的功能集成和多模多帶的工作方式，射頻接收前端必須能夠工作在多種通信協(xié)議下。且因不同通信協(xié)議所要求的增益和工作頻段都不相同，這就需要一種多頻帶增益可調(diào)的射頻接收前端。另外由于接收前端直接與天線相連，輸入匹配性也是一項需要重點考慮的設(shè)計參數(shù)。一種常見寬帶增益可調(diào)的射頻接收前端采用并聯(lián)多個主跨導(dǎo)放大管，通過開啟和關(guān)斷一部分跨導(dǎo)管，來改變總跨導(dǎo)，從而實現(xiàn)增益可調(diào)(參見B.Razavi,T.Aytur,C.Lam,et al,A UWBCMOS Transceiver,IEEE journal of solid-state circuits,vol.40,no.12,pp.2555-2562,Dec.2005.)。該方法結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。但主要的缺點為增益調(diào)節(jié)范圍小，增益量的可選擇度單一；且由于有部分跨導(dǎo)管關(guān)閉，導(dǎo)致電路有冗余器件。為了解決這些問題，數(shù)字輔助電路被引入射頻前端單元中。一種常見的數(shù)字輔助的混頻器(參見S.Mondal,J.Xu andC.E.Saavedra,Digitally assisted CMOS mixer with tight conversion-gainflatness,Electronics Letters,vol.51,no.25,pp.2119-2121,Dec.2015.)，通過數(shù)字輔助電路儲存特定頻率下電路實現(xiàn)特定增益時的工作狀態(tài)，以達到動態(tài)偏置電路，來實現(xiàn)寬帶增益可調(diào)。該方法實現(xiàn)了高增益調(diào)節(jié)靈活性和寬帶增益平坦度。但該方法僅被應(yīng)用于混頻器中，因為沒有考慮輸入匹配的影響，不能直接作為射頻接收前端使用。只能在前級加入低噪聲放大器單元，來實現(xiàn)與天線的阻抗匹配，從而增加了電路的復(fù)雜性和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種帶數(shù)字輔助電路的射頻接收前端。通過引進數(shù)字輔助電路，實現(xiàn)射頻接收前端增益和輸入匹配編程可調(diào)。本發(fā)明在射頻前端的主跨導(dǎo)模塊上引入了跨導(dǎo)增強電路和輸入匹配補償電路，并通過數(shù)字輔助電路對特定頻率、特定增益下的跨導(dǎo)增強量和匹配補償量進行精確控制，實現(xiàn)了所設(shè)計射頻接收前端的輸入匹配和增益可編程靈活調(diào)節(jié)的特性。其主要優(yōu)點在于增益調(diào)整的精度高、可調(diào)范圍大、輸入匹配良好等。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)，工作穩(wěn)定，占用芯片面積較小。該射頻接收前端可以用于LTE、BLE、5G移動通信和UWB等系統(tǒng)中。

為此，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種帶數(shù)字輔助電路的射頻接收前端，包括主跨導(dǎo)模塊、跨導(dǎo)增強模塊、匹配補償模塊、開關(guān)管及負(fù)載模塊和數(shù)字輔助模塊，實現(xiàn)了射頻接收前端增益和輸入匹配編程可調(diào)節(jié)，其中：

1.主跨導(dǎo)模塊由NMOS放大管NM1、NM2以及電阻R₁、R₂構(gòu)成，將輸入射頻電壓信號轉(zhuǎn)換為射頻電流信號，并提供跨導(dǎo)增益和輸入阻抗。差分輸入信號V_in+、V_in-交流耦合接入NM1和NM2的源端，R₁連接NM1的源端和GND，電阻R₂連接NM2的源端和GND，用來為主跨導(dǎo)管提供直流偏置。