一種接收機前端電路制造技術

本發明專利技術涉及一種接收機前端電路，包括全差分低噪聲跨導放大級模塊、25％占空比的開關混頻級模塊和跨阻放大級模塊；所述全差分低噪聲跨導放大級模塊，采用源簡并電感共源電路結構，與外部輸入設備連接，接入射頻電壓，將射頻電壓轉化為射頻電流；所述開關混頻級模塊，與全差分低噪聲跨導放大級模塊連接，接入本振信號，對射頻電流進行無源混頻和濾波，輸出中頻電流；所述跨阻放大級模塊，與開關混頻級模塊連接，通過增益自舉和PMOS管分流將中頻電流轉換為中頻電壓輸出。相對現有技術，本發明專利技術結構簡單，轉換增益高，線性度好，端口隔離度好，低噪聲，高速度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種接收機前端電路。
技術介紹
隨著無線通信技術的不斷發展，手機、全球定位系統和無線寬帶網絡等設備在人們的日常生活中扮演日益重要的角色。對于移動通信的便攜設備，一般采用電池供電，要求在低電壓、低功耗下工作。由于低電壓、低功耗及小體積的需要，發展趨勢是將前端的模擬射頻電路與后端的數字電路集成于一個芯片上。目前數字系統的工作電壓及功耗可以做得非常低，而數字系統的低電壓不適合于模擬射頻電路的工作，因為當模擬射頻電路取與后端同樣大小的電壓時，射頻電路的動態范圍、線性度、工作頻率及增益大大受到限制。這樣就會有前端的射頻電路的工作電壓和功耗與后端的數字電路的工作電壓和功耗不一致的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種接收機前端電路，所要解決的技術問題是：射頻電路的動態范圍、線性度、工作頻率及增益大大受到限制。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種接收機前端電路，包括全差分低噪聲跨導放大級模塊、25％占空比的開關混頻級模塊和跨阻放大級模塊；所述全差分低噪聲跨導放大級模塊，采用源簡并電感共源電路結構，與外部輸入設備連接，接入射頻電壓，將射頻電壓轉化為射頻電流；所述開關混頻級模塊，與全差分低噪聲跨導放大級模塊連接，接入本振信號，對射頻電流進行無源混頻和濾波，輸出中頻電流；所述跨阻放大級模塊，與開關混頻級模塊連接，通過增益自舉和PMOS管分流將中頻電流轉換為中頻電壓輸出。本專利技術的有益效果是：全差分低噪聲跨導放大級采用源簡并電感共源電路結構，具有較好的輸入匹配特性；開關混頻級模塊采用無源混頻的方式，不存在靜態功耗且消除了閃爍噪聲；跨阻放大級模塊中輸入NMOS管的等效跨導增強，輸入阻抗被進一步降低，提高了電流利用效率和端口隔離度；同時PMOS管分流，減小了負載電阻占用的電壓裕度，穩定輸出靜態工作點，提高了線性度；實現降低了電路的工作電壓和功耗，克服了移動通信設備數-?；旌蠁纹上到y中的前端射頻電路與后端數字電路工作電壓和功耗不一致這一缺點；相比電壓模式射頻集成電路具有更高的速度、更好的抗干擾性、更低的功耗和更簡化的電路結構。在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。進一步，所述跨導放大級模塊包括NMOS管M1～NMOS管M6，電容C1～電容C6，電感L1～電感L6，電阻R1～R4，NMOS管M1的柵極經電感L1與所述電容C1的一端連接，電容C1的另一端與射頻電壓信號正極端Vin1連接；NMOS管M1的漏極與NMOS管M3的源極連接，其源極經電感L3接地，其源極還經電容C3與其柵極連接；NMOS管M3的柵極接電源VDD，其漏極經電感L5接電源VDD，還經電容C6與開關混頻級模塊2連接；所述NMOS管M5的源極接地，其漏極經電阻R1與電源VDD連接，其柵極與其漏極連接，其柵極還經電阻R3連接至電容C1與電感L1之間的連線；NMOS管M2的柵極經電感L2與所述電容C2的一端連接，電容C2的另一端與射頻電壓信號負極端Vin2連接；NMOS管M2的漏極與NMOS管M4的源極連接，其源極經電感L4接地，其源極還經電容C4與其柵極連接；NMOS管M4的柵極接電源VDD，其漏極經電感L6接電源VDD，還經電容C5與開關混頻級模塊連接；所述NMOS管M6的源極接地，其漏極經電阻R2與電源VDD連接，其柵極與其漏極連接，其柵極還經電阻R4與電容C2連接。進一步方案的有益效果：無需進行電壓與電流的轉換，避免了使用高阻節點，從而提高了降噪性能，并降低了功耗；同時，可以獲得比單端電路更好的性能；在單端下源極電感與地線之間會引入不確定的寄生電感從而破壞電路的輸入匹配，本電路結構完全避免了這種現象，并且有效地抑制了直流偏移。進一步，所述開關混頻級模塊包括第一I路和第一Q路，所述第一I路和第一Q路連接。進一步方案的有益效果：通過第一I路和第一Q路協調運作進行信號混頻，提升混頻效率和端口隔離度，避免了在任意一個時間節點上電流在不同的開關管之間分流而導致IQ兩路之間產生回路，提高了線性度。進一步，所述第一I路包括電容C7、電容C8、電阻R5、電阻R6，NMOS管M7～NMOS管M10；NMOS管M7的柵極經電容C8接入本振信號VLo180，還經電阻R6接入偏置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M10的柵極連接；其源級分別與第一Q路和電容C5連接，其漏極分別與NMOS管M9的漏極和跨阻放大級模塊連接；NMOS管M8的柵極經電容C7接入本振信號VLo0，其柵極還經電阻R5接入置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M9的柵極連接；其源級分別與第一Q路和電容C5連接，其漏極分別與NMOS管M10的漏極和跨阻放大級模塊連接；NMOS管M9和NMOS管M10的源極均與第一Q路連接，還同時與電容C6連接。進一步方案的有益效果：在任意一個時間節點上，四個開關管只有一個開關管處于導通狀態，產生的射頻電流信號就會全部送入到這個導通的開關管中，從而避免了電流在不同的開關管之間的分流，因此就避免了第一I路和第一Q路之間回路的產生，線性度得到優化。進一步，所述第一Q路包括電容C9、電容C10、電阻R7、電阻R8，NMOS管M11～NMOS管M14；NMOS管M14的柵極經電容C10接入本振信號Vlo270，還經電阻R8接入偏置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M11的柵極連接；其源級分別與NMOS管M7和NMOS管M8的源極連接；其漏極分別與NMOS管M12的漏極和跨阻放大級模塊連接；NMOS管M13的柵極經電容C9接入本振信號Vlo90，其柵極還經電阻R7接入置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M12的柵極連接；分別與NMOS管M7和NMOS管M8的源極連接；其漏極分別與NMOS管M11的漏極和跨阻放大級模塊連接；NMOS管M11和NMOS管M12的源極相連，其連接端分別與NMOS管M9和NMOS管M10的源極連接。進一步方案的有益效果：在任意一個時間節點上，四個開關管只有一個開關管處于導通狀態，產生的射頻電流信號就會全部送入到這個導通的開關管中，從而避免了電流在不同的開關管之間的分流，因此就避免了第一I路和第一Q路之間回路的產生，線性度得到優化。進一步，NMOS管M7的漏極與NMOS管M10的漏極之間通過濾波電容C11連接；NMOS管M11的漏極與NMOS管M14的漏極之間通過濾波電容C12連接。進一步方案的有益效果：電容C11和電容C12能使射頻信號近似交流接地，將射頻電流盡可能多地吸入開關混頻級模塊，同時利于下混頻產生的中頻信號注入跨阻放大級模塊并且減少本振信號到跨阻放大級模塊的饋通。進一步，所述跨阻放大級模塊包括第二I路和第二Q路，所述第二I路與所述第一I路連接，所述第二Q路與第一Q路連接。進一步方案的有益效果：通過第二I路和第二Q路分別與第一I路和第一Q路對接，分別運作進行信號混頻，提升混頻效率和端口隔離度，降低了跨阻放大級的輸入阻抗，穩定輸出靜態工作點，提高了線性度。進一步，所述第二I路包括NMOS管M15、NMOS管M16、NMOS管M17、NMOS管M18、PMOS管M19、PMOS管M20、電阻R9、電阻R10和第一輔助運放BP；NMOS管M15的柵極和NMOS管M16的柵極均接入偏置電壓vb0，NMOS管M15的源極和NMOS本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種接收機前端電路，其特征在于：包括全差分低噪聲跨導放大級模塊(1)、25％占空比的開關混頻級模塊(2)和跨阻放大級模塊(3)；所述全差分低噪聲跨導放大級模塊(1)，采用源簡并電感共源電路結構，與外部輸入設備連接，接入射頻電壓，將射頻電壓轉化為射頻電流；所述開關混頻級模塊(2)，與全差分低噪聲跨導放大級模塊(1)連接，接入本振信號，對射頻電流進行無源混頻和濾波，輸出中頻電流；所述跨阻放大級模塊(3)，與開關混頻級模塊(2)連接，通過增益自舉和PMOS管分流將中頻電流轉換為中頻電壓輸出。

【技術特征摘要】
1.一種接收機前端電路，其特征在于：包括全差分低噪聲跨導放大級模塊(1)、25％占空比的開關混頻級模塊(2)和跨阻放大級模塊(3)；所述全差分低噪聲跨導放大級模塊(1)，采用源簡并電感共源電路結構，與外部輸入設備連接，接入射頻電壓，將射頻電壓轉化為射頻電流；所述開關混頻級模塊(2)，與全差分低噪聲跨導放大級模塊(1)連接，接入本振信號，對射頻電流進行無源混頻和濾波，輸出中頻電流；所述跨阻放大級模塊(3)，與開關混頻級模塊(2)連接，通過增益自舉和PMOS管分流將中頻電流轉換為中頻電壓輸出。2.根據權利要求1所述一種接收機前端電路，其特征在于：所述全差分低噪聲跨導放大級模塊(1)包括NMOS管M1～NMOS管M6，電容C1～電容C6，電感L1～電感L6，電阻R1～R4，NMOS管M1的柵極經電感L1與所述電容C1的一端連接，電容C1的另一端與射頻電壓信號正極端Vin1連接；NMOS管M1的漏極與NMOS管M3的源極連接，其源極經電感L3接地，其源極還經電容C3與其柵極連接；NMOS管M3的柵極接電源VDD，其漏極經電感L5接電源VDD，還經電容C6與開關混頻級模塊(2)連接；所述NMOS管M5的源極接地，其漏極經電阻R1與電源VDD連接，其柵極與其漏極連接，其柵極還經電阻R3連接至電容C1與電感L1之間的連線；NMOS管M2的柵極經電感L2與所述電容C2的一端連接，電容C2的另一端與射頻電壓信號負極端Vin2連接；NMOS管M2的漏極與NMOS管M4的源極連接，其源極經電感L4接地，其源極還經電容C4與其柵極連接；NMOS管M4的柵極接電源VDD，其漏極經電感L6接電源VDD，還經電容C5與開關混頻級模塊(2)連接；所述NMOS管M6的源極接地，其漏極經電阻R2與電源VDD連接，其柵極與其漏極連接，其柵極還經電阻R4與電容C2連接。3.根據權利要求2所述一種接收機前端電路，其特征在于：所述開關混頻級模塊(2)包括第一I路和第一Q路，所述第一I路和第一Q路連接。4.根據權利要求3所述一種接收機前端電路，其特征在于：所述第一I路包括電容C7、電容C8、電阻R5、電阻R6，NMOS管M7～NMOS管M10；NMOS管M7的柵極經電容C8接入本振信號VLo180，還經電阻R6接入偏置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M10的柵極連接；其源級分別與第一Q路和電容C5連接，其漏極分別與NMOS管M9的漏極和跨阻放大級模塊(3)連接；NMOS管M8的柵極經電容C7接入本振信號VLo0，其柵極還經電阻R5接入置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M9的柵極連接；其源級分別與第一Q路和電容C5連接，其漏極分別與NMOS管M10的漏極和跨阻放大級模塊(3)連接；NMOS管M9和NMOS管M10的源極均與第一Q路連接，還同時與電容C6連接。5.根據權利要求4所述一種接收機前端電路，其特征在于：所述第一Q路包括電容C9、電容C10、電阻R7、電阻R8，NMOS管M11～NMOS管M14；NMOS管M14的柵極經電容C10接入本振信號Vlo270，還經電阻R8接入偏置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M11的柵極連接；其源級分別與NMOS管M7和NMOS管M8的源極連接；其漏極分別與NMOS管M12的漏極和跨阻放大級模塊(3)連接；NMOS管M13的柵極經電容C9接入本振信號Vlo90，其柵極還經電阻R7接入置電壓Vblo，其柵極還與NMOS管M12的柵極連接；分別與NMOS管M7和NMOS管M8的源極連接；其漏極分別與NMOS管M11的漏極和跨阻放大級模塊(3)連接；NMOS管M11和NMOS管M12的源極相連，其連接端分別與NMOS管M9和NMOS管M10的源極連接。6.根據權利要求5所述一種接收機前端電路，其特征在于：NMOS管M7的漏極與NMOS管M10的漏極之間通過濾波電容C11連接；NMOS管M11的漏極與NMOS管M14的漏極之間通過濾波電容C12連接。7.根據權利要求5或6所述一種接收機前端電路，其特征在于：所述跨阻放大級模塊(3)包括第二I路和第二Q路，所述第二I路與所述第一I路連接，所述第二Q路與第一Q路連接。8.根據權利要求7所述一種接收機前端電路，其特征在于：所述第二I路包括NMOS管M15、NMOS管M16、NMOS管M17、NMOS管M18、PMOS管M19、PMOS管M20、電阻R9、電阻R10和第一輔助運放BP；NMOS管M15的柵極和NMOS管M16的柵極均接入偏置電壓vb0...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋樹祥，陳新菡，蔣品群，蔡超波，
申請(專利權)人：廣西師范大學，
類型：發明
國別省市：廣西;45