具有多种增益模式、能自动调谐的射频接收前端制造技术

本发明专利技术公开了一种具有多种增益模式、能自动调谐的射频接收前端，其包括：低噪声放大器，其输入端连接输入信号，输出端采用数控电阻作为负载来校准增益；混频器，其Ｉ路混频器和Ｑ路混频器的差分输入端均连接到低噪声放大器的输出端，其差分输出端均连接到复数滤波器的差分输入端；复数滤波器，采用多级级联结构，通过数控电阻实现多种增益模式，同时时间常数可通过控制电容阵列来实现调谐；时间常数校正电路，其输出端连接复数滤波器的校正控制字输入端。本发明专利技术中的射频接收前端将电流模低噪声放大器、无源混频器和有源ＲＣ复数滤波器组合在一起，具有低噪声、高线性度、低功耗、低成本等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频接收前端
，特别涉及一种具有多种增益模式的、能自动调谐的射频接收前端。
技术介绍
在射频接收机中，很多应用往往要求接收信号能有很大的动态范围，即具备较 小的接收灵敏度、较强的抗大信号饱和能力以及较高的线性度。而射频接收机的接收前 端的噪声系数直接决定接收机的接收灵敏度，接收前端的增益和结构决定接收机的抗大 信号饱和能力和线性度。在CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺 下，电阻和电容会随着工艺、温度而偏差，这会严重影响接收机的性能，特别是采用有源 RC (Resistor-Capacitor)滤波器的接收机，电阻和电容的偏差影响滤波器的性能，进而会 影响整个接收机的性能。 关于接收前端的组合方式，一般都是采用低噪声放大器、混频器、滤波器组成，例 如采用电压模的低噪声放大器、吉尔波特混频器和有源RC复数滤波器组成，但吉尔波特混 频器线性度差，会影响整个接收机的动态范围。 对于低噪声放大器的增益控制，其设计对接收机的噪声性能影响很大，所以很多 传统的接收机并没有在低噪声放大器上做增益控制，而是在后级电路中做分档，这样设计 的低噪声放大器动态范围很小，进而导致接收机的动态范围小。还有的采用两个或两个以 上的低噪声放大器交替工作来适应不同的输入信号强度，例如，采用两个低噪声放大器，对 小的输入信号两个同时起用，对比较大的输入信号将第二个旁路掉。再例如，采用两个低 噪声放大器和一个切换开关，对应不同的输入信号进行切换，这样做的缺点是面积大、功耗 大。还有的对共源共栅低噪声放大器的共栅管采用多个并联的结构进行增益控制，例如，采 用三路共栅管并联来实现增益控制，但缺点是动态范围很小，抗大信号饱和能力差。还有 的采用共栅输入的低噪声放大器，在输入端做增益控制，例如，采用共栅输入的低噪声放大 器，在输入端做增益控制，在两个共栅放大管之间也做了增益控制，但增益低、噪声性能差。 关于接收前端中的滤波器，很多采用有源RC滤波器，具有高的动态范围和线性 度。而针对有源RC滤波器中电阻和电容会随工艺和温度而偏差的问题，有的提出了校正的 方法，例如，有文献披露了一种校正RC时间常数的电路，但并没给出对RC滤波器的具体校 正方法和电路的连接方式，也没有给出合理快速的校正算法。并且目前也没有人给出电容 阵列的有效实施方法，传统的方法是采用NM0S管、PM0S管或CMOS传输门做开关，直接与电 容串联，但当开关关断时开关与电容的连接点处的直流电平不确定，这会造成开关在很多 时候不能有效的关断，致使电容阵列的总电容值不准确，严重影响滤波器的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有多增益模式、而且能够自动调谐有源RC滤波器时 间常数的射频接收前端，包括多增益模式的低噪声放大器与数控增益的复数滤波器相结合以实现高动态范围。 为达到上述目的，提供一种依照本专利技术实施方式的具有多种增益模式、能自动调 谐的射频接收前端，其包括 低噪声放大器，采用电感源极负反馈、共源共栅放大的结构，分别在输入共源放大 管的栅极、输入共源放大管的漏极做添加增益控制开关，其输入端连接输入信号，输出端采 用数控电阻作为负载来校准增益； 混频器，包括I路混频器和Q路混频器，其差分输入端均连接到低噪声放大器的输 出端，其差分输出端均连接到复数滤波器的差分输入端； 复数滤波器，采用多级级联结构，各级的增益控制字输入端相连，各级的电容阵列 控制字输入端相连； 时间常数校正电路，其输出端连接复数滤波器的校正控制字输入端，用于对复数 滤波器的RC时间常数随工艺、温度产生的变化进行校正。 优选地，所述低噪声放大器包括 四个PM0S管，各个PM0S管的源极接在电源正电压上，各个PM0S管的栅极连接到 增益控制字，第一 PM0S管和第二 PM0S管的栅极相连后连接到第一增益控制字，第三PM0S 管和第四PM0S管的栅极相连后连接到第二增益控制字； 八个NM0S管，第一 NM0S管和第二 NM0S管作为低噪声放大器的共源放大管，第一 NM0S管的栅极连接第一偏置电压输入端，第二 NM0S管的栅极连接到第二偏置电压输入端； 第三NM0S管、第四NM0S管和第五NM0S管组成输入端增益控制开关，第四NM0S管的漏极连 接到第三NM0S管的漏极，第五NM0S管的漏极连接到第三NM0S管的源极，第四NM0S管的源 极和第五NM0S管的源极均接地，第三NM0S管、第四NM0S管、第五NM0S管的栅极相连后连接 到第三增益控制字；第六NM0S管在输入共源放大管的漏极作增益控制用，第六NM0S管的漏 极连接到第一 NM0S管的漏极，第六NM0S管的源极连接到第二 NM0S管的漏极，第六NM0S管 的栅极连接到第四增益控制字；第七NM0S管和第八NM0S管为共栅放大管，第七NM0S管的 源极连接到第一 NM0S管的漏极，第八NM0S管的源极连接到第二 NM0S管的漏极，第七NM0S 管的栅极和第八NM0S管的栅极相连后连接到第三偏置电压端； 四个电感，第一电感连接同相输入端口和第四NMOS管的漏极，第二电感连接反相 输入端口和第五NM0S管的漏极，第三电感连接第一 NM0S管的源极和地，第四电感连接第二 NMOS管的源极和地； 两个电容，第一电容连接第四NMOS管的漏极和第一偏置电压，第二电容连接第五 NM0S管的漏极和第二偏置电压； 四个电阻，第一电阻连接第一 PM0S管的漏极和第七NM0S管的漏极，第二电阻连接 第二 PM0S管的漏极和第八NM0S管的漏极，第三电阻连接第三PM0S管的漏极和第七NM0S 管的漏极，第四电阻连接第四PM0S管的漏极和第八NM0S管的漏极。 优选地，所述混频器包括 —个运算放大器，运算放大器的差分输出端连接到混频器的差分输出端； —个能隙基准源，用于提供各个偏置电压； 四个NM0S管，第一 NM0S管的源极和第二 NM0S管的源极相连，第一 NM0S管的漏 极与第三NM0S管的漏极相连后连接到运算放大器的同相输入端，第三NM0S管的源极与第四NMOS管的源极相连，第二 NMOS管的漏极与第四NMOS管的漏极相连后连接到运算放大器 的反相输入端，第一 NMOS管的栅极与第四NMOS管的栅极相连，第二 NMOS管的栅极与第三 NMOS管的栅极相连； 四个电容，第一电容连接运算放大器的同相输入端和反相输出端，第二电容连接 运算放大器的反相输入端和同相输出端，第三电容连接运算放大器的同相输入端和地，第 四电容连接运算放大器的反相输入端和地，第五电容连接第一 NMOS管的源极和混频器的 同相输入端，第六电容连接第三NMOS管的源极和混频器的反相输入端，第七电容连接第一 NMOS管的栅极和本振信号的同相输入端，第八电容连接第三NMOS管的栅极和本振信号的 反相输入端； 八个电阻，第一电阻连接运算放大器的同相输入端和反相输出端，第二电阻连接运算放大器的反相输入端和同相输出端，第三电阻连接运算放大器的同相输入端和能隙基准源，第四电阻连接运算放大器的反相输入端和能隙基准源，第五电阻连接第一NMOS管的栅极和能隙基准源，第六电阻连接第一NMOS管的源极和能隙基准源，第七电阻连接第二NM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多种增益模式、能自动调谐的射频接收前端，其特征在于，所述射频接收前端包括：低噪声放大器，采用电感源极负反馈、共源共栅放大的结构，在两个差分输入共源放大管的栅极之间添加ＭＯＳ开关，并在两个差分输入共源放大管的漏极之间添加ＭＯＳ开关，其输入端连接输入信号，输出端采用数控电阻作为负载来校准增益；混频器，包括Ｉ路混频器和Ｑ路混频器，其差分输入端均连接到低噪声放大器的输出端，其差分输出端均连接到复数滤波器的差分输入端；复数滤波器，采用多级级联结构，各级的增益控制字输入端相连，各级的电容阵列控制字输入端相连；时间常数校正电路，其输出端连接复数滤波器的校正控制字输入端，用于对复数滤波器的ＲＣ时间常数随工艺、温度产生的变化进行校正。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，杨华中，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]