一種電流復用射頻前端電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電流復用射頻前端電路，包括低噪聲放大器模塊及混頻器模塊，所述低噪聲放大器模塊的信號輸出端通過交流耦合電容連接至所述混頻器模塊的信號輸入端，所述低噪聲放大器模塊的負載端與所述混頻器模塊相連，且連接節(jié)點為虛地端。本發(fā)明專利技術(shù)的射頻前端電路通過將低噪聲放大器模塊和混頻器模塊進行電流復用，在滿足兩者功能和性能的同時，節(jié)省了功耗。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種電流復用射頻前端電路。
技術(shù)介紹
隨著信息時代的人類科技發(fā)展突飛猛進，作為信息獲取最重要和最基本的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。傳感器信息獲取技術(shù)已經(jīng)從過去的單一化逐漸向集成化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展，結(jié)合各領(lǐng)域前沿技術(shù)、利用現(xiàn)代無線通信連接手段，一種具備信息綜合和處理能力以及交互式無線通信的新興傳感器技術(shù)一無線傳感器網(wǎng)絡(luò)便由此應(yīng)運而生了。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)芯片一個重要的特點就是微型化和集成化，隨著對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)芯片研究的不斷深入，人們已經(jīng)開始不滿足于僅僅實現(xiàn)功能，而是對芯片的成本、集成度、功能方面提出了越來越迫切的要求。系統(tǒng)芯片所帶來的單片系統(tǒng)集成芯片解決方案不僅能夠明顯增加集成度、減小芯片體積、提高封裝密度，而且可以有效降低芯片系統(tǒng)的成本和造價。因此，在當前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的芯片設(shè)計中，人們已經(jīng)越來越多地依賴系統(tǒng)集成概念來設(shè)計相關(guān)電路并開發(fā)新一代的芯片產(chǎn)品。射頻前端電路是每個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)收發(fā)機與外界通訊必不可少的核心模塊，包括接收鏈路的低噪聲放大器、混頻器和發(fā)射鏈路的功率放大器。射頻前端模塊性能的好壞直接影響這整個收發(fā)機的性能。然而在另一方面，射頻前端電路也是整個收發(fā)機中最耗功耗的模塊，因此如何實現(xiàn)超低功耗而又高性能的射頻前端電路是業(yè)界研究的重點內(nèi)容。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種低功耗的電流復用射頻前端電路。為達成上述目的，本專利技術(shù)提供一種電流復用射頻前端電路，包括低噪聲放大器模塊及混頻器模塊，其中所述低噪聲放大器模塊的信號輸出端通過交流耦合電容連接至所述混頻器模塊的信號輸入端，所述低噪聲放大器模塊的負載端與所述混頻器模塊相連接，且連接節(jié)點為交流虛地端。優(yōu)選的,所述連接節(jié)點通過去稱電容接地。優(yōu)選的，所述低噪聲放大器模塊包括第一晶體管，其漏極為所述低噪聲放大器的信號輸出端，其柵極和漏極之間連接第一電阻。優(yōu)選的，所述低噪聲放大器模塊的負載為第二電阻。優(yōu)選的，所述低噪聲放大器模塊包括輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選的，所述混頻器模塊包括第二晶體管，以及差動連接的第三晶體管和第四晶體管；所述第二晶體管的柵極為所述混頻器模塊的信號輸入端，源極連接所述去耦電容；所述第三晶體管的柵極連接所述混頻器模塊的第一本征信號輸入端，漏極連接所述混頻器模塊的第一信號輸出端；所述第四晶體管的柵極連接所述混頻器模塊的第二本征信號輸入端，漏極連接所述混頻器模塊的第二信號輸出端；其中所述第一本征信號和所述第二本征信號的相位差為180度。優(yōu)選的，所述第三晶體管的漏極和柵極之間連接第五電阻，所述第四晶體管的漏極和柵極之間連接第六電阻。優(yōu)選的，所述混頻器模塊還包括第三電阻和第四電阻，所述第三電阻連接于所述第三晶體管的源極和所述第二晶體管的漏極之間，所述第四電阻連接于所述第四晶體管的源極和所述第二晶體管的漏極之間。優(yōu)選的，所述混頻器模塊還包括第七電阻和第八電阻，所述第三晶體管的漏極經(jīng)所述第七電阻連接至電源，所述第四晶體管的漏極經(jīng)所述第八電阻連接至電源。本專利技術(shù)的優(yōu)點在于利用低噪聲放大器和混頻器的電流復用，實現(xiàn)了用一路電流完成兩個電路功能的作用，節(jié)省了功耗。此外，低噪聲放大器具有較高增益，信號經(jīng)過低噪聲放大器處理以后傳遞給混頻器，可以有效減小混頻器噪聲對整個射頻前端噪聲的影響。附圖說明圖1為本專利技術(shù)一實施例電流復用射頻前端電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)一實施例電流復用射頻前端電路的低噪聲放大器的等效電路示意圖。具體實施例方式為使本專利技術(shù)的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本專利技術(shù)的內(nèi)容作進一步說明。當然本專利技術(shù)并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本專利技術(shù)的保護范圍內(nèi)。 圖1所示為本專利技術(shù)提出的電流復用射頻前端電路的結(jié)構(gòu)示意圖。整個電流復用射頻前端電路由上下兩部分主要模塊組成。上層級為混頻器模塊，下層級為低噪聲放大器模塊，兩者連接于中間節(jié)點P，中間節(jié)點P為交流虛地端。下層級低噪聲放大器模塊LNA由柵極電感L1、源極反饋電感L2、耦合電容Ccouple、跨接電容Cl、第一晶體管Ml、第一電阻R1、負載電阻R2組成。其中柵極電感L1、率禹合電容Ccouple、跨接電容Cl、源極反饋電感L2構(gòu)成該下層級低噪聲放大器模塊的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，也即是電流復用射頻前端電路的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。整個低噪聲放大器模塊采用源端電感負反饋結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，圖2所示為下層級低噪聲放大器模塊的等效電路圖，從中推導該低噪聲放大器模塊的輸入匹配條件和噪聲系數(shù)公式，如下所示: ο = (z )c 和足=F=1+[蕾其中ρ =從上式中可以看到，為了實現(xiàn)低噪聲放大器模塊LNA輸入端的50 Ω匹配，需要聯(lián)合設(shè)計柵極電感L1、源端負反饋電感L2和跨接電容Cl的值。請繼續(xù)參考圖1，低噪聲放大器模塊的第一晶體管Ml為NMOS管，其柵極和漏極之間連接第一電阻R1，可實現(xiàn)自偏置，從而省略了外接偏置模塊及其功耗。低噪聲放大器模塊的負載是由負載電阻R2來實現(xiàn)。第一晶體管Ml的漏極即為低噪聲放大器模塊的信號輸出端Q。因此，整個下層級低噪聲放大器模塊接收射頻輸入信號RF_IN并將其進行放大，最終將放大的信號通過信號輸出端Q傳遞至上層級混頻器模塊。在本實施例中，第一晶體管Ml的漏極連接交流耦合電容C2的一端，因此，信號輸出端Q輸出的信號通過交流耦合電容C2上傳至上層級混頻器模塊。上層級混頻器模塊包括第二晶體管M2，差動連接的第三晶體管M3和第四晶體管M4，均為NMOS管。整個混頻器采用單平衡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。第二晶體管M2接收來自低噪聲放大器模塊的信號，將射頻電壓信號轉(zhuǎn)換為射頻電流信號。第二晶體管M2的柵極為混頻器模塊的信號輸入端，連接交流耦合電容C2的另一端；其源極連接交流虛地端P。第三晶體管M3與第四晶體管M4為混頻器模塊的開關(guān)管，其柵極接收來自系統(tǒng)鎖相環(huán)的本征信號，其中第三晶體管M3的柵極連接第一本征信號輸入端，接收第一本征信號L0_P ;第四晶體管M4的柵極連接第二本征信號輸入端，接收第二本征信號L0_N。本征信號L0_P與L0_N的相位差為180度，控制第三晶體管M3和第四晶體管M4的開關(guān)狀態(tài)。第三晶體管M3的漏極和第四晶體管M4的漏極分別連接混頻器模塊的第一信號輸出端和第二信號輸出端。通過單平衡混頻器，低噪聲放大器模塊輸出的信號經(jīng)過與第一本征信號L0_P和第二本征信號L0_N的混頻，分別產(chǎn)生下變頻信號IF_N和 IF_P輸出，以交給接收機模擬基帶進一步處理。較佳的，混頻器模塊的第三晶體管M3源極和第二晶體管M2漏極之間，以及第四晶體管M4源極和第二晶體管M2漏極之間分別增加源阻抗R3、R4以提高該混頻器模塊的線性度。此外，混頻器模塊還包括第五電阻R5和第六電阻R6，第五電阻R5跨接在第三晶體管M3的漏極和柵極之間，第六電阻R6跨接在第四晶體管的漏極和柵極之間，因此開關(guān)管M3、M4可分別通過電阻R5、R6實現(xiàn)自偏置結(jié)構(gòu)，自己供給直流偏置點，節(jié)省功耗。混頻器模塊的負載通過第七電阻R7和第八電阻R8實現(xiàn)，第三晶體管M3的漏極經(jīng)第七電阻R7連接至電源，第四晶體管M4的漏極經(jīng)第八電阻R8連接至電源。值得注意的是，在本專利技術(shù)中低噪聲放大器模塊的負載端(負載電阻R2)與混頻器模塊的接地端(第二晶體管M2的源極)連接于中間節(jié)點交流虛地本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電流復用射頻前端電路，包括低噪聲放大器模塊及混頻器模塊，其特征在于：所述低噪聲放大器模塊的信號輸出端通過交流耦合電容連接至所述混頻器模塊的信號輸入端，所述低噪聲放大器模塊的負載端與所述混頻器模塊相連接，且連接節(jié)點為交流虛地端。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電流復用射頻前端電路，包括低噪聲放大器模塊及混頻器模塊，其特征在于: 所述低噪聲放大器模塊的信號輸出端通過交流耦合電容連接至所述混頻器模塊的信號輸入端，所述低噪聲放大器模塊的負載端與所述混頻器模塊相連接，且連接節(jié)點為交流虛地端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流復用射頻前端電路，其特征在于，所述連接節(jié)點通過去耦電容接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流復用射頻前端電路，其特征在于，所述低噪聲放大器模塊包括第一晶體管，其漏極為所述低噪聲放大器模塊的信號輸出端，其柵極和漏極之間連接第一電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流復用射頻前端電路，其特征在于，所述低噪聲放大器模塊的負載為第二電阻。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流復用射頻前端電路，其特征在于，所述低噪聲放大器模塊包括輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。·6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流復用射頻前端電路，其特征在于，所述混頻器模塊包括第二晶體管，以及差動連接的第三晶體管和第四晶體管；所述第二晶體管的柵極為所述混頻器模塊的信號...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李琛，董林妹，何學紅，
申請(專利權(quán))人：上海集成電路研發(fā)中心有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：