接收機(jī)射頻前端電路及低噪聲放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種接收機(jī)射頻前端電路及低噪聲放大器，接收機(jī)射頻前端電路包含低噪聲放大器及正交無源混頻器。低噪聲放大器可以提供兩組輸出射頻差分信號(hào)給正交無源混頻器，將射頻信號(hào)降頻為差分同相位基頻信號(hào)及差分正交相位基頻信號(hào)。接收機(jī)射頻前端電路結(jié)構(gòu)，不需要四分之一周期本地振蕩產(chǎn)生器電路，即可避免同相位通道與正交相位通道信號(hào)與噪聲互相干擾影響。
【專利說明】接收機(jī)射頻前端電路及低噪聲放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種接收機(jī)射頻前端電路及低噪聲放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]接收機(jī)射頻前端電路主要應(yīng)用于通信系統(tǒng)中，將從天線接收的接收信號(hào)放大，以便于后級(jí)的信號(hào)處理。由于來自天線的信號(hào)一般都非常微弱，接收機(jī)射頻前端電路一般情況下均位于非?？拷炀€的位置，以減小信號(hào)通過傳輸線的損耗，而這樣的配置廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)等電子裝置的收發(fā)報(bào)機(jī)中，如:無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local AreaNetwork)或全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)等。在現(xiàn)有做法中，運(yùn)用在接收器的低噪聲放大器后端耦接正交無源混頻器，將天線所接收到的射頻信號(hào)混頻轉(zhuǎn)換為基頻信號(hào)并傳送至下一級(jí)。一般而言，現(xiàn)有技術(shù)中低噪聲放大器會(huì)耦接正交無源混頻器，共用低噪聲放大器所輸出的差分射頻信號(hào)，將差分射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分同相位及差分正交相位的基頻信號(hào)。但需通過四分之一周期本地振蕩產(chǎn)生器，來避免同相位通道及正交相位通道的信號(hào)和噪聲互相干擾，進(jìn)而避免信噪比減弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種接收機(jī)射頻前端電路及低噪聲放大器，所述接收機(jī)射頻前端電路的低噪聲放大器可提供兩組差分射頻輸出信號(hào)至正交無源混頻器，使得正交無源混頻器，本身不共用低噪聲放大器的輸出射頻信號(hào)，同時(shí)不需四分之一周期產(chǎn)生器也不會(huì)造成同相位通道及正交相位通道的信號(hào)和噪聲互相干擾。
[0004]本發(fā)明提供一種接收機(jī)射頻前端電路，包括一低噪聲放大器及一正交無源混頻器。低噪聲放大器具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端以及第四輸出端。一低噪聲放大器從第一輸入端以及第二輸入端接收互為差分信號(hào)的第一射頻信號(hào)及第二射頻信號(hào)，并分別從第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端以及第四輸出端輸出第一分量射頻信號(hào)、第二分量射頻信號(hào)、第三分量射頻信號(hào)以及第四分量射頻信號(hào)。正交無源混頻器耦接低噪聲放大器的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端及第四輸出端，并分別接收第一分量射頻信號(hào)、第二分量射頻信號(hào)、第三分量射頻信號(hào)及第四分量射頻信號(hào)，與一本地振蕩信號(hào)混頻得到一第一分量基頻信號(hào)、一第二分量基頻信號(hào)、第三分量基頻信號(hào)及第四分量基頻信號(hào)。
[0005]本發(fā)明提供一種低噪聲放大器,具有第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端及第四輸出端，包括主差分輸入對(duì)、主尾端電流源模塊、第一子差分對(duì)以及第二子差分對(duì)。主差分輸入對(duì)具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端，其中主差分輸入對(duì)的第一及第二輸入端分別接收互為差分信號(hào)的第一射頻信號(hào)及一第二射頻信號(hào)。主尾端電流源模塊，耦接主差分輸入對(duì)的共同端與接地電壓之間。第一子差分對(duì)具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端。其中，第一子差分對(duì)的共同端耦接主差分輸入對(duì)的第一差分端，第一子差分對(duì)的第一差分端I禹接第一輸出阻抗及低噪聲放大器的第一輸出端，以及第一子差分對(duì)的第二差分端耦接第二輸出阻抗及低噪聲放大器的第三輸出端。第二子差分對(duì)具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端。其中，第二子差分對(duì)的共同端耦接主差分輸入對(duì)的第二差分端，第二子差分對(duì)的第一差分端耦接第三輸出阻抗及低噪聲放大器的第二輸出端，以及第二子差分對(duì)的第二差分端耦接第四輸出阻抗及低噪聲放大器的第四輸出端。
[0006]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的接收機(jī)射頻前端電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0008]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的低噪聲放大器的電路圖；
[0009]圖3A及圖3B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的混頻單元的電路圖；
[0010]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的接收機(jī)射頻前端電路的電路圖；
[0011]圖5A及圖5B為本地振蕩信號(hào)與其工作周期的時(shí)間周期關(guān)系圖。
[0012]附圖標(biāo)記說明:
[0013]10:低噪聲放大器；
[0014]110:主差分輸入對(duì)；
[0015]120:尾端電流源模塊；
[0016]130、140:子差分對(duì)；
[0017]150、160:反饋電路；
[0018]20:接收機(jī)射頻前端電路；
[0019]200:正交無源混頻器；
[0020]210,230:混頻單元；
[0021]220、240:轉(zhuǎn)阻放大器；
[0022]250:本地振蕩信號(hào)產(chǎn)生器；
[0023]211、212、231、232:差分對(duì);
[0024]Ml?M2:主晶體管；
[0025]MC1MC4:子晶體管；
[0026]TIA1TIA2:運(yùn)算放大器；
[0027]IN1、IN2:射頻信號(hào)；
[0028]RF1RF4:分量射頻信號(hào)；
[0029]BV1BV4:子差分對(duì)偏壓；
[0030]L01、L02:本地振蕩信號(hào)；
[0031]L01B> L02B:本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)；
[0032]IBBlIBB4:分量基頻電流信號(hào)；
[0033]BB1BB4:分量基頻信號(hào)；
[0034]VDD:電源電壓；
[0035]GND:接地電壓；
[0036]ZL1ZL4:輸出阻抗；[0037]R1R4、RCM:電阻；
[0038]CPl ?CP4、Cl ?C4:電容；
[0039]OUT I ?0UT4:輸出端。
【具體實(shí)施方式】
[0040]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的接收機(jī)射頻前端電路的結(jié)構(gòu)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，接收機(jī)射頻前端電路20包括低噪聲放大器10及正交無源混頻器200。低噪聲放大器10具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端以及第四輸出端。低噪聲放大器10從第一輸入端以及第二輸入端接收互為差分信號(hào)的第一射頻信號(hào)INl及第二射頻信號(hào)IN2,并分別從第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端以及第四輸出端輸出第一分量射頻信號(hào)RFl、第二分量射頻信號(hào)RF2、第三分量射頻信號(hào)RF3以及第四分量射頻信號(hào)RF4。
[0041]正交無源混頻器200耦接低噪聲放大器的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端及第四輸出端，并分別接收第一分量射頻信號(hào)RF1、第二分量射頻信號(hào)RF2、第三分量射頻信號(hào)RF3及第四分量射頻信號(hào)RF4，與本地振蕩信號(hào)混頻得到分量基頻信號(hào)BBl?BB4。
[0042]在本實(shí)施例中，正交無源混頻器200包括混頻單元210、230、轉(zhuǎn)阻放大器220、240以及本地振蕩信號(hào)產(chǎn)生器250。在本實(shí)施例中，本地振蕩信號(hào)包括第一本地振蕩信號(hào)LOl以及第二本地振蕩信號(hào)L02分別由本地振蕩信號(hào)產(chǎn)生器250產(chǎn)生并傳送至混頻單元210及230。
[0043]混頻單元210，接收分量射頻信號(hào)RFl及RF2，與第一本地振蕩信號(hào)LOl及第一本地振蕩信號(hào)LOl的反相信號(hào)混頻得到分量基頻電流信號(hào)IBBl及IBB2。轉(zhuǎn)阻放大器220耦接混頻單元210，接收分量基頻電流信號(hào)IBBl及IBB2并輸出基頻信號(hào)BB1、BB2?；祛l單元230接收分量射頻信號(hào)RF3、RF4，與第二本地振蕩信號(hào)L02及第二本地振蕩信號(hào)L02的反相信號(hào)混頻得到分量基頻電流信號(hào)IBB3及IBB4。而轉(zhuǎn)阻放大器240則耦接混頻單元230，接收分量基頻電流信號(hào)IBB3及IBB4并輸出基頻信號(hào)BB3及BB4。
[0044]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的低噪聲放大器的電路圖，提供了一種圖1所示實(shí)施例中低噪聲放大器10較為詳細(xì)的實(shí)施方式。請(qǐng)參照?qǐng)D2，低噪聲放大器10具有輸出端OUTl?0UT4，包括主差分輸入對(duì)110、主尾端電流源模塊120、第一子差分對(duì)130以及第二子差分對(duì)140。主差分輸入對(duì)110具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端。其中主差分輸入對(duì)110的第一及第二輸入端分別接收互為差分信號(hào)的第一射頻信號(hào)INl及一第二射頻信號(hào)IN2。主尾端電流源模塊120耦接主差分輸入對(duì)110的共同端與接地電壓GND之間。在本實(shí)施例中，主尾端電流源模塊120包括電阻RCM，而主尾端電流源模塊120的實(shí)施方式并不限定于此。
[0045]第一子差分對(duì)130具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端。其中，第一子差分對(duì)130的共同端耦接主差分輸入對(duì)110的第一差分端，第一子差分對(duì)130的第一差分端I禹接第一輸出阻抗ZLl及低噪聲放大器10的第一輸出端0UT1,以及第一子差分對(duì)130的第二差分端耦接第二輸出阻抗ZL2及低噪聲放大器10的第三輸出端0UT3。
[0046]第二子差分對(duì)140具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端。其中，第二子差分對(duì)140的共同端耦接主差分輸入對(duì)110的第二差分端，第二子差分對(duì)140的第一差分端耦接第三輸出阻抗ZL3及低噪聲放大器10的第二輸出端0UT2，以及第二子差分對(duì)140的第二差分端耦接第四輸出阻抗ZL4及低噪聲放大器10的第四輸出端0UT4。
[0047]在本實(shí)施例中，主差分輸入對(duì)110包括第一主晶體管Ml及第二主晶體管M2。第一主晶體管Ml的漏極端耦接主差分輸入對(duì)110的第一差分端，而源極端則耦接主差分輸入對(duì)110的共同端。第一主晶體管Ml的柵極端則耦接主差分輸入對(duì)110的第一輸入端以接收第一射頻信號(hào)IN1。第二主晶體管M2的漏極端耦接主差分輸入對(duì)110的第二差分端，而源極端則耦接主差分輸入對(duì)110的共同端。第二主晶體管M2的柵極端則耦接主差分輸入對(duì)110的第二輸入端以接收第二射頻信號(hào)IN2。
[0048]在本實(shí)施例中，第一子差分對(duì)130包括第一子晶體管MCl及第二子晶體管MC2，而第二子差分對(duì)140包括第三子晶體管MC3及第四子晶體管MC4。第一子晶體管MCl的柵極端接收第一子差分對(duì)偏壓BV1，而第一子晶體管MCl的漏極端耦接第一子差分對(duì)130的第一差分端，以及第一子晶體管MCl的源極端耦接所述第一子差分對(duì)130的共同端。
[0049]第二子晶體管MC2的柵極端接收第二子差分對(duì)偏壓BV2，而第二子晶體管MC2的漏極端耦接第一子差分對(duì)130的第二差分端，以及第二子晶體管MC2的源極端耦接所述第一子差分對(duì)130的共同端。
[0050]另一方面，第二子差分對(duì)140則包括第三子晶體管MC3及第四子晶體管MC4。其中，第三子晶體管MC3的柵極端接收第三子差分對(duì)偏壓BV3，而第三子晶體管MC3的漏極端耦接第二子差分對(duì)140的第一差分端，第三子晶體管MC3的源極端則耦接所述第二子差分對(duì)140的共同端。第四子晶體管MC4柵極端接收第四子差分對(duì)偏壓BV4，所述第四子晶體管MC4的漏極端耦接第二子差分對(duì)140的第二差分端，以及第四子晶體管MC4的源極端耦接第二子差分對(duì)140的共同端。
[0051]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2，在本實(shí)施例中，低噪聲放大器10包括輸出阻抗ZLl?ZL4，分別率禹接于第一子差分對(duì)130的第一差分端與電源電壓VDD之間、第一子差分對(duì)130的第二差分端與電源電壓VDD之間、第二子差分對(duì)140的第一差分端與電源電壓VDD之間以及第二子差分對(duì)140的第二差分端與電源電壓VDD之間。輸出阻抗ZLl?ZL4主要用于放大信號(hào)，以及調(diào)整電源電壓VDD至子差分輸入對(duì)130、140的第一及第二差分端之間的電壓大小。輸出阻抗ZLl?ZL4的阻抗值大小與實(shí)施與否皆根據(jù)實(shí)施時(shí)的實(shí)際狀況而定，本發(fā)明并不限定于上述。
[0052]低噪聲放大器10從主差分輸入對(duì)110接收互為差分信號(hào)的第一射頻信號(hào)INl及第二射頻信號(hào)IN2時(shí)，經(jīng)低噪聲放大器放大，低噪聲放大器10從輸出端OUTl?0UT4分別輸出第一至第四分量射頻信號(hào)RFl?RF4。其中，第一及第三分量射頻信號(hào)RF1、RF3與第二及第四分量射頻信號(hào)RF2、RF4之間具有180的相位差。
[0053]在本實(shí)施例中，低噪聲放大器10還包括第一反饋電路150及第二反饋電路160，分別耦接于主差分輸入對(duì)110中的第一輸入端與第一差分端之間、以及第二輸入端與第二差分端之間，也就是主晶體管Ml的漏極端與柵極端之間、以及主晶體管M2的漏極端與柵極端之間。第一及第二反饋電路150、160具有增加低噪聲放大器10穩(wěn)定度的功用外，更可用以調(diào)整從輸入端INl?IN2向低噪聲放大器10看入的等效輸入阻抗大小。
[0054]圖3A及圖3B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的混頻單元的電路圖，分別對(duì)應(yīng)于圖1所示實(shí)施例的混頻單元210及230。請(qǐng)參照?qǐng)D3A,混頻單元210中包括第一差分對(duì)211及第二差分對(duì)212，并分別具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端。第一差分對(duì)211的共同端通過電容CPl接收第一分量射頻信號(hào)RF1，而第一差分對(duì)211的第一控制端接收第一本地振蕩信號(hào)L01，以及第一差分對(duì)211的第二控制端接收第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)LOlB。
[0055]相似的，第二差分對(duì)212的共同端通過電容CP2接收第二分量射頻信號(hào)RF2。第二差分對(duì)212的第一控制端接收第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L01B，而第二差分對(duì)212的第二控制端接收第一本地振蕩信號(hào)L01?；祛l單元210則利用差分對(duì)211、212將第一分量射頻信號(hào)RFl及第二分量射頻信號(hào)RF2與本地振蕩信號(hào)LOl及其反相信號(hào)LOlB混頻成分量基頻電流信號(hào)IBBl及IBB2。
[0056]同理，請(qǐng)參照?qǐng)D3B，混頻單元230中包括第三差分對(duì)231及第四差分對(duì)232，并分別具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端。第三差分對(duì)231的共同端通過電容CP3接收第三分量射頻信號(hào)RF3，而第三差分對(duì)231的第一控制端接收第二本地振蕩信號(hào)L02，以及第三差分對(duì)231的第二控制端接收第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L02B。
[0057]第四差分對(duì)232的共同端通過電容CP4接收第四分量射頻信號(hào)RF4。第四差分對(duì)232的第一控制端接收第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L02B，而第四差分對(duì)232的第二控制端接收第二本地振蕩信號(hào)L02?；祛l單元230則利用差分對(duì)231、232將第三分量射頻信號(hào)RF3及第四分量射頻信號(hào)RF4與本地振蕩信號(hào)L02及其反相信號(hào)L02B混頻成分量基頻電流信號(hào)IBB3及IBB4。
[0058]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所示出的射頻前端電路的電路圖，提供了一種較圖1所示實(shí)施例更為詳細(xì)的實(shí)施方式。值得注意的是，由于電路比較復(fù)雜，本地振蕩信號(hào)產(chǎn)生器250在圖4中省略未示出，僅混頻單元210及230仍分別從本地振蕩信號(hào)產(chǎn)生器250接收第一本地振蕩信號(hào)LOl及第二本地振蕩信號(hào)L02及其各自的反相信號(hào)。
[0059]請(qǐng)參照?qǐng)D4，射頻前端電路20包括低噪聲放大器10及正交無源混頻器200，其中低噪聲放大器中各元件的耦接關(guān)系及詳細(xì)操作內(nèi)容可參照?qǐng)D2所示實(shí)施例中的說明，在此則不贅述。而正交無源混頻器200耦接低噪聲放大器10的第一至第四輸出端OUTl?0UT4以分別接收第一至第四分量射頻信號(hào)RFl?RF4。正交無源混頻器200分別將第一至第四分量射頻信號(hào)RFl?RF4與本地振蕩信號(hào)混頻得到第一至第四分量基頻信號(hào)BBl?BB4。以下將詳細(xì)說明正交無源混頻器200中各元件的耦接關(guān)系及其操作。
[0060]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D4，在本實(shí)施例中與圖1所示實(shí)施例相同，本地振蕩信號(hào)包括了第一本地振蕩信號(hào)LOl及第二本地振蕩信號(hào)L02，正交無源混頻器200則包括了第一混頻單元210、第一轉(zhuǎn)阻放大器220、第二混頻單元230及第二轉(zhuǎn)阻放大器240。其中，第一混頻單元210中還包括第一差分對(duì)211及第二差分對(duì)212，并分別具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端。第一差分對(duì)211的共同端接收第一分量射頻信號(hào)RFl，而第一差分對(duì)211的第一控制端接收第一本地振蕩信號(hào)LOl，以及第一差分對(duì)211的第二控制端接收第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L01B。第一差分對(duì)211的第一及第二差分端則耦接第一轉(zhuǎn)阻放大器 220。
[0061]相似的，第二差分對(duì)212的共同端接收第二分量射頻信號(hào)RF2。第二差分對(duì)212的第一控制端接收第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L01B，而第二差分對(duì)212的第二控制端接收第一本地振蕩信號(hào)LOl。第二差分對(duì)212的第一及第二差分端則稱接第一轉(zhuǎn)阻放大器220。
[0062]第一轉(zhuǎn)阻放大器220包括運(yùn)算放大器TIA1、電阻Rl、R2以及電容Cl、C2。其中，運(yùn)算放大器TIAl具有第一及第二輸入端、以及第一及第二輸出端。電阻Rl及電容Cl耦接于運(yùn)算放大器TIAl的第一輸入端及第一輸出端之間，電阻R2及電容C2則耦接于運(yùn)算放大器TIAl的第二輸入端及第二輸出端之間。值得一提的是，在本實(shí)施例中，稱接于第一輸入端與第一輸出端之間，以及第二輸入端與第二輸出端之間的電容與電阻皆各為一個(gè)電阻及一個(gè)電容(電阻Rl及電容Cl、以及電阻R2及電容C2)，而耦接于上述位置的電容及電阻的數(shù)量及其阻抗/電容值皆依據(jù)實(shí)施狀況而設(shè)定，本發(fā)明并不限定于上述。
[0063]第一差分對(duì)211的共同端接收第一分量射頻信號(hào)RFl，將第一分量射頻信號(hào)RFl與第一本地振蕩信號(hào)LOl及第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)LOlB混頻后產(chǎn)生第一分量基頻電流信號(hào)IBB1。而第二差分對(duì)212的共同端接收第二分量射頻信號(hào)RF2，將第二分量射頻信號(hào)RF2與第一本地振蕩信號(hào)LOl及第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)LOlB混頻后產(chǎn)生第二分量基頻電流信號(hào)IBB2。第一混頻單元210將第一分量基頻電流信號(hào)IBBl及第二分量基頻電流信號(hào)IBB2傳送至第一轉(zhuǎn)阻放大器220，經(jīng)緩沖處理后，第一轉(zhuǎn)阻放大器220從第一輸出端及第二輸出端分別輸出第一分量基頻信號(hào)BBl及第二分量基頻信號(hào)BB2。
[0064]另一方面，第二混頻單元230中更包括第三差分對(duì)231及第四差分對(duì)232，并分別具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端。第三差分對(duì)231的共同端接收第三分量射頻信號(hào)RF3，而第三差分對(duì)231的第一控制端接收第二本地振蕩信號(hào)L02，以及第三差分對(duì)231的第二控制端接收第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L02B。第三差分對(duì)231的第一及第二差分端則耦接第二轉(zhuǎn)阻放大器240。
[0065]相似的，第四差分對(duì)232的共同端接收第四分量射頻信號(hào)RF4。第四差分對(duì)232的第一控制端接收所述第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L02B，而第四差分對(duì)232的第二控制端接收第二本地振蕩信號(hào)L02。第四差分對(duì)232的第一及第二差分端則耦接第二轉(zhuǎn)阻放大器240。
[0066]第二轉(zhuǎn)阻放大器240包括運(yùn)算放大器TIA2、電阻R3、R4以及電容C3、C4。其中，運(yùn)算放大器TIA2具有第一及第二輸入端、以及第一及第二輸出端。電阻R3及電容C3耦接于運(yùn)算放大器TIA2的第一輸入端及第一輸出端之間，電阻R4及電容C4則耦接于運(yùn)算放大器TIA2的第二輸入端及第二輸出端之間，而耦接于上述位置的電容及電阻的數(shù)量及其阻抗/電容值皆依據(jù)實(shí)施狀況而設(shè)定，本發(fā)明并不限定于上述。
[0067]第三差分對(duì)231的共同端接收第三分量射頻信號(hào)RF3，將第三分量射頻信號(hào)RF3與第二本地振蕩信號(hào)L02及第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L02B混頻后產(chǎn)生第三分量基頻電流信號(hào)IBB3。而第四差分對(duì)232的共同端接收第四分量射頻信號(hào)RF4，將第四分量射頻信號(hào)RF4與第二本地振蕩信號(hào)L02及第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)L02B混頻后產(chǎn)生第四分量基頻電流信號(hào)IBB4。第二混頻單元230將第三分量基頻電流信號(hào)IBB3及第四分量基頻電流信號(hào)IBB4傳送至第二轉(zhuǎn)阻放大器240，經(jīng)緩沖處理后，第二轉(zhuǎn)阻放大器240從第一輸出端及第二輸出端分別輸出第三分量基頻信號(hào)BB3以及第四分量基頻信號(hào)BB4。
[0068]一般的做法中皆設(shè)置第一及第二本地振蕩信號(hào)L01、L02之間具有90度的相位差，再加上第一及第二本地振蕩信號(hào)L01、L02與其反相信號(hào)LOlB及L02B更分別有180度的相位差，使得混頻降頻后得到的第一至第四分量基頻信號(hào)BBl?BB4之間的相位差皆為90度的倍數(shù)。例如，第一至第四分量基頻信號(hào)BBl?BB4分別具有O度、180度、90度以及270度的相位差。耦接于第一轉(zhuǎn)阻放大器220及第二轉(zhuǎn)阻放大器240的后端電路(未示出)則可進(jìn)一步的利用上述四個(gè)具有相位差的第一至第四分量基頻信號(hào)BBl?BB4進(jìn)行信號(hào)處理之用。
[0069]值得一提的是，在本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步的消除信號(hào)(例如分量射頻信號(hào)RFl?RF4)在傳遞中所產(chǎn)生的正交通道噪聲互相干擾的問題，正交無源混頻器200還包括了電容CPl?CP4分別耦接于第一至第四差分對(duì)211、212、231、232與低噪聲放大器10的第一至第四輸出端OUTl?0UT4之間。然而電容CPl?CP4的電容值大小與實(shí)施與否，則根據(jù)實(shí)際實(shí)施情況而定。
[0070]圖5A及圖5B為本地振蕩信號(hào)與其工作周期的時(shí)間周期關(guān)系圖。圖5A所示出的為第一本地振蕩信號(hào)LOl及第二本地振蕩信號(hào)L02的工作周期皆為二分之一周期的情況。在現(xiàn)有技術(shù)中，工作周期為二分之一的本地振蕩信號(hào)較容易獲得，在一般振蕩信號(hào)產(chǎn)生器(未示出)外并不需額外設(shè)置其他電路元件。然而，現(xiàn)有技術(shù)的射頻前端電路中，由于低噪聲放大器僅有互為180度的兩個(gè)輸出射頻信號(hào)，往往在混頻器中皆包括了兩組混頻單元(例如第一混頻單元210、第二混頻單元230)共用同一輸出射頻信號(hào)。而這么一來，配合圖5A所示，工作周期為二分之一的第一本地振蕩信號(hào)LOl及第二本地振蕩信號(hào)L02將有四分之一的周期重疊。也就是說在這四分之一周期中，共用同一輸出射頻信號(hào)的兩組混頻單元(例如第一混頻單元210、第二混頻單元230)將通過共用低噪聲放大器的輸出端，以及兩組正交混頻單元同時(shí)間打開，使得信號(hào)及噪聲彼此互相干擾，導(dǎo)致信號(hào)品質(zhì)減弱。
[0071]為了避免這樣的情況發(fā)生，在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，則必須將第一本地振蕩信號(hào)LOl及第二本地振蕩信號(hào)L02的工作周期調(diào)整為四分之一周期，才能避免上述的問題產(chǎn)生。
[0072]然而，將周期調(diào)整為四分之一周期則需要額外的產(chǎn)生電路，過于狹窄的工作周期將使得混頻器的操作時(shí)間變短，使得混頻器的轉(zhuǎn)換增益變小，信號(hào)的信噪比也會(huì)因此下降。在本發(fā)明所提供的結(jié)構(gòu)中，低噪聲放大器10可分別提供射頻信號(hào)至上述混頻單元的各個(gè)差分對(duì)當(dāng)中，即使是第一本地振蕩信號(hào)LOl及第二本地振蕩信號(hào)L02的工作周期互有重疊，也不會(huì)造成上述因共用輸出射頻信號(hào)造成信號(hào)干擾的問題，同時(shí)也可以省掉四分之一周期的產(chǎn)生電路。另外，由于分別利用差分對(duì)提供射頻信號(hào)至混頻單元的結(jié)構(gòu)，在低噪聲放大器10與正交無源混頻器200耦接進(jìn)行阻抗匹配時(shí)，則更能簡(jiǎn)單的調(diào)整到適當(dāng)?shù)淖杩勾笮　?br> [0073]綜上所述，本發(fā)明提供一種低噪聲放大器及包括所述低噪聲放大器的接收機(jī)射頻前端電路，可以獨(dú)立的將低噪聲放大器放大后的射頻信號(hào)分別獨(dú)立的傳送至各個(gè)混頻單元中作為混頻用途的差分對(duì)，即使是差分對(duì)所接收的本地振蕩信號(hào)具有重疊的工作周期，也不會(huì)造成因共用輸出射頻信號(hào)而產(chǎn)生信噪比減弱或是信號(hào)及噪聲互相干擾的問題。另一方面，這樣的結(jié)構(gòu)也能以較簡(jiǎn)單的方式調(diào)整低噪聲放大器及混頻器之間的阻抗匹配，在設(shè)置也較為簡(jiǎn)便。
[0074]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，包括: 一低噪聲放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端、一第二輸出端、一第三輸出端以及一第四輸出端，從所述第一輸入端以及所述第二輸入端接收互為差分信號(hào)的一第一射頻信號(hào)及一第二射頻信號(hào)，并分別從所述第一輸出端、所述第二輸出端、所述第三輸出端以及所述第四輸出端輸出一第一分量射頻信號(hào)、一第二分量射頻信號(hào)、一第三分量射頻信號(hào)以及一第四分量射頻信號(hào)；以及 一正交無源混頻器，耦接所述低噪聲放大器的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端及第四輸出端，并分別接收所述第一分量射頻信號(hào)、所述第二分量射頻信號(hào)、所述第三分量射頻信號(hào)及所述第四分量射頻信號(hào)，與一本地振蕩信號(hào)混頻得到一第一分量基頻信號(hào)、一第二分量基頻信號(hào)、一第三分量基頻信號(hào)及一第四分量基頻信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述低噪聲放大器包括: 一主差分輸入對(duì)，具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端，其中所述主差分輸入對(duì)的第一及第二輸入端分別接收互為差分信號(hào)的一第一射頻信號(hào)及一第二射頻信號(hào); 一主尾端電流源模塊，耦接所述有源差分輸入對(duì)的共同端與一接地電壓之間； 一第一子差分對(duì)，具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端，其中所述第一子差分對(duì)的共同端耦接所述主差分輸入對(duì)的第一差分端，所述第一子差分對(duì)的第一差分端耦接所述第一輸出阻抗及所述低噪聲放大器的所述第一輸出端，以及所述第一子差分對(duì)的第二差分端耦接所述第二輸出阻抗及所述低噪聲放大器的所述第三輸出端；以及 一第二子差分對(duì)，具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端，其中所述第二子差分對(duì)的共同端耦接所述主差分輸入對(duì)的第二差分端，所述第二子差分對(duì)的第一差分端耦接所述第三輸出阻抗及所述低噪聲放大器的所述第二輸出端，以及所述第二子差分對(duì)的第二差分端耦接所述第四輸出阻抗`及所述低噪聲放大器的所述第四輸出端， 其中，所述低噪聲放大器分別從所述第一輸出端、所述第二輸出端、所述第三輸出端及所述第四輸出端輸出一第一分量射頻信號(hào)、一第二分量射頻信號(hào)、一第三分量射頻信號(hào)及一第四分量射頻信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述低噪聲放大器還包括: 一第一反饋電路，耦接所述主差分輸入對(duì)的第一輸入端及第一差分端之間；以及 一第二反饋電路，耦接所述主差分輸入對(duì)的第二輸入端及第二差分端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述主差分輸入對(duì)包括: 一第一主晶體管，其中所述第一主晶體管的柵極端接收第一射頻信號(hào)，所述第一主晶體管的漏極端耦接所述主差分輸入對(duì)的第一差分端，以及第一主晶體管的源極端耦接所述主差分輸入對(duì)的共同端；以及 一第二主晶體管，其中所述第二主晶體管的柵極端接收第二射頻信號(hào)，所述第二主晶體管的漏極端耦接所述主差分輸入對(duì)的第二差分端，以及第二主晶體管的源極端耦接所述主差分輸入對(duì)的共同端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述第一子差分對(duì)包括: 一第一子晶體管，其中所述第一子晶體管的柵極端接收一第一子差分對(duì)偏壓，所述第一子晶體管的漏極端耦接所述第一子差分對(duì)的第一差分端，以及第一子晶體管的源極端耦接所述第一子差分對(duì)的共同端；以及 一第二子晶體管，其中所述第二子晶體管的柵極端接收一第二子差分對(duì)偏壓，所述第二子晶體管的漏極端耦接所述第一子差分對(duì)的第二差分端，以及第二子晶體管的源極端耦接所述第一子差分對(duì)的共同端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述第二子差分對(duì)包括:一第三子晶體管，其中所述第三子晶體管的柵極端接收一第三子差分對(duì)偏壓，所述第三子晶體管的漏極端耦接所述第二子差分對(duì)的第一差分端，以及第三子晶體管的源極端耦接所述第二子差分對(duì)的共同端；以及 一第四子晶體管，其中所述第四子晶體管的柵極端接收一第四子差分對(duì)偏壓，所述第四子晶體管的漏極端耦接所述第二子差分對(duì)的第二差分端，以及第四子晶體管的源極端耦接所述第二子差分對(duì)的共同端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述低噪聲放大器還包括: 一第一輸出阻抗，耦接所述第一子差分對(duì)的第一差分端與電源電壓之間； 一第二輸出阻抗，耦接所述第一子差分對(duì)的第二差分端與所述電源電壓之間； 一第三輸出阻抗，耦接所述第二子差分對(duì)的第一差分端與電源電壓之間；以及 一第四輸出阻抗，耦接所述第二子差分對(duì)的第二差分端與電源電壓之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述主尾端電流源模塊包括: 一電流源，耦接所述主差分輸入對(duì)的共同端與所述接地電壓之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于: 所述本地振蕩信號(hào)包括一第一本地振蕩信號(hào)、一第二本地振蕩信號(hào)、一第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)及一第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)；以及所述正交無源混頻器還包括: 一第一混頻單元，接收第一分量射頻信號(hào)及第二分量射頻信號(hào)，與所述第一本地振蕩信號(hào)及所述第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)混頻得到一第一基頻電流信號(hào)及一第二基頻電流號(hào); 一第一轉(zhuǎn)阻放大器，耦接所述第一混頻單元，接收并輸出所述第一基頻信號(hào)及所述第二基頻信號(hào)； 一第二混頻單元，接收第三分量射頻信號(hào)及第四分量射頻信號(hào)，與所述第二本地振蕩信號(hào)及所述第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)混頻得到一第三基頻電流信號(hào)及一第四基頻電流信號(hào)；以及 一第二轉(zhuǎn)阻放大器，耦接所述第二混頻單元，接收并輸出所述第三基頻信號(hào)及所述第四基頻信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述 的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述第一混頻單元包括:一第一差分對(duì)，具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端，其中所述第一差分對(duì)的共同端接收第一分量射頻信號(hào)，所述第一差分對(duì)的第一控制端接收所述第一本地振蕩信號(hào)，所述第一差分對(duì)的第二控制端接收所述第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)，以及所述第一差分對(duì)的第一及第二差分端耦接所述第一轉(zhuǎn)阻放大器；以及 一第二差分對(duì)，具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端，其中所述第二差分對(duì)的共同端接收第二分量射頻信號(hào)，所述第二差分對(duì)的第一控制端接收所述第一本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)，所述第二差分對(duì)的第二控制端接收所述第一本地振蕩信號(hào)，以及所述第二差分對(duì)的第一及第二差分端耦接所述第一轉(zhuǎn)阻放大器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述第二混頻單元包括: 一第三差分對(duì)，具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端，其中所述第三差分對(duì)的共同端接收第三分量射頻信號(hào)，所述第三差分對(duì)的第一控制端接收所述第二本地振蕩信號(hào)，所述第三差分對(duì)的第二控制端接收所述第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)，以及所述第三差分對(duì)的第一及第二差分端耦接所述第二轉(zhuǎn)阻放大器；以及 一第四差分對(duì)，具有共同端、第一及第二控制端以及第一及第二差分端，其中所述第四差分對(duì)的共同端接收第四分量射頻信號(hào)，所述第四差分對(duì)的第一控制端接收所述第二本地振蕩信號(hào)的反相信號(hào)，所述第四差分對(duì)的第二控制端接收所述第二本地振蕩信號(hào)，以及所述第四差分對(duì)的第一及第二差分端耦接所述第二轉(zhuǎn)阻放大器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)阻放大器包括: 一第一運(yùn)算放 大器，具有輸入端及輸出端，耦接第一混頻單元的第一及第二差分對(duì)，其輸入端接收所述第一分量基頻電流信號(hào)及所述第二分量基頻電流信號(hào)，經(jīng)緩沖處理后，其輸出端輸出所述第一分量基頻信號(hào)及所述第二分量基頻信號(hào)； 至少一電阻，耦接所述第一轉(zhuǎn)阻放大器的輸入端及輸出端之間；以及 至少一電容，耦接所述第一轉(zhuǎn)阻放大器的輸入端與輸出端之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)阻放大器包括: 一第二運(yùn)算放大器，具有輸入端及輸出端，耦接第二混頻單元的第三及第四差分對(duì)，其輸入端接收所述第三分量基頻電流信號(hào)及所述第四分量基頻電流信號(hào)，經(jīng)緩沖處理后，其輸出端輸出所述第三分量基頻信號(hào)及所述第四分量基頻信號(hào)； 至少一電阻，耦接所述第一轉(zhuǎn)阻放大器的輸入端及輸出端之間；以及 至少一電容，耦接所述第一轉(zhuǎn)阻放大器的輸入端與輸出端之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接收機(jī)射頻前端電路，其特征在于: 一第一本地振蕩信號(hào)及一第二本地振蕩信號(hào)的工作周期為二分之一；以及所述第一本地振蕩信號(hào)及所述第二本地振蕩信號(hào)，其中所述第一本地振蕩信號(hào)及所述第二本地振蕩信號(hào)的工作周期互相重疊。
15.—種低噪聲放大器,具有第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端及第四輸出端，其特征在于，包括: 一主差分輸入對(duì)，具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端，其中所述主差分輸入對(duì)的第一及第二輸入端分別接收互為差分信號(hào)的一第一射頻信號(hào)及一第二射頻信號(hào)；一主尾端電流源模塊，耦接所述主差分輸入對(duì)的共同端與一接地電壓之間； 一第一子差分對(duì)，具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端，其中所述第一子差分對(duì)的共同端耦接所述主差分輸入對(duì)的第一差分端，所述第一子差分對(duì)的第一差分端耦接所述第一輸出阻抗及所述低噪聲放大器的所述第一輸出端，以及所述第一子差分對(duì)的第二差分端耦接所述第二輸出阻抗及所述低噪聲放大器的所述第三輸出端；以及 一第二子差分對(duì)，具有共同端、第一及第二輸入端以及第一及第二差分端，其中所述第二子差分對(duì)的共同端耦接所述主差分輸入對(duì)的第二差分端，所述第二子差分對(duì)的第一差分端耦接所述第三輸出阻抗及所述低噪聲放大器的所述第二輸出端，以及所述第二子差分對(duì)的第二差分端耦接所述第四輸出阻抗及所述低噪聲放大器的所述第四輸出端。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述低噪聲放大器還包括: 一第一反饋電路，耦接所述主差分輸入對(duì)的第一輸入端及第一差分端之間；以及 一第二反饋電路，耦接所述主差分輸入對(duì)的第二輸入端及第二差分端之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述主差分輸入對(duì)包括: 一第一主晶體管，其中所述第一主晶體管的柵極端接收第一射頻信號(hào)，所述第一主晶體管的漏極端耦接所述主差分輸入對(duì)的第一差分端，以及第一主晶體管的源極端耦接所述主差分輸入對(duì)的共同端；以及 一第二主晶體管，其中所述第二主晶體管的柵極端接收第二射頻信號(hào)，所述第二主晶體管的漏極端耦接所述主差分輸入對(duì)的第二差分端，以及第二主晶體管的源極端耦接所述主差分輸入對(duì)的共同端。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述第一子差分對(duì)包括:` 一第一子晶體管，其中所述第一子晶體管的柵極端接收一第一子差分對(duì)偏壓，所述第一子晶體管的漏極端耦接所述第一子差分對(duì)的第一差分端，以及第一子晶體管的源極端耦接所述第一子差分對(duì)的共同端；以及 一第二子晶體管，其中所述第二子晶體管的柵極端接收一第二子差分對(duì)偏壓，所述第二子晶體管的漏極端耦接所述第一子差分對(duì)的第二差分端，以及第二子晶體管的源極端耦接所述第一子差分對(duì)的共同端。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述第二子差分對(duì)包括: 一第三子晶體管，其中所述第三子晶體管的柵極端接收一第三子差分對(duì)偏壓，所述第三子晶體管的漏極端耦接所述第二子差分對(duì)的第一差分端，以及第三子晶體管的源極端耦接所述第二子差分對(duì)的共同端；以及 一第四子晶體管，其中所述第四子晶體管的柵極端接收一第四子差分對(duì)偏壓，所述第四子晶體管的漏極端耦接所述第二子差分對(duì)的第二差分端，以及第四子晶體管的源極端耦接所述第二子差分對(duì)的共同端。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述低噪聲放大器還包括: 一第一輸出阻抗，耦接所述第一子差分對(duì)的第一差分端與電源電壓之間； 一第二輸出阻抗，耦接所述第一子差分對(duì)的第二差分端與所述電源電壓之間； 一第三輸出阻抗，耦接所述第二子差分對(duì)的第一差分端與電源電壓之間；以及 一第四輸出阻抗，耦接所述第二子差分對(duì)的第二差分端與所述電源電壓之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述主尾端電流源模塊包括:一第一電流源，耦接所述主差分輸入`對(duì)的共同端與所述接地電壓之間。
【文檔編號(hào)】H03F1/26GK103795351SQ201310043776
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】廖樺輿, 王晟宇, 張英堂 申請(qǐng)人:深圳市南方硅谷微電子有限公司