[发明专利]电流模式射频接收机前端

说明书

技术领域

本技术涉及一种电流模式射频接收机前端集成电路，所有电路均采用电流模式的方法进行设计，属于模拟集成电路领域。

背景技术

近十年来来，寻呼机、无绳电话、模拟及数字蜂窝电话等个人通信系统及数字电视、广播得到了迅猛的发展。对重量轻、体积小、功耗低及成本低的发射及接收设备的需求迅猛增加。对于移动通信的便携设备，一般采用电池供电，要求在低电压、低功耗下工作。目前，移动通信设备均采用数-模混合集成电路设计，即前端射频接收电路部分是模拟系统，后端(A/D转换器后的部分)为数字系统。由于低电压、低功耗及小体积的需要，发展趋势是将前端的模拟射频电路与后端的数字电路集成于一个芯片上。目前数字系统的工作电压及功耗可以做得非常低，而数字系统的低电压不适合于模拟射频电路的工作，因为当模拟射频电路取与后端同样大小的电压时，射频电路的动态范围、线性度、工作频率及增益大大受到限制。另外，由于模拟射频集成电路功耗大，在进行系统集成时，由于热堆积引起烧坏芯片。所以前端的射频电路的工作电压和功耗与后端的数字电路的工作电压和功耗不一致，成为移动通信设备数-模混合单片集成的一大瓶颈。

电流模式电路具有明显的优点：第一，现有主要的电子器件(双极晶体管和场效应管)都是电流输出器件，它们的被控制量都是电流。如果用电压变量处理信号，必须在电路内部设计高阻抗节点，进行电流-电压变换。相反，如果以电流作为信息载体，则无须进行电流-电压变换，不仅减少了元件数目、简化了电路结构，而且避免了因引入高值电阻对电路工作速度和高频特性的损害。第二，用电流变量可以便捷的完成多种信号运算功能，模拟技术中几种最基本的信号处理，如加/减、积分、倍乘等，用电流信号实现比用电压信号实现简便得多。第三，由于采用电流进行信号处理，没有高阻抗节点进行电流电压变换，所以所需的工作电压及功耗较低。研究表明，在高频、高速信号处理领域，电流模式的电路设计方法正在取代传统的电压模式设计方法。

为了克服移动通信设备数-模混合单片集成系统中的前端的射频电路的工作电压和功耗与后端的数字电路的工作电压和功耗不一致这一瓶颈，本专利采用电流模式设计射频接收机前端电路，所设计的电流模式射频集成电路比电压模式射频集成电路具有更高的速度、更好的抗干扰性、更低的工作电压和功耗。

发明内容

本专利实现了一种电流模式射频接收机前端，该前端由非平衡-平衡变压器、跨导型差分式电流模式LNA、差分式电流模式混频器、差分式电流模式I/Q环型振荡器、差分式电流模式放大器、差分式CMOS电流模式滤波器几个部分组成，采用标准的0.18μmCMOS工艺流片，工作电压0.95V。

附图说明

图1是电流模式射频接收机前端实现方案图。

图2是非平衡-平衡变压器实现方案图。

图3是跨导型差分式电流模式LNA的实现方案图。

图4是差分式电流模式混频器电原理图。

图5是差分式电流模式I/Q环型振荡器实现方案图。

图6是差分式电流模式放大器实现方案。

图7是差分式CMOS电流模式滤波器实现方案。

具体实施方式

图2所示的非平衡-平衡变压器由两个串联的共栅场效应管和一个共源场效应管组成，从500Mhz到10Ghz，该变压器的相位误差小于5°。该非平衡-平衡有源变压器，相对于无源变压器更利于单片集成，相对于source/drain型有源变压器有更宽的频带，相对于推挽型有源变压器有更低的功率消耗，相对于共源共栅场效应管对具有更更小的相位误差。