[发明专利]一种自适应宽带正交移相电路

说明书

技术领域

本发明涉及无线通讯及集成电路技术领域，尤其涉及一种自适应宽带正交移相电路，应用于无线通讯及集成电路中的无线收发机。

背景技术

无线收发机广泛用于射频信号传输中。在无线通讯领域，收发机常用于接收和发送射频信号，接收机将射频信号转换为所需的中频信号并传输给后续的基带电路进行数字信号处理，发射机将基带信号转换为所需的射频信号发送出去。一般接收机的结构分为超外差式、低中频式和零中频式。发射机的结构分为超外差式和直接上变频式。

超外差式接收机主要存在镜像信号抑制问题和相邻信道干扰问题，为了解决这两个问题，一般需要高性能的镜像抑制滤波器和信道选择滤波器，而在现有的集成电路工艺下无法实现，只能依靠分立器件，这就降低了集成度，提高了成本。

低中频式接收机则是通过正交下变频器来抑制镜像信号，下变频后的信号处于一个较低的中频。零中频式接收机也是通过正交下变频器来抑制镜像信号，不同点只是下变频后的信号处于基带。这两种结构一方面解决了镜像信号抑制问题，另一方面，下变频后中频信号处于较低频率，也就降低了信道选择滤波器的设计难度。因此，低中频和零中频结构成为目前主流的接收机结构。

超外差式发射机的集成度主要受到镜像抑制滤波器的影响，为了不干扰其他信道的信号，发射机对镜像信号应具有足够的抑制率，故这种结构对滤波器具有很高的要求，一般不能将镜像抑制滤波器集成在芯片上。

直接上变频发射机将基带信号直接正交上变频到载波频段，在上变频过程中不会产生镜像信号，从而避免了镜像抑制问题。

在低中频和零中频接收机以及直接上变频发射机结构中，都需要正交信号来实现正交变频，正交信号的质量直接决定了收发机对于镜像信号的抑制能力。目前主要有三种方式产生正交信号：工作于两倍频率的VCO级联除2电路、正交VCO和VCO级联正交移相网络。第一种方法需要VCO工作在两倍频率处，这不仅增加了功耗，而且也会恶化相位噪声，对于较高频率的正交信号，还会受到工艺水平的影响，无法通过这种方法实现。第二种方法需要的芯片面积较大，此外相位噪声也会较差。第三种方法在窄带应用中较常见，其在某一个频点上可以产生理想的正交信号。

在一些宽带应用场合，如果使用VCO级联正交移相网络来产生正交信号，一般需要采取级联多级正交移相网络的方法来实现。级联的级数越多，带宽越宽，但是随着级联级数的增加，正交移相网络的损耗和面积也越大。一般要实现GHz以上带宽的正交信号，需要3级以上的移相网络，这就增加了产生正交信号的成本。

因此，需要有一种电路，可以在不增加功耗和面积的前提下，产生GHz以上宽带正交信号的电路。本发明的主旨即在于提供了这种电路的设计思想和实现方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种自适应宽带正交移相电路及利用该电路对电容进行调节的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种自适应宽带正交移相电路，该自适应宽带正交移相电路由一个带压控变容管的正交移相电路、四个并行的峰值检测器、两个并行的低通滤波器、一个运算放大器和四个并行的单位增益放大器依次连接而成，且四个并行的单位增益放大器还连接于该带压控变容管的正交移相电路，构成一个环状网络；该自适应宽带正交移相电路能够根据同相信号和正交信号输出幅度差来控制该带压控变容管的正交移相电路中的压控变容管，调节该压控变容管的电容值，使该压控变容管在较宽频带内能够输出幅度相等、相位相差90度的正交信号。

上述方案中，所述带压控变容管的正交移相电路，由四个可变容值的压控电容、四个固定容值的电容和四个电阻构成，用来接收差分信号，将接收的差分信号转换为正交信号，并输出给峰值检测器。

上述方案中，所述峰值检测器由两个PMOS管构成，第一个PMOS管作为电流源，第二个PMOS管作为源跟随器，该峰值检测器连接在正交移相电路和低通滤波器之间，用来检测正交移相电路输入的正交信号的幅度，并将检测后的信号输出给低通滤波器。

上述方案中，所述低通滤波器由一个电阻和一个电容构成，连接在峰值检测器和运算放大器之间，用来滤除峰值检测器输入的信号的高频分量，得到一个与正交信号输出幅度相关的低频分量，然后输出给运算放大器。

上述方案中，所述运算放大器由若干个NMOS管、PMOS管、电阻和电容构成，连接在低通滤波器和单位增益放大器之间，用来比较低通滤波器输出信号的大小，并向单位增益放大器输出一个反馈信号，以调节正交移相电路中压控变容管的电容值。