[发明专利]一种注入锁定振荡器及无线接收射频前端

说明书

技术领域

本发明属于微电子学技术领域，涉及一种注入锁定振荡器及无线接收射频前端。

背景技术

无线收发系统分为发射无线电波的发射系统和接收无线电波的接收系统。其中，用于接收无线电波的接收系统由低噪声放大器、混频器、锁相环、低通滤波器、可变增益放大器、AD转换器、解调器等模块构成，而由低噪声放大器和混频器构成的射频前端是接收系统的关键部分，如图1所示；低噪声放大器实现对输入信号的放大，它必须具有较小的噪声系数以提高接收系统的灵敏度；同时，它必须具有一定的增益以抑制后级电路噪声对系统的影响；最后，由于低噪声放大器需要与天线连接，其输入匹配也非常重要。图2所示为常见的低噪声放大器结构，该结构为源极电感负反馈低噪声放大器，电感L1用来实现匹配输入阻抗的实部，该低噪声放大器能实现较低的噪声系数，但输入频率范围较小；图3所示为共栅结构低噪声放大器，该结构的输入阻抗实部由输入管的跨导决定，输入频率范围较宽，但噪声系数较大。

另一方面，对振荡器来说，当满足外界注入信号的频率在其自由震荡频率附近、外界注入信号的幅度比其自由震荡幅度小很多时，其输出信号的频率可以锁定和跟踪注入信号的频率，其结构如图4所示。因此，注入锁定振荡器也被用作实现频率调制信号、相位调制信号放大的放大器；同时，理论分析结果表明，该放大器的等效输入噪声为宽频带高斯白噪声。因此，注入锁定压控振荡器可以实现频率调制信号、相位调制信号的低噪声放大。

结合前面无线接收系统对低噪声放大器的要求和注入锁定振荡器的特点可以发现，当注入锁定振荡器用作低噪声放大器时，会遇到如下困难：1.输入阻抗匹配，传统注入锁定振荡器采用共源结构，无法实现标准50Ω或75Ω阻抗的匹配；2.传统注入锁定分频器的注入锁定频率范围很窄，无法满足无线接收系统对输入频率范围的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种注入锁定振荡器及无线接收射频前端。

本发明包括一个低噪声放大器和一个混频器，低噪声放大器的同相输入端作为无线收发射频前端的同相输入端，低噪声放大器的反相输入端作为无线收发射频前端的反相输入端，低噪声放大器的同相输出端接无混频器的第一输入端，低噪声放大器的反相输出端接混频器的第二输入端；混频器的第三输入端接无线收发射频前端的本振信号同相输入端，混频器的第四输入端接无线收发射频前端的本振信号反相输入端；混频器的第一输出端作为无线收发射频前端的中频同相输出端，混频器的第二输出端作为无线收发射频前端的中频反相输出端。

所述的低噪声放大器采用注入锁定振荡器实现，注入锁定振荡器包括两个NMOS管、两个PMOS管、四个电感、两个变容管、两个MIM电容及两个电阻。第一NMOS管的源极、第一MIM电容的一端、第一电感的一端相连，作为注入锁定振荡器的同相输入端；第二NMOS管的源极、第二MIM电容的一端、第二电感的一端相连，作为注入锁定振荡器的反相输入端；第一电容的另一端、第一电阻的一端、第二NMOS管的栅极相连；第二电容的另一端、第二电阻的一端、第一NMOS管的栅极相连；第一电阻的另一端、第二电阻的另一端连接，作为注入锁定振荡器的电压偏置端；第一电感的另一端和第二电感的另一端接地；第一NMOS管的漏极、第一变容管的一端、第三电感的一端、第一PMOS管的漏极、第二PMOS管的栅极连接，作为注入锁定振荡器的同相输出端；第二NMOS管的漏极、第二变容管的一端、第四电感的一端、第二PMOS管的漏极、第一PMOS管的栅极连接，作为注入锁定振荡器的反相输出端；第一变容管的另一端和第二变容管的另一端连接，作为注入锁定振荡器的电压控制端；第三电感的另一端和第四电感的另一端连接；第一PMOS管的源极和第二PMOS管的源极接电源VDD。