[发明专利]一种全集成抗阻塞射频接收前端架构

说明书

技术领域

本发明属于无线通讯接收机领域，涉及一种全集成抗阻塞射频接收前端架构。

背景技术

现在无限通讯技术被广泛使用，然而由于频谱资源的有限性，使得在公共频段存在大量的用户。像2.4GHz为各国共用的ISM频段，因此无线局域网、蓝牙、ZigBee等无线网络，均工作在2.4GHz频段上。发射机的强发射信号对于所需频带内附近频道的其他接收机来说是一种阻塞信号。大幅度的阻塞信号会使得接收机内晶体管的工作状态偏移，而造成接收机的增益下降，噪声系数和线性度等性能恶化，甚至会使接收机无法工作。为了消除阻塞信号对接收机整体电路造成的影响，就需要从接收机最前端的点射频前端将其消除。

目前国际上有美国博通公司、欧洲微电子研究中心和美国康奈尔大学等国际著名通信半导体公司、微电子研究中心和大学对全集成抗阻塞射频接收前端进行研究，并取得了一定的成果。但是，已有的全集成抗阻塞射频接收前端有着明显的不足，博通的前馈和反馈结构是利用混频器的混频功能将低中频的高通滤波器搬移到射频本振处形成射频带阻滤波器，这样的结构不仅两条支路不匹配，而且阻塞信号会经过前馈支路中的下混频器和低中频的高通滤波器等电路，这会恶化线性度，造成增益压缩，恶化噪声系数。欧洲微电子研究中心的电压模全集成抗阻塞射频接收前端架构，因为是直接采用电压形式，所以对电路的要求很高。为了保证线性度，该研究中心的成果中采用的是一个电源电压的2.5V的LNA。美国康内尔大学的LNA-less结构具有很好的线性度，但是其噪声性能差，而且隔离效果差，本振信号容易泄漏到天线，恶化频域资源环境。

发明内容

技术问题：本发明提出了一种解决了频域环境中阻塞信号对接收机的影响的全集成抗阻塞射频接收前端架构。

技术方案：本发明的全集成抗阻塞射频接收前端架构，包括射频阻塞信号滤波级和下混频级,所述的射频阻塞信号滤波级包括第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、减法运算电路和负载级，所述第一低噪声放大器与减法运算电路的一个差分端连接，所述第二低噪声放大器与减法运算电路的另一个差分端连接，第二低噪声放大器同时还与负载级连接，射频带阻滤波级通过减法运算电路的输出端与下混频级连接。

本发明的优选方案中，所述负载级由第二无源开关混频器和第二跨阻放大器连接而成，第二无源开关混频级的输入端与第二低噪声放大器的输出端连接。

本发明的优选方案中，所述减法运算电路的输出端还连接有LC负载网络。

本发明的优选方案中，所述下混频级包括依次连接的第一跨导放大器、第一无源开关混频器和第一跨阻放大器。

本发明的优选方案中，所述第一低噪声放大器的输出频率响应曲线呈现全通特性，所述第二低噪声放大器和负载级的输出频率响应曲线呈现带阻特性。利用无源混频器的阻抗搬移特性，将跨阻放大器的中频阻抗高通特性搬移到射频本振处，形成射频带阻滤波器。利用前馈结构将射频带阻滤波器与低噪放的输出相减，实现两路信号相减，得到射频有用信号。再经下混频器下变频而得到中频有用信号。

该射频接收前端架构包含阻塞信号滤波级和下混频级。阻塞信号滤波级是一个前馈结构，包含第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、第二无源开关混频器、第二跨阻放大器、 L1和C1。其中主支路的第一低噪声放大器与前馈支路的第二低噪声放大器是相同的，实现两条支路的高度匹配。第二低噪声放大器、第二无源开关混频器和第二跨阻放大器组成一个无源混频器。由于无源混频器对阻抗具有在频域的搬移特性，所以第二跨阻放大器的输入阻抗特性被第二无源开关混频器搬移到本振频率处，在第二低噪声放大器的输出端对有用信号进行滤除并保留阻塞信号。将第一低噪声放大器和第二低噪声放大器的输出端成分相减得到射频有用信号，而将阻塞信号滤除。该架构在阻塞信号经过第一低噪声放大器和第二低噪声放大器后直接将其滤除，而没有将其引入其他电路模块而带来更多的非理想因素。LC网络作为负载，电感与该点的寄生电容谐振，以减小射频有用电流信号泄露。下混频级为一个无源混频器，包含第一跨导放大器、第一无源开关混频器和第一跨阻放大器，经第一跨导放大器转化为射频有用电流信号，第一无源开关混频器对其进行调制，得到中频有用电流信号，第一跨阻放大器将中频有用电流信号转换为中频有用电压信号。因为无源混频器比传统的有源混频器有线性度和噪声系数等性能的优势，所采用无源混频器可以改善射频前端的性能。

有益效果：与现有的技术相比，本发明具有以下优点：