[发明专利]一种增益和带宽可变的低功耗高线性度模拟基带电路

说明书

本发明涉及一种增益和带宽可变的低功耗高线性度模拟基带电路，包括内嵌有直流失调消除环路的可变增益放大器和带宽可重构的低通滤波器。其中可变增益放大器位于模拟基带的第一级、第二级和最后一级，用于对混频器的输出信号进行放大，实现了6～66dB增益控制范围。低通滤波器整体位于第三级，采用四个二阶单元实现了八阶巴特沃斯响应，用于对混频的输出信号进行滤波，通过调节电容值控制滤波器的带宽，实现500kHz、1MHz、3MHz、8MHz和15MHz这5个截止频率。本发明模拟基带电路具有低功耗、高线性度、增益控制精确的特点。

技术领域

本发明属于涉及毫米波雷达技术领域，尤其是一种增益和带宽可变的低功耗高线性度模拟基带电路。

背景技术

近年来，毫米波雷达由于具有低成本和对极端恶劣天气条件的鲁棒性等优势而迅速发展。目前毫米波雷达的研究频段多集中于77GHz到太赫兹波段，更高的工作频率允许更高的分辨率和更紧凑的面积，有利于成本的降低和集成度的提高。而CMOS工艺又因其低成本、低功耗和高集成度等特点被不断应用于先进的雷达系统中。在毫米波雷达中通常采用调频连续波雷达以减小电路复杂度和功耗。

毫米波雷达接收机主要包括接收天线、低噪声放大器、混频器和模拟基带电路，其中模拟基带电路一般包括可变增益放大器和滤波器。可变增益放大器用于对不同强度的输入信号进行幅度调节，可分为开环结构和闭环结构，开环结构一般具有带宽大但线性度较差的特点，闭环结构一般具有线性度高但带宽小的特点。在信号的传输过程中，常常会产生直流失调成分，该直流失调成分主要源自发射天线泄漏的信号与本振信号发生混频以及模拟基带自身产生的失配，通常采用连续时间负反馈结构的直流失调消除电路来减小。滤波器用于滤除带外信号和干扰，具有可重构带宽以适应雷达不同的探测距离，常采用具有低功耗大带宽的Gm-C结构或者具有高线性度的有源RC结构。

在配置可变增益放大器和滤波器的级联顺序时，要权衡模拟基带的线性度和噪声性能。将增益分布在模拟基带的前级可以有效抑制噪声，但对滤波器的线性度要求较高，而将增益分布在模拟基带的后级可以缓解对滤波器线性度的要求，但对噪声的抑制较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种增益和带宽可变的低功耗高线性度模拟基带电路，具有可重构增益和带宽、低功耗、较高线性度的特点。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种增益和带宽可变的低功耗高线性度模拟基带电路，其特征在于：包括内嵌有直流失调消除环路的可变增益放大器和可重构带宽的低通滤波器；其中，内嵌有直流失调消除环路的可变增益放大器位于第一级、第二级和最后一级，用于对混频器输出的信号进行放大并消除来自模拟基带前级和自身产生的直流失调；低通滤波器整体位于第三级，通过调节电容值控制滤波器的带宽，用于对信号进行滤波。

而且，所述内嵌有直流失调消除环路的可变增益放大器包括可变增益放大器核心电路、直流失调消除电路以及共模反馈电路；可变增益放大器核心电路为两级全差分结构，第一级输入管为PMOS对管，其源端同时连接源极负反馈电阻、PMOS电流源的漏端和二极管连接形式的PMOS管的源端，其漏端同时连接NMOS电流源、直流失调电路反馈管的漏端、局部反馈NMOS管的栅端和第二级输入管的栅端，二极管形式的PMOS管的栅端和漏端连接NMOS反馈管的漏端；第二级为电流源负载的共源极放大器，并且该电流源负载的栅端受控于共模反馈电路的输出。

而且，所述直流失调消除电路的输入为可变增益放大器核心电路的输出，经过电阻连接到直流失调电路放大器中PMOS输入对管的栅端，该PMOS对管的源端连接尾电流源，漏端作为直流失调电路的输出连接二极管形式的NMOS负载和交叉耦合的负阻对管，该输出连接到可变增益放大器核心电路中直流失调反馈管的栅端。