一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种P波段变频发射方法及系统


[0001]本专利技术涉及射频芯片
，尤其涉及一种
P
波段变频发射方法及系统
。

技术介绍

[0002]CMOS
工艺因其与数字电路的高集成度特性，以及量产后的相对低成本特性，在射频芯片领域受到越发广泛的关注，
P
波段一方面可以直接作为射频频率使用，另一方面也可以作为高频两次变频超外差收发机的中间频率，有较广泛的应用空间
。
[0003]P
波段一方面可以直接作为射频频率使用，另一方面也可以作为高频超外差收发机的中间频率，实际系统应用中对
P
波段射频收发芯片的需求较大，具有一定的通用性
。
[0004]但实际应用过程中，仅利用良好的指标对于工程化设计的芯片是不够的，综合射频项目的目标也是构建满足工程应用需要的射频芯片产品，为后续型号射频系统的微系统化集成奠定基础，因此对芯片的工程化设计就尤为重要
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种
P
波段变频发射方法及系统，以解决上述问题
。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：一种
P
波段变频发射方法，包括以下步骤：
[0007]S1
：通过至少一个接收器接收
P
波段信号，利用接收器接收
P
波段信号，可以将
P
波段信号转换为电信号，接收器需要使用天线来接收
P
波段信号，它将无线电波转换为电信号，并将其传输到接收器中；
[0008]S2
：用低噪声放大结构，该电路同时把单端输入信号转换为差分信号输出，得到对应的数字信号；
[0009]S3
：采用有源双平衡的吉尔伯特混频器结构，其电路本质即为吉尔伯特乘法单元，可以完成模拟信号相乘的运算得到对应的中频信号；
[0010]S4
：通过差分射频放大器电路，屏蔽输入器件信号不受输出信号变化的影响，改善了电路的反向隔离度，使输入中频
IF
信号不受输出
RF
信号影响；
[0011]S5
：射频双转单功率放大器
,
得到发射功率放大的信号；
[0012]S6
：优化
P
波段频率的扼流效果；
[0013]S7
：将发射信号发送到发射天线，由所述发射天线向外部空间发射信号
。
[0014]优选的，所述
S2
中的低噪声放大结构采用中频单转双有源巴伦，输入端添加二极管
D1
～
D2
作为
ESD
电路保护芯片，为静电泄漏提供有效释放通道，两路输入级分别为采用共栅结构晶体管
M1
和共源结构晶体管
M2
，以产生反相信号，
M1、M2
分别级联共栅管
M3、M4
，以提高输出信号的反向隔离度，可以使得放大器两路输入匹配相对独立设计而受到输出阻抗影响较小，电阻
R5
为扼流电阻，电阻
R1
和电阻
R2
分别为共栅晶体管
M1
和共源晶体管
M2
的栅极偏置电阻，偏置电通过这两个大阻值电阻给电路提供偏置，电容
C1、C2
为隔直电容，电阻
R3
和电阻
R4
为放大器的负载电阻
。
[0015]优选的，所述
S3
中的有源双平衡的吉尔伯特混频器结构，其电路本质即为吉尔伯
特乘法单元，可以完成模拟信号相乘的运算，基于吉尔伯特双平衡结构乘法器的电流换向混频器是目前最常用的一种混频器电路结构，其混频输出中只含交调成分，不含干扰成分，同时可以具有一定的增益，很好的反向隔离度
。
[0016]优选的，所述
S4
中的有源双平衡的差分射频放大器电路，
NMOS
管
M1、M2
构成共源放大电路，源极接地，偏置电压通过
R1、R2
偏置扼流电阻提供偏置电压，
M3、M4
构成共栅级电路，栅极偏置连接
Vdd
，共栅极结构保持较恒定的信号状态，在源端电压变化很小，从而屏蔽了输入器件信号不受输出信号变化的影响，具有很好的屏蔽特性，改善了电路的反向隔离度，使输入中频
IF
信号不受输出
RF
信号影响，差分电感
Ld
为
MOS
管
M3、M4
提供到电源的直流通路，并提供负载阻抗，与寄生电容谐振在所需频段，差分射频放大器可以在弥补芯片增益不足的同时，增加一级电路以提高整体信号的反向隔离，从而提高芯片射频端口到中频端口的隔离度
。
[0017]优选的，所述
S5
中的射频双转单功率放大器，包括双转单电路和功率放大电路两部分，发射芯片最终连接的为负载为
50
Ω
的单端天线，需要巴伦实现差分转单端功能，常见片内双转单电路主要为无源巴伦和有源电路的方式实现，在
P
波段，片上无源电感的面积很大，浪费芯片面积，且
Q
值很低，通过片上无源巴伦合并差分信号会产生大量损耗
。
[0018]优选的，所述
S6
中的优化
P
波段频率的扼流效果，主要通过本振驱动链路实现，本振驱动链路主要包括本振单转双电路
、
本振驱动电路，本振单转双电路有源巴伦同相放大电路采用级联共栅结构，反相放大电路采用共源共栅结构
。
[0019]优选的，为保证本振信号足够大，
LO
信号单端转换成差分信号后，需要饱和输出驱动放大器，使其达到尽可能大摆幅的功率及电压放大要求，在差分共源共栅结构放大电路的基础上，通过选取差分电感和电容构成电路的
LC
谐振负载，用于提高电路的线性度及输出摆幅
。
[0020]一种
P
波段变频发射系统，包括中频单转双有源巴伦
、
有源双平衡上变频混频器
、
差分射频放大器
、
射频双转单功率放大器
、
本振缓冲驱动驱动器和本振单转双放大器，所述有源双平衡上变频混频器的输入端分别与差分射频放大器和本振缓冲驱动器的输出端的电性连接，所述有源双平衡上变拼混频器的输出端与中频单转双有源巴伦，所述本振缓冲驱动器的输入端与本振单转双放大器的输出端电性连接，所述差分射频放大器的输入端与射频双转单功率放大器的输出端电性连接
。
[0021]所述中频单转双有源巴伦，用于能够将单端中频信号转换为差分信号，提高信号质量和抗干扰能力；
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
P
波段变频发射方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：通过至少一个接收器接收
P
波段信号，利用接收器接收
P
波段信号，可以将
P
波段信号转换为电信号，接收器需要使用天线来接收
P
波段信号，它将无线电波转换为电信号，并将其传输到接收器中；
S2
：用低噪声放大结构，该电路同时把单端输入信号转换为差分信号输出，得到对应的数字信号；
S3
：采用有源双平衡的吉尔伯特混频器结构，其电路本质即为吉尔伯特乘法单元，可以完成模拟信号相乘的运算得到对应的中频信号；
S4
：通过差分射频放大器电路，屏蔽输入器件信号不受输出信号变化的影响，改善了电路的反向隔离度，使输入中频
IF
信号不受输出
RF
信号影响；
S5
：射频双转单功率放大器，得到发射功率放大的信号；
S6
：优化
P
波段频率的扼流效果；
S7
：将发射信号发送到发射天线，由所述发射天线向外部空间发射信号
。2.
根据权利要求1所述的一种
P
波段变频发射方法，其特征在于：所述
S2
中的低噪声放大结构采用中频单转双有源巴伦，输入端添加二极管
D1
～
D2
作为
ESD
电路保护芯片，为静电泄漏提供有效释放通道，两路输入级分别为采用共栅结构晶体管
M1
和共源结构晶体管
M2
，以产生反相信号，
M1、M2
分别级联共栅管
M3、M4
，以提高输出信号的反向隔离度，可以使得放大器两路输入匹配相对独立设计而受到输出阻抗影响较小，电阻
R5
为扼流电阻，电阻
R1
和电阻
R2
分别为共栅晶体管
M1
和共源晶体管
M2
的栅极偏置电阻，偏置电通过这两个大阻值电阻给电路提供偏置，电容
C1、C2
为隔直电容，电阻
R3
和电阻
R4
为放大器的负载电阻
。3.
根据权利要求2所述的一种
P
波段变频发射方法，其特征在于：所述
S3
中的有源双平衡的吉尔伯特混频器结构，其电路本质即为吉尔伯特乘法单元，可以完成模拟信号相乘的运算，基于吉尔伯特双平衡结构乘法器的电流换向混频器是目前最常用的一种混频器电路结构，其混频输出中只含交调成分，不含干扰成分，同时可以具有一定的增益，很好的反向隔离度
。4.
根据权利要求1所述的一种
P
波段变频发射方法，其特征在于：所述
S4
中的差分射频放大器电路，
NMOS
管
M1、M2
构成共源放大电路，源极接地，偏置电压通过
R1、R2
偏置扼流电阻提供偏置电压，
M3、M4
构成共栅级电路，栅极偏置连接
Vdd
，共栅极结构保持较恒定的信号状态，在源端电压变化很小，从而屏蔽了输入器件信号不受输出信号变化的影响，具有很好的屏蔽特性，改善了电路的反向隔离度，使输入中频
IF
信号不受输出
RF
信号影响，差分电感
Ld
为
MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：张萌，陈自然，张启，刘钰，
申请(专利权)人：航天科工通信技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：