阻断耐受型宽频噪声消除接收器制造技术

本公开涉及阻断耐受型宽频带噪声消除接收器，由于窄带片外射频（RF）滤波相关的劣势，本发明专利技术公开了一种具有最小增益压缩和噪声系数劣化的被设计为耐受阻断的混频器前置接收器前端。混频器前置接收器前端包括两个单独的下变频路径，该路径在基带滤波之前有助于最小化新增的噪声和电压增益，这是去除窄带片外RF滤波的关键因素。

【技术实现步骤摘要】
阻断耐受型宽频噪声消除接收器
本申请通常涉及RF接收器，特别是涉及RF接收器前端。
技术介绍
在射频（RF）接收器设计中，存在两种通常应用的前端架构；即，零差架构和外差架构。零差架构将期望的信道直接地从RF向下变频至基带，而外差架构在向下变频至基带之前，将期望的信道向下变频成一个或更多中频（IFs）。通常，这些前端架构中的每一个经常利用天线接收RF信号，利用带通滤波器抑制所接收的RF信号中的带外干扰，利用低噪声放大器（LNA）对滤波后的RF信号提供增益，并应用一个或多个下变频级。接收器前端中的每一个部件（如上述提到的那些）增加整个系统的噪声。可通过它的噪声系数（F）表征部件的噪声，通过部件的输入上的信噪比（SNR）对部件的输出上的SNR的比率给出所述噪声系数：FCOMPONENT=SNRIN/SNROUT整体的前端接收器的噪声随着来自连续的部件组合的噪声从输入到输出增加。通常，接收器前端的整体噪声系数与每一个部件的噪声系数除以先前的部件的级联增益后的总和成正比，且通过下列公式给出：其中，Fn和An分别地代表接收器前端中的第n个部件的噪声系数和增益。上述等式显示，第一个增益部件的噪声系数F1和增益A1可对接收器前端的整体噪声系数具有显性效果，因为每一个连续的部件提供的噪声由被在该部件之前的级联增益削弱。因此，为了提供足够的灵敏度，往往重要的是，保持接收器前端中的第一增益部件的噪声系数F1低和增益A1高。接收器前端的灵敏度决定可探测到的最小的信号水平，并受接收器前端的总体噪声系数的限制。因而，在很多接收器设计中，前端中的第一增益部件是LNA，其可提供高的增益，同时向总体RF接收器提供低的噪声。LNAs为小信号输入提供相对线性的增益。然而，对于足够大的输入信号，LNAs在增益压缩的形式中可呈现非线性的的表现；即，对于足够大的输入信号，LNA的增益接近零。LNA增益压缩是RF接收器设计中遇到的普遍的问题，因为在接收的RF信号中会有被称为阻断的大的带外干扰伴随相对弱的期望信号。如果在到达LNA之前不减弱这些大的带外干扰，那么其可能严重地影响LNA的线性，且降低接收器前端的灵敏度。因此，按照惯例，在接收器前端中在LNA之前应用带通滤波器，减弱大的带外干扰。这些滤波器一般是机械谐振装置，如表面声波（SAW）滤波器，该滤波器提供很多现今通信标准需要的高品质因素（Q-因素）。已谐调的电路（如带通滤波器）的Q-因素是其谐振频率（或中心频率）与其3dB频率带宽的比率。SAW滤波器通常适合于具有RF接收器的半导体基板上的单片集成电路。然而，由于基于硅的电感器中的有限的Q-因素，在很多RF接收器设计中，SAW滤波器仍然是常见的。尽管SAW滤波器可提供大的带外干扰的极好的削弱和精确的通带位置，但SAW滤波器也具有几个相应的劣势。首先，在这些滤波器通带中，这些滤波器具有大约1到2dB的插入损耗。这直接地增加到噪声系数并降低RF接收器的灵敏度。第二，这些滤波器总是增加成本和电路板面积，特别是在其中可需要多个这些滤波器的多频带应用中（例如，对于每个所支持的频带都有一个）。最后，窄带片外SAW滤波器的应用不能与软件定义的无线电的概念兼容（SDR），所述软件定义的无线电继续在电力、速度、和灵活性中其相关的优势得到关注。例如，诸如蜂窝标准GSM、UMTS、和LTE、无线网络标准Wi-Fi和WiMAX、移动TV标准DVB-H、导航标准GPS、和短程通信标准蓝牙技术和RFID这样的移动应用，通常利用从400MHz一直跨度到6GHz的无线电频谱的不同的部分。移动设备的趋势已经并将多个（如果不是所有的）这样移动应用结合至单一的移动设备。而不是为每一个这样的应用增加单独的接收器前端，由软件控制的灵活的接收器硬件的应用可使得更移动设备更小、具有更高的功率效率、并且更便宜。将这些功能转移到软件的趋势是SDR的基本理念。SAW滤波器不与SDR的概念兼容，因为它们是窄带，且它们的通带通常是不可编程的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提出了一种用于接收通过来自天线的RF电压信号和RF电流信号表征的射频（RF）信号的接收器前端，接收器前端包括：主下变频路径，包括：第一无源混频器，被配置为混合RF电流信号与本振（LO）信号，以提供第一向下变频的信号；以及跨阻抗放大器，被配置为将第一增益应用于所示第一向下变频的信号，以提供第一输出信号；该接收器前端还包括辅助下变频路径，包括：跨导单元，被配置为将RF电压信号转变成相应的电流信号；第二无源混频器，被配置为将相应的电流信号与LO信号混合，以提供第二向下变频的信号；以及第二跨阻抗放大器，被配置为将第二增益施加至第二向下变频的信号，以提供第二输出信号。根据本公开的一个方面，其中，第一增益基本上与第二增益成比例。根据本公开的一个方面，其中，第一增益基本上成比例于第二增益和与天线关联的源阻抗（sourceimpedance）的乘积。根据本公开的一个方面，其中，跨导单元是逆变器。根据本公开的一个方面的一个实施方式，该接收器前端，还包括：基带处理模块，被配置为处理作为差分信号的两端的第一输出信号和第二输出信号。根据本公开的一个方面的另一个实施方式，该接收器前端，还包括：基带处理模块，被配置为差分地感应第一输出信号和第二输出信号，以消除来自阻抗匹配电阻器的噪声并加强RF信号。根据本公开的一个方面，，其中，基带处理模块还被配置为低通滤波并数字化第一输出信号和第二输出信号。根据本公开的一个方面，其中，第一无源混频器被包括在第一谐波抑制混频器内，和第二无源混频器被包括在第二谐波抑制混频器内。根据本公开的一个方面，该接收器前端还包括被配置为滤波第一输出信号的低通滤波器。根据本公开的一个方面，其中，低通滤波器是开关电容器滤波器。根据本公开的另一个方面，提出了一种用于接收通过来自天线的RF电压信号和RF电流信号表征的射频（RF）信号的接收器前端，RF接收器前端包括：第一无源混频器，被配置为向下变频RF电流信号，以提供第一向下变频的信号；第一跨阻抗放大器，被配置为在虚拟接地的第一求和节点接收来自第一无源混频器的第一向下变频的信号，并将第一增益施加于第一向下变频的信号，以提供第一输出信号；第二无源混频器，被配置为向下变频与RF电压信号对应的电流信号，以提供第二向下变频的信号；以及第二跨阻抗放大器，被配置为在虚拟接地的第二求和节点接收来自第二无源混频器的第二向下变频的信号和将第二增益施加于第二向下变频的信号，以提供第二输出信号。根据本公开的另一个方面，其中，第一增益基本上与第二增益成比例。根据本公开的另一个方面，其中，第一增益基本上成比例于第二增益和与天线关联的源阻抗的乘积。根据本公开的另一个方面的一个实施方式，该接收器前端还包括：基带处理模块，被配置为处理作为差分信号的两端的第一输出信号和第二输出信号。根据本公开的另一个方面的另一个实施方式，该接收器前端还包括：基带处理模块，被配置为差分地感应第一输出信号和第二输出信号，以消除来自阻抗匹配电阻器的噪声并加强RF信号。根据本公开的另一个方面，其中，基带处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接收通过来自天线的RF电压信号和RF电流信号表征的射频（RF）信号的接收器前端，所述接收器前端包括：主下变频路径，包括：第一无源混频器，被配置为混合RF电流信号与本振（LO）信号，以提供第一向下变频的信号；以及跨阻抗放大器，被配置为将第一增益应用于所述第一向下变频的信号，以提供第一输出信号；和辅助下变频路径，包括：跨导单元，被配置为将所述RF电压信号转变成相应的电流信号；第二无源混频器，被配置为将所述相应的电流信号与所述LO信号混合，以提供第二向下变频的信号；以及第二跨阻抗放大器，被配置为将第二增益施加至所述第二向下变频的信号，以提供第二输出信号。

【技术特征摘要】
2012.08.13 US 13/584,4921.一种用于接收通过来自天线的差分RF电压信号和差分RF电流信号表征的差分射频RF信号的接收器前端，所述接收器前端包括：主下变频路径，包括：第一双平衡式无源混频器，被配置为混合差分RF电流信号与差分本振LO信号，以提供第一差分向下变频的信号；以及跨阻抗放大器，被配置为将第一增益应用于所述第一差分向下变频的信号，以提供第一差分输出信号；和辅助下变频路径，包括：差分跨导单元，被配置为将所述差分RF电压信号转变成相应的差分电流信号；第二双平衡式无源混频器，被配置为将所述相应的差分电流信号与所述差分LO信号混合，以提供第二差分向下变频的信号；以及第二跨阻抗放大器，被配置为将第二增益施加至所述第二差分向下变频的信号，以提供第二差分输出信号；其中，所述第一双平衡式无源混频器包括第一对开关装置和第二对开关装置，所述第一对开关装置耦接在差分RF电流信号的正RF输入信号，所述第二对开关装置耦接在差分RF电流信号的负RF输入信号，其中第一对开关装置的第一开关M1和第二对开关装置的第一开关M3通过差分LO信号的正LO信号切换，所述第一对开关装置中的第二开关M2和所述第二对开关装置中的第二开关M4通过所述差分LO信号的负LO信号切换。2.根据权利要求1所述的接收器前端，其中，所述第一增益与所述第二增益成比例。3.根据权利要求1所述的接收器前端，其中，所述差分跨导单元是逆变器。4.根据权利要求1所述的接收器前端，还包括：基带处理模块，被配置为处理作为差分信号的两端的所述第一差分输出信号和所述第二差分输出信号。5.根据权利要求1所述的接收器前端，还包括：基带处理模块，被配置为差分地感应所述第一差分输出信号和所述第二差分输出信号，以消除来自阻抗匹配电阻器的噪声并加强RF信号。6.一种用于接收通过来自天线的差分RF电压信号和差分RF电流信号表征的差分射频RF信号的接收器前端，所述RF接收器前端包括：第一双平衡式无源混频器，被配置为向下变频所述差分RF电流信号，以提供第一差分向下变频的信号；第一跨阻抗放大器，被配置为在虚拟接地的第一求和节点接收来自所述第一双平衡式无源混频器的所述第一差分向下变频的信号，并将第一增益施加于所述第一差分向下变频的信号，以提供第一差分输出信号；第二双平衡式无...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾哈迈德礼萨·罗福加兰，胡曼·道劳比，戴维·墨菲，
申请(专利权)人：美国博通公司，
类型：发明
国别省市：