[发明专利]前端收发机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年8月24日提交的美国临时专利申请61/236,278号的优先权，为所有目的而将其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明的各实施例涉及一种前端收发机。

背景技术

近来，由于使具有低功耗的短程高速无线个人局域网(Wireless Personal Area Network，WPAN)系统发生变革的更大潜力，60GHz的工业、科学和医疗(ISM)频带已引起更多关注。而且，随着晶体管在尺寸上变小，晶体管可能呈现出更低的噪声系数、更高的功率驱动能力、更好的速度特性、更高的封装密度以及更高的单位增益频率(f_T)。所有这些品质可有助于更高集成度、更小型及更高性能的便携式应用。近来的技术节点支持120GHz以上的f_T，该f_T可大于60GHz的工作频率的两倍。在60GHz频率附近进行应用的动机可能是未被联邦通信委员会(FCC)许可的约7GHz的大带宽。

通过选择本振(LO)和中频(IF)，可能有很多现有的架构，通过选择射频(RF)信号和基带频率信号间的频率变换的中间级数，还基于“频率规划”而对所述架构进行分类。

一种架构可包括60G的直接变频架构。这种架构可称作f_LO＝60GHz的零中频(Zero-IF)架构或零拍(Homodyne)架构。可在单个步骤中进行下变频以获得基带信号。这种架构可简单直接，从而该架构非常适于单片集成。由于可能仅有一个混频级，故可能没有图像频带(image band)，并且低噪声放大器(LNA)可不要求高的镜像抑制比(image rejection ratio)。然而，在60GHz处，可能非常难以生成相位噪声较小的LO I/Q分量和非常稳定的振荡器。由于LO可能非常接近RF频率，故可能存在LO馈通的问题。接着还有1/f噪声问题，利用倍频器而将频率从VCO偏移至60GHz的频率合成器的功耗高、动态范围有限以及灵敏度差的问题。还可能存在LO泄漏至天线的风险，这转而可导致LO信号的自混频。使用相同RF频率和LO频率的直接变频可引起动态直流偏移，这可影响系统机能。如果隔离不充分，则发射机输出可作为接收机的LO而泄漏，这可导致传输泄漏自混频。

另一架构可包括30G/30G架构。这种架构还可称作f_LO＝27GHz的半RF架构，该架构可包括由RF至基带信号的3级下变频。最初，通过将对9GHz的VCO进行三倍频而得到的同一f_LO＝27GHz进行双变频，然后使用被分频的6GHz的LO得到第三级。由于可多级变频，故可降低对VCO的要求。第一IF的频率可以为较高的33GHz，从而获得更好的镜像抑制，然而正相反，所述频率可非常接近27GHz的LO，从而可能难以隔离LO与IF、LO馈通间的干扰。VCO可驱动两个不同的不均衡负载，从而需要附加电路和功耗。可能难以用3/2分频而为第三级生成I/Q LO频率。由于LO频率和IF频率可为RF频率的整数倍，故谐波和次谐波可导致干扰问题。LO的三次谐波可能与60GHz的RF混频，这可导致接近30GHz的IF频率。这种与下变频的初始IF的谐波干扰可增加，并且可使收发机的性能下降。

又一架构可包括20G/40G架构。由于这种架构可仅具有2级变频，故该架构更简单。第一级f_LO＝40GHz远离f_IF＝20GHz，因此不会发生干扰。LO的频率可能相当高，因此难以实现VCO的稳定，并且频率合成的功耗可能更高。这里，可同样占优的是由VCO的不均衡负载导致附加电路的同样问题。第一级的IF、LO频率可以为RF信号的整数倍，从而可导致来自谐波和次谐波的干扰。

又一架构可包括10G/50G架构。这种架构的最低IF频率可以为12GHz，该架构可具有两级变频。可降低对生成I/Q的要求。12-GHz的相对低的IF可能对LNA和混频器的镜像抑制的要求高。这种架构可能需要用于使VCO的负载均衡的非常规电路，从而导致功耗增加。谐波和次谐波的影响可能没有那么大，这是因为相比于IF和LO，RF可能为主因。由于第一级LO可包括48GHz的值且相当大，故这种架构可更好地抑制邻近干扰和直流偏移。这可放宽信道选择滤波器的Q-品质因数。

发明内容