[发明专利]一种带数字辅助电路的射频接收前端

摘要

本发明公开了一种带数字辅助电路的射频接收前端，实现了转换增益和输入匹配的编程可调节。该带数字辅助电路的射频接收前端包括主跨导模块(1)、跨导增强模块(2)、匹配补偿模块(3)、开关管及负载模块(4)和数字辅助模块(5)。本发明在主跨导模块上加入跨导增强模块和匹配补偿模块，两者分别用来提升总转换增益和实现输入匹配补偿。并引入数字辅助模块，用于射频前端在不同工作状态需求下，对跨导增强模块和匹配补偿模块进行动态偏置。从而动态控制射频接收前端跨导增强量和匹配补偿量，来实现射频接收前端的转换增益和输入匹配编程可调。本发明结构简单，易集成，占用芯片面积小。

主权项

1.一种带数字辅助电路的射频接收前端，其特征在于，包括主跨导模块(1)、跨导增强模块(2)、匹配补偿模块(3)、开关管及负载模块(4)和数字辅助模块(5)，其中：主跨导模块(1)由NMOS放大管NM1、NM2以及电阻R₁、R₂构成，将输入射频电压信号转换为射频电流信号，并提供跨导增益和输入阻抗，差分输入信号V_in+、V_in‑交流耦合接入NM1和NM2的源端，R₁连接NM1的源端和GND，电阻R₂连接NM2的源端和GND，用来为主跨导管提供直流偏置；跨导增强模块(2)由NMOS放大管NM3、NM4以及电阻R₇、R₈构成，分别通过电容C₁、C₂将差分输入信号V_in+、V_in‑交流耦合输入NM3、NM4的栅端，R₇、R₈分别连接NM3、NM4的漏端与电源VDD，NM3、NM4的源端接GND，对输入信号进行共源反向放大，电容C₃、C₄分别连接NM3、NM4的漏端与NM1、NM2的栅端，将已经进行过反向放大的信号交流耦合输入NM1、NM2的栅端，以此来增大主跨导管NM1、NM2栅源端之间的交流电压差，从而实现跨导增强，若NM3、NM4构成的共源放大器的增益为A，则主跨导管被有源跨导增强1+A倍，射频接收前端的总转换增益被增强1+A倍，A由NM3、NM4的偏置状态，即NM3、NM4的栅端直流偏置电压V_A决定，大电阻R₃、R₄分别连接NM3、NM4的栅端，构成NM3、NM4的偏置电压端口；匹配补偿模块(3)由PMOS放大管PM1、PM2形成的正反馈支路构成，PM1、PM2的漏端接入差分输入信号V_in+、V_in‑，栅端分别通过电容C₅、C₆连接至NM3、NM4的漏端，PM1、PM2的源端均与电源VDD相接，其对输入阻抗的调整量为正反馈的反馈系数B，B由PM1、PM2的偏置状态，即PM1、PM2的栅端直流偏置电压V_B决定，大电阻R₅、R₆分别连接PM1、PM2的栅端，构成PM1、PM2的偏置电压端口；开关管及负载模块(4)采用双平衡结构，由四个完全一样的NMOS开关管NM5‑NM8及其负载电阻R₉、R₁₀构成，NM5、NM6的源端接NM1的漏端，NM7、NM8的源端接NM2的漏端，分别将由主跨导管放大转换后的射频电流信号输入至开关管，NM5、NM8的栅端接入正向本振信号LO+，NM6、NM7的栅端接入负向本振信号LO‑，NM5‑NM8的作用是通过开关管的周期性开闭，对射频电流信号进行频谱搬移，将其转换成中频电流信号，电阻R₉、R₁₀构成阻性负载，将中频电流信号转换为中频电压信号V_IF+、V_IF‑，为整体射频接收前端提供增益；数字辅助模块(5)由数字存储单元和两个数模转换器DAC1、DAC2构成，数字存储单元将实验测试得到的在不同工作状态的V_A、V_B数字量对及对应频率成组储存，当射频接收前端需要工作在该状态时，数字存储模块会将对应的V_A、V_B数字量分别传输给数模转换器DAC1、DAC2，DAC1将V_A数字量转换为直流电压，其输出端与R₃、R₄构成的NM3、NM4的偏置电压端口相连，来实现动态偏置NM3、NM4，从而控制主放大管有源跨导增强量来调节转换增益，DAC2将V_B数字量转换为直流电压，其输出端与R₅、R₆构成的PM1、PM2的偏置电压端口相连，来实现动态偏置PM1、PM2，从而调节正反馈的反馈系数来控制输入阻抗的调整量，DAC1、DAC2同时输出，以达到同时动态调节转换增益和输入匹配补偿的目的。