专利名称：一种增益可调的射频接收前端电路的制作方法
技术领域：
本发明属于射频集成电路技术领域，具体涉及一种增益可调的低功耗射频接收前端电路，该电路可应用于Zigbee系统。
背景技术：
在各种近距离无线传输技术中，Zigbee技术以其低功耗，低成本，容量大，安全性高等优势脱颖而出，成为一种市场前景广阔的技术。这对射频接收前端电路提出了要求，射频接收前端电路主要包括低噪声放大器和混频器。传统的射频接收前端电路是由低噪声放大器和混频器级联组成，低噪声放大器和混频器是用不同的直流电流偏置的，因此这样射频接收前端电路的功耗会很大。为了增大接收信号的动态范围，射频接收前端电路需要能够有增益调节的功能。传统的射频接收前端电路的增益调节功能是在低噪声放大器实现的。这种方案在降低低噪声放大器的增益的同时，恶化了射频接收前端电路的噪声系数。如图1中所示的 M19’和M2tl’构成增益调节电路，置于低噪声放大器的负载端。当所述的增益调节电路工作
时，形成低阻通道，低噪声放大器的增益降低。F = Κ + ^1，其中F为总的噪声系数，F1为
^4 Fl
低噪声放大器的噪声系数，F2为混频器的噪声系数，Avi为低噪声放大器的增益。当低噪声放大器增益降低时，前端电路的噪声系数被恶化。
发明内容
本发明为解决现有射频接收技术中存在的当低噪声放大器增益降低时，前端电路的噪声系数被恶化的问题，进而提供一种增益可调的射频接收前端电路本发明的增益可调的射频接收前端电路包括低噪声放大器、I/Q两路混频器和增益调节电路，所述低噪声放大器的信号输出端与所述I/Q两路混频器的信号输入端连接， 所述增益调节电路设置在所述I/Q两路混频器的负载端。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过将增益调节电路改为加在混频器的负载端，当增益调节电路工作的时候，增益调节电路导通，形成低阻通道，混频器的负载阻抗变低，从而降低了系统的增益。由于低噪声放大器的增益没有下降，因此整体的噪声系数没有恶化。
图1为本发明具体实施方式
提供的增益可调的射频接收前端电路的整体结构示意图；图2为本发明具体实施方式
提供的增益可调的射频接收前端电路的电路结构示意图；图3为本发明具体实施方式
提供的增益可调的射频接收前端电路中交叉耦合电路的结构示意图；图4为本发明具体实施方式
提供的与现有技术射频接收前端电路性能参数对比示意图。
具体实施例方式本发明具体实施方式
提供了一种增益可调的射频接收前端电路，如图1所示，包括低噪声放大器1、I/Q两路混频器2和增益调节电路3，低噪声放大器1的信号输出端与 I/Q两路混频器2的信号输入端连接，增益调节电路3设置在I/Q两路混频器2的负载端。具体的参见图2，第一晶体管M1，第二晶体管M2，第一电容C1，第二电容C2,第一电感L1和第二电感L2构成了低噪声放大器1的主电路；其中M1和M2是低噪声放大器1的放大管，Cl和C2通过电容交叉耦合可以降低M1和M2 —半的直流电流^和L2作为低噪声放大器1的负载。第三晶体管M3，第四晶体管M4，第五晶体管M5，第六晶体管M6构成了 I/Q两路混频器2的跨导级；第七晶体管M7，第八晶体管M8，第九晶体管M9，第十晶体管Mltl，第十一晶体管M11,第十二晶体管M12，第十三晶体管M13和第十四晶体管M14构成了 I/Q两路混频器 2的开关级电路；第一电阻R1,第二电阻&，第十五晶体管M15，第十六晶体管M16和第三电阻 R3,第四电阻R4,第十六晶体管M16，第十七晶体管M17分别构成I/Q两路混频器2的有源负载。第十九晶体管M19，第二十晶体管M20,第二十一晶体管m21，第二十二晶体管M22构成增益调节电路3。在图2中，本具体实施方式
提供的射频接收前端电路由共栅结构的低噪声放大器 1和I/Q两路混频器2组成。低噪声放大器1提供良好的输入匹配，适当的电压增益和足够低的噪声系数。I/Q两路混频器2通过交流耦合与低噪声放大器共用直流偏置，将高频的信号下变频到低频，供基带处理。在图2中，低噪声放大器1使用的是共栅结构，这种结构较之共源结构的优点在于可以不以面积为代价轻易的实现输入匹配。第一电感和第二电感作为低噪声放大器1的负载。使用电感作为负载可以不消耗电路的电压余度，同时电感和寄生电容谐振可以使增益在2. 4GHz处最大。为了降低低噪声放大器消耗的功耗，在差分输入端加入了电容交叉耦合电路。该电路可以降低低噪声放大器一半的功耗，并且可以同时降低低噪声放大器的噪声系数。图3是电容交叉耦合电路的示意图。第一电容C1和第二电容C2是交叉耦合电容， Cgsl和Cgs2是第一晶体管M1和第二晶体管M2的寄生栅源电容，Cgsl = Cgs20电容交叉耦合电路的等效跨导Gffl = (1+A) gm，，其中gm是M1和M2的跨导，则有如下的公式A =-^-= —^~al(a》CJ
L 」^+Cgsgs,在C1远远大于Cgs的条件下，Gm = 2gm。使用了电容交叉耦合电路，在没有增大功耗的条件下，电路的等效跨导增大了一倍。因此可以使用一半的直流电流来实现同样的跨导，降低了一半的功耗。低噪声放大器1的噪声系数也可以由以下公式推导出
权利要求
1.一种增益可调的射频接收前端电路，其特征在于，包括低噪声放大器、I/Q两路混频器和增益调节电路，所述低噪声放大器的信号输出端与所述I/Q两路混频器的信号输入端连接，所述增益调节电路设置在所述I/Q两路混频器的负载端。
2.根据权利要求1所述的增益可调的射频接收前端电路，其特征在于，所述低噪声放大器与所述I/Q两路混频器通过高频阻抗电路和耦合电路共用直流电流。
3.根据权利要求1所述的增益可调的射频接收前端电路，其特征在于，所述低噪声放大器采用共栅结构，在输入端使用电容交叉耦合电路，用于降低功耗和噪声系数。
4.根据权利要求1所述的增益可调的射频接收前端电路，其特征在于，所述I/Q两路混频器采用Gilbert结构。
5.根据权利要求1所述的增益可调的射频接收前端电路，其特征在于，所述增益调节电路采用有源负载，用于提高高增益模式下的增益。
全文摘要
本发明提供了一种增益可调的射频接收前端电路，属于射频集成电路技术领域。该电路包括低噪声放大器、I/Q两路混频器和增益调节电路，所述低噪声放大器的信号输出端与所述I/Q两路混频器的信号输入端连接，所述增益调节电路设置在所述I/Q两路混频器的负载端。本发明通过将增益调节电路改为加在混频器的负载端，当增益调节电路工作的时候，增益调节电路导通，形成低阻通道，混频器的负载阻抗变低，从而降低了系统的增益。由于低噪声放大器的增益没有下降，因此整体的噪声系数没有恶化。
文档编号H03G3/20GK102347780SQ201110240869
公开日2012年2月8日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者孙景业, 林福江 申请人:中国科学技术大学