射频接收器及其电感耦合单端输入差分输出低噪声放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及射频接收器电路，特别是涉及集成变压器和无电感低噪声放大器的射 频接收器电路。
【背景技术】
[0002] 图1示出了一射频通信系统10的一框图。射频通信系统10包括一天线11、一模 拟处理电路12、一数字模拟转换器13、一模拟数字转换器14、以及一数字处理电路15。模拟 处理电路12包括一接收器电路121、一发送器电路122、以及一发送接收切换电路123。射 频通信系统10通过天线11接收来自无线传输通道的多个高频电磁波信号/或通过天线11 发送多个高频电磁波信号。模拟数字转换器14用以将接收器电路121处理这些高频电磁 波信号得到的模拟信号转换为数字信号。接收器电路121用以处理天线11所接收的这些 高频电磁波信号，其中电路设计者在设计接收器电路121时往往有许多考量，例如，噪声指 数、信号线性度、相位延迟、芯片面积、阻抗匹配等等。有鉴于此，本发明提出一种电感耦合 单端输入差分输出低噪声放大器及其射频接收器电路以应用在射频接收器电路121之中。
【发明内容】
[0003] 本发明的一实施例提供一种射频接收器电路，用以处理一天线所接收的多个射频 信号。该射频接收器电路包括一电感親合单端输入差分输出低噪声放大器、一差分混频器、 以及一差分转阻放大器。该电感親合单端输入差分输出低噪声放大器包括一单输入端、一 平衡-不平衡转换器、以及一无电感式差分低噪声放大器。该单输入端用以接收这些射频 信号。该平衡-不平衡转换器电性连接至该单输入端，用以将该单输入端的这些射频信号 转换为差分输出的多个第一差分信号。该平衡-不平衡转换器包括一第一电感和一第二电 感。该第一电感的一第一端电性连接至该单输入端以接收这些射频信号，该第一电感的一 第二端则电性连接至地。该第二电感包括用以差分输出这些第一差分信号的一第一端和一 第二端。该电感親合单端输入差分输出低噪声放大器的一输入阻抗反比于该第一电感和该 第二电感的一线圈比的平方，且该线圈比的倒数和该输入阻抗的乘积与该射频接收器电路 的一外部输入阻抗互相匹配。该无电感式差分低噪声放大器，电性连接至该平衡-不平衡 转换器，用以将这些第一差分信号转换为差分输出的多个第二差分信号。该差分混频器电 性连接至该电感耦合单端输入差分输出低噪声放大器。该差分混频器对所接收的这些第二 差分信号执行一降频操作，以产生对应的多个差分交流电流信号。该差分转阻放大器电性 连接至该差分混频器。该差分转阻放大器用以将这些差分交流电流信号转换为多个差分交 流电压输出信号。
[0004] 本发明的一实施例提供一种电感耦合单端输入差分输出低噪声放大器，用以处理 一天线所接收的多个射频信号。该电感耦合单端输入差分输出低噪声放大器包括一单输入 端、一平衡-不平衡转换器、以及一无电感式差分低噪声放大器。该单输入端用以接收这些 射频信号。该平衡-不平衡转换器，电性连接至该单输入端，用以将该单输入端的这些射频 信号转换为差分输出的多个第一差分信号。该平衡-不平衡转换器包括一第一电感和一第 二电感。该第一电感的一第一端电性连接至该单输入端以接收这些射频信号，该第一电感 的一第二端则电性连接至地。该第二电感包括用以差分输出这些第一差分信号的一第一端 和一第二端。该电感親合单端输入差分输出低噪声放大器的一输入阻抗反比于该第一电感 和该第二电感的一线圈比的平方，且该线圈比的倒数和该输入阻抗的乘积与该射频接收器 电路的一外部输入阻抗互相匹配。该无电感式差分低噪声放大器，电性连接至该平衡-不 平衡转换器，用以将这些第一差分信号转换为差分输出的多个第二差分信号。
【附图说明】
[0005] 为能更完整地理解本实施例及其优点，现在参考与附图一起进行的以下描述作 出，其中：
[0006] 图1示出了一射频通信系统10的一框图。
[0007] 图2示出了依据本发明的一第一实施例实现射频接收器电路20的一框图。
[0008] 图3示出了依据本发明的一第二实施例实现电感耦合单端输入差分输出低噪声 放大器21的一电路图。
[0009] 图4示出了依据本发明的一第三实施例实现差分混频器电路22的一电路图。
[0010] 图5示出了依据本发明的一第四实施例实现差分转阻放大器电路23的一电路图。
【具体实施方式】
[0011] 本发明所附图示的实施例或例子将如以下说明。本发明的范畴并非以此为限。本 领域技术人员应能知悉在不脱离本发明的精神和架构的前提下，可作些许改动、替换和置 换。在本发明的实施例中，元件符号可能被重复地使用，本发明的多种实施例可能共用相同 的元件符号，但为一实施例所使用的特征元件不必然为另一实施例所使用。
[0012] 图2示出了依据本发明的一第一实施例实现一射频接收器电路20的一框图。在 本发明的该第一实施例中，射频接收器电路20应用于图1所示射频通信系统10的接收器 电路121。在本发明的该第一实施例中，射频接收器电路20负责处理天线11所接收多个射 频信号。射频接收器电路20包括一电感親合单端输入差分输出低噪声放大器21、一差分混 频器电路22、一差分转阻放大器电路23、以及一单接收输入端24。电感耦合单端输入差分 输出低噪声放大器21电性连接至单接收输入端24,用以将接收自单接收输入端24的多个 射频信号转换为差分输出的多个第一差分信号。差分混频器电路22电性连接至电感耦合 单端输入差分输出低噪声放大器21。差分混频器电路22对所接收的这些第一差分信号执 行一降频操作，以产生对应的多个差分交流电流信号。差分转阻放大器电路23电性连接至 差分混频器电路22。差分转阻放大器电路23用以将这些差分交流电流信号转换为射频接 收器电路20所输出的多个差分交流电压输出信号。在本发明的该第一实施例中，单接收输 入端24、电感耦合单端输入差分输出低噪声放大器21、差分混频器电路22和差分转阻放大 器电路23集成在同一芯片之中。
[0013] 图3示出了依据本发明的一第二实施例实现电感耦合单端输入差分输出低噪声 放大器21的一电路图。在本发明的该第二实施例中，电感耦合单端输入差分输出低噪声放 大器21包括一平衡-不平衡转换器31和一无电感式差分低噪声放大器32。平衡-不平衡 转换器31分别电性连接至单接收输入端24和无电感式差分低噪声放大器32。平衡-不平 衡转换器31包括第一电感Q和第二电感L2。在本发明的该第二实施例中，平衡-不平衡转 换器31用以将接收自单接收输入端24的这些射频信号转换为差分输出的多个差分电压信 号（如图3所示的Dsi/和Dsigl〇。第一电感1^的一第一端电性连接至单接收输入端24以 接收这些射频信号，第一电感U的一第二端则电性连接至地。第二电感1^2的一第一端和一 第二端则分别输出差分电压信号Dsigl+和Dsig「至下一级的无电感式差分低噪声放大器32。 此外，值得注意的是第一电感U和第二电感L2具有一线圈比N。。
[0014] 在本发明的该第二实施例中，无电感式差分低噪声放大器32包括一第一晶体管 Mi、一第二晶体管仏、一第三晶体管％、一第四晶体管％、一偏压晶体管Mb、一第一电阻器札、 一第二电阻器馬、一第一电容器Q、一第二电容器C2、一第三电容器C3、以及一第四电容器 C4。如图3所示，第一晶体管A的一栅极电性连接至一第一节点I，第一晶体管乂的一源极 电性连接至一第一电压源Vss，且第一晶体管A的一漏极电性连接至一第二节点N2。第二晶 体管M2的一栅极电性连接至一第三节点N3，第二晶体管M2的一源极电性连接至一第二电压 源VDD，且第二晶体管M2的一漏极电性连接至第二节点N2。第三晶体管M3的一栅极电性连接 至一第四节点N4，第三晶体管M3的一源极电性连接至第一电压源Vss，且第三晶体管M3的一 漏极电性连接至一第五节点N5。第四晶体管M4的一栅极电性连接至一第六节点N6，第四晶 体管M4的一源极电性连接至第二电压源VDD，且第四晶体管M4的一漏极电性连接至第五节 点乂。如图3所示，第一电容器Ci电性连接在第二电感l2的该第一端和第一节Ani之间； 第二电容器C2电性连接在第一节点Ni和第三节点N3之间；第三电容器C3电性连接在第二 电感L2的该第二端和第四节点N4之间；第四电容器C4电性连接在第四节点N4和第六节点 N6之间。如图3所示，第一电阻器L电性连接在第二节点N2和第三节点N3之间；第二电阻 器馬电性连接在第五节点N5和第六节点N6之间。偏压晶体管Mb和一第一电流源Ii用以 提供第一晶体管A和第三晶体管M3的直流偏压。
[0015] 在本发明的该第二实施例中，无电感式差分低噪声放大器32和第二电感L2构成 一差分低噪声放大器33,其中差分低噪声放大器33具有一本质滤波器。差分低噪声放大 器33接收差分电压信号Dsigl+和Dsigf，并输出对应的差分电压信号Dsig2lPDsig2'该本质 滤波器用以滤除差分电压信号Dsigl+和dsigr中的噪声。该本质滤波器的一中心频率f^与第 一晶体管札~第四晶体管M4的栅极和源极间的多个寄生电容Cgs，，Cgs，p以及第二电感L2 有关，其关系表ZK如下：
[0016]
[0017] 在本发明的该第二实施例中，差分低噪声放大器33的一输入阻抗Zin33与电感f禹合 单端输入差分输出低噪声放大器21的一输入阻抗Zin21以及第一电感k和第二电感L2的线 圈比N。有关，其关系表不如下：
[0018] Zin21 -Zin33/Nc …（2)
[0019] 因此，电路设计者可藉由调整线圈比N。改变输入阻抗Zin33和输入阻抗Zin21的阻抗 转换比，使得输入阻抗211121与射频接收器电路20的一外部阻抗（例如50欧姆）互相匹配。 在本发明的该第二实施例中，输入阻抗Zin33与第二电感L2的一电阻值Ru和无电感式差分 低噪声放大器32的一输入阻抗Zin32有关，其关系表不如下：
[0020] Zin33=Zin32/7(QL2*R