無源混頻器與有源濾波器的耦合結構以及接收機的製作方法

2023-12-02 23:08:16 2

專利名稱：無源混頻器與有源濾波器的耦合結構以及接收機的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，更具體地說，涉及一種無源混頻器與有源濾波器 的耦合結構以及接收機。
背景技術：
在現代通信的接收系統中，信號調製的日益複雜化和通信誤碼率日益提高之間的 矛盾越發突出，接收系統的低噪聲和高線性度也因而顯得越來越重要，因此，基於無源混頻 器的接收機以其較低的閃爍噪聲，較高的線性度，而越來越受到人們的青睞。現有技術中，無源混頻器屬於電流驅動類的混頻器，如圖la所示，所述無源混頻 器的後級連接一個由運算放大器A1和兩個反饋電阻Rfl構成的跨阻放大器，所述跨阻放大 器的作用在於將從所述無源混頻器輸出的電流信號轉化為電壓信號。有源濾波器連接於 所述跨阻放大器後級，所述有源濾波器以單端輸入的biquad類型舉例說明如圖lb所示，串 聯輸入電阻為Rin，第一級運算放大器A2的正輸入端接地，由於反饋和虛地的特性，A2的負 輸入端也等同於接地，因此輸入電壓Vin (即上述的由所述無源混頻器輸出的電壓信號)與 所述第一級運算放大器A2的負輸入端之間存在電壓差，所述電壓差由所述串聯輸入電阻 Rin轉化為電流信號，因此，傳輸至所述有源濾波器第一級運算放大器A2的信號實際上是 電流信號。然而，現有技術至少存在如下的缺點所述跨阻放大器的作用在於將從所述無 源混頻器輸出的電流信號轉化為電壓信號，而所述串聯輸入電阻Rin將輸入所述有源濾波 器的電壓信號，轉換為電流信號輸入至所述有源濾波器的第一級運算放大器，可見，所述跨 阻放大器與所述串聯輸入電阻的轉換作用相反，並且由於現有技術中的串聯輸入電阻Rin 的熱噪聲(又稱白噪聲，由導體中電子的熱震動引起)在這一級的總噪聲中佔到50%以上， 因而，串聯輸入電阻Rin的熱噪聲的存在降低了無源混頻器的低噪聲優勢；另外，為了達到 較好的線性度，並保證所述無源混頻器負載低阻抗，所述跨阻放大器中的運算放大器需要 做到較高的增益(60dB以上)和較大的帶寬(增益帶寬積在1GHz以上)，增益的提高和帶 寬的加大，要求所述運算放大器提供更大的電流(2mA)，大電流的運算放大器存在功耗大的 缺點，因此現有的接收機的功耗相對較大。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種無源混頻器與有源濾波器耦合結構以及接收機，以實 現提高無源混頻器的噪聲性能、及減小所述接收機功耗的目的。一種無源混頻器與有源濾波器的耦合結構，包括所述無源混頻器輸出端與有源濾波器的第一級運算放大器的輸入端直接耦合。優選地，所述有源濾波器具體為biquad濾波器。一種接收機，包括無源混頻器與有源濾波器，包括所述無源混頻器的輸出端與所述有源濾波器的第一級運算放大器的輸入端直接
3華禹合。優選地，所述有源濾波器具體為biquad濾波器。從上述的技術方案可以看出，本發明是將無源混頻器輸出端與有源濾波器的第一 級運算放大器的輸入端直接耦合，相對於現有技術省去了連接於所述無源混頻器後級的跨 阻放大器和所述有源濾波器中的串聯輸入電阻，減小了由所述串聯輸入電阻和所述跨阻放 大器帶來的噪聲影響，從而提高了所述無源混頻器的噪聲性能，且達到了所述無源混頻器 的轉換增益及所述有源濾波器的傳輸函數不發生改變的技術效果；另外，由於所述跨阻放 大器的預設，克服了由跨阻放大器大電流造成的接收機高功耗的缺陷。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖la為現有技術中的無源混頻器與有源濾波器耦合結構示意圖；圖lb為現有技術中的biquad有源濾波器結構示意圖；圖2為本發明實施例公開的一種無源混頻器與有源濾波器耦合結構示意圖；圖3為本發明實施例公開的一種接收機中無源混頻器與有源濾波器耦合內部結 構示意圖；圖4為本發明實施例公開的一種零中頻接收機的結構示意圖。
具體實施例方式為了引用和清楚起見，下文中使用的技術名詞、簡寫或縮寫總結如下Biquad: —種有源濾波器的結構類型。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明提供一種無源混頻器與有源濾波器耦合結構以及接收機，實現提高無源混 頻器的噪聲性能、及減小所述接收機功耗的目的。首先應當明確的是，在本說明書中有源濾波器的結構以biquad類型進行說明，而 並不限於biquad類型的有源濾波器。圖2示出了一種無源混頻器與有源濾波器耦合結構，包括無源混頻器201和有源濾波器202，所述無源混頻器201與有源濾波器202直接耦合。該耦合結構減小了由所述串聯輸入電阻帶來的噪聲影響對於由多級子系統級聯組成的系統，若假設其各個子系統的噪聲因子為&(1 = 1， 2，. . .，n)，可獲得功率增益為Gai (i = 1，2，. . .，n)，則整個系統的噪聲因子為 對於接收機系統來說，F1, Gal為所述無源混頻器前一級連接的低噪聲放大器的噪 聲因子和增益；F2、Ga2為所述無源混頻器和所述跨阻放大器總共的噪聲因子和增益；F3、Ga3 為有源濾波器的噪聲因子和增益，現有技術由於跨阻放大器的存在，F2較大；由於有源濾 波器串聯輸入電阻Rin的存在，F3也較大。由所述上述的公式知，儘管對整個系統而言所 述無源混頻器的噪聲在所述Gal的作用下有所抑制，但所述無源混頻器，以及所述有源濾波 器的噪聲對整個接收機通道噪聲性能存在很大的影響。對於本發明而言，由於預設了跨阻放大器，所述F2將極大的降低；而所述串聯輸 入電阻Rin的省略，使得所述F3減小了 50%以上。從而整個接收機通道的噪聲性能得到了 明顯的提高；設定所述有源濾波器的增益為1，則該biquad類型有源濾波器傳輸函數為
標識；由於設定增益為1，故有Rin = Rl ；所述無源混頻器到有源濾波器輸出之間的轉換 增益(CG)為 其中gm為輸入跨導，Rfl為所述跨阻放大器的反饋電阻，Gpassive為無源混頻器 的增益損耗；在本發明的方法中，有源濾波器的反饋電阻Rl的值(參照圖lb)與現有技術中跨 阻放大器的反饋電阻Rfl(參照圖la)相等，則從所述無源混頻器到有源濾波器輸出的轉換 增益仍然為 而該biquad類型的有源濾波器傳輸函數具體為 可見，對於本方法對應的所述有源濾波器來說，由於是電流輸入電壓輸出，其傳輸 函數比現有技術中的傳輸函數的分子上多了「R1」項，而所述有源濾波器的傳輸函數並沒有 發生改變。因而，本發明的方法在減小了由所述串聯輸入電阻和所述跨阻放大器帶來的噪聲 影響的同時，並未使所述無源混頻器的轉換增益和所述有源濾波器的傳輸函數發生改變， 從而保證了所述有源濾波器的正常工作。
圖3示出了一種無源混頻器與有源濾波器耦合內部結構所述耦合結構包括無源混頻器301，所述無源混頻器的輸出端3011、有源濾波器302、和所述有源濾 波器302的第一級運算放大器3021，其中所述無源有源濾波器301的輸出端3011與所述有源濾波器302的第一級運算放 大器3021的輸入端連接。本實例中，由於所述跨阻放大器的預設，克服了降低由跨阻放大器大電流造成的 高功耗的缺點。圖4示出了一種零中頻接收機的結構包括需要說明是，本實施例以零中頻接收機為例，而採用了本發明耦合結構的接收機 均是本發明保護的內容，接收機的種類並不局限於本實施例列舉的類型，所述零中頻接收 機包括無線信號接收裝置401、所述無線信號接收裝置401具體為射頻接收天線，用於接 收所述射頻信號；聲表濾波器402，低噪聲放大器403 所述聲表濾波器402和低噪聲放大器403將所述射頻信號分別進行濾波和放大處 理，得到放大信號；無源混頻器404、基頻低通濾波器405、模數轉換器406、和正交輸出分頻器408 所述正交輸出分頻器408將壓控振蕩器407產生的差分本振信號轉換為正交差分 本振信號；所述無源混頻器404由所述壓控振蕩器407驅動，將所述放大信號與所述無源混 頻器404的本振信號進行混頻，得到混頻後的信號；所述基頻低通濾波器405、模數轉換器406將所述混頻信號分別進行濾波、模數轉 換處理，得到基帶信號。在本實施例中，所述無源混頻器具體為所述基頻低通濾波器405，所述無源混頻器 404與所述基頻低通濾波器405直接耦合所述無源混頻器404輸出端與所述基頻低通濾 波器405的第一級運算放大器的輸入端直接耦合。由以上實施例可知本零中頻接收機在結構上由於預設了現有技術中的跨阻放大 器和有源濾波器的串聯輸入電阻，減少了接收機的晶片面積，且由於所述跨阻放大器的缺 省，克服了由跨阻放大器大電流造成的高功耗缺陷。綜上所述本發明是將無源混頻器輸出端與有源濾波器的第一級運算放大器的輸入端直接 耦合，相對於現有技術省去了連接於所述無源混頻器後級的跨阻放大器和所述有源濾波器 中的串聯輸入電阻，減小了由所述串聯輸入電阻和所述跨阻放大器帶來的噪聲影響，從而 提高了所述無源混頻器的噪聲性能，且達到了所述無源混頻器的轉換增益及所述有源濾波 器的傳輸特性不發生改變的技術效果；另外，在結構上由於預設了現有技術中的跨阻放大 器和有源濾波器的串聯輸入電阻，減少了接收機的晶片面積，且由於所述跨阻放大器的缺 省，克服了由跨阻放大器大電流造成的接收機高功耗的缺陷。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他
6實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的範圍。
權利要求
一種無源混頻器與有源濾波器的耦合結構，其特徵在於，包括所述無源混頻器輸出端與有源濾波器的第一級運算放大器的輸入端直接耦合。
2.根據權利要求1所述耦合方法，其特徵在於，所述有源濾波器具體為biqUad濾波器。
3.一種接收機，包括無源混頻器與有源濾波器，其特徵在於，包括所述無源混頻器的輸出端與所述有源濾波器的第一級運算放大器的輸入端直接耦合。
4.根據權利要求3所述的接收機，其特徵在於，所述有源濾波器具體為biqUad濾波器。
全文摘要
本發明實施例公開了無源混頻器與有源濾波器的耦合結構以及接收機，本發明的耦合結構將無源混頻器輸出端與有源濾波器的第一級運算放大器的輸入端直接耦合，相對於現有技術省去了連接於所述無源混頻器後級的跨阻放大器和所述有源濾波器中的串聯輸入電阻，減小了由所述串聯輸入電阻和所述跨阻放大器帶來的噪聲影響，從而提高了所述無源混頻器的噪聲性能，且達到了所述無源混頻器的轉換增益及所述有源濾波器的傳輸特性不發生改變的技術效果；另外，由於所述跨阻放大器的預設，克服了由跨阻放大器大電流造成的高功耗缺陷。
文檔編號H04B1/16GK101873128SQ20101018665
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者黃沫 申請人:廣州市廣晟微電子有限公司