CN104753547B - 一种提高接收机动态范围电路、收发机及NxN WLAN射频收发机前端电路 - Google Patents

一种提高接收机动态范围电路、收发机及NxN WLAN射频收发机前端电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高接收机动态范围电路，包括一可变电压控制器，其电压输出端连接低噪声放大器的供电端，该可变电压控制器受控于一接收链路的正常模式控制信号和一接收链路的旁通模式控制信号，当接收链路的正常模式控制信号使能时，可变电压控制器输出标准电压准位，低噪声放大器正常工作；当接收链路的旁通模式控制信号使能时，可变电压控制器输出低电压准位来调整低噪声放大器的增益。本发明可避免信号的衰减损耗，并且简化了电路结构，节省电路面积及制造成本。

Description

一种提高接收机动态范围电路、收发机及NxN WLAN射频收发 机前端电路
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种提高接收机动态范围的电路、含有该电路的收发机，以及NxN WLAN射频收发机前端电路。
背景技术
无线局域网络（Wireless Local Area Network,WLAN）接收机主要用于处理天线所接收的讯号，将接收到的射频讯号降频为适合模拟电路处理的基频讯号。灵敏度、选择性、动态范围等都是衡量接收机性能好坏的因素。其中，若接收机有良好的动态范围，可使系统接收讯号强弱有更大的操作范围。
为了达成高动态范围的特性，现有的接收机透过控制讯号来切换开关达成衰减量的控制，当讯号强度太大时，就切换到衰减量大的接收链路的旁通模式，从而将讯号适当衰减让讯号落于正常的动态范围区间内，增强接收能力。
接收链路Rx的旁通电路的设计在于使用高衰减量的电路将接收到的讯号作衰减，再导入后级的电路做讯号处理，因此在实际应用中会使用额外的单刀双掷开关（SinglePole Double Throw,SPDT）、单刀三掷开关(Single Pole Triple Throw,SP3T)以及高衰减量网络High Attenuation Networking来达成目的，如图1、图2所示，但这种多输入多输出的电路架构方式却会增加电路的复杂度，不利系统整合。比如在NxN WLAN射频收发机前端中，如果每一条接收链路Rx采用具备接收链路Rx的旁通模式的功能射频模块，将会使整个电路架构相当复杂，占用较大的电路面积，增加制造成本。
此外，图2中的架构由于接收链路Rx的旁通模式与接收链路Rx的正常模式共享低噪声放大器（Low-Noise Amplifier,LNA），造成功耗上的浪费，若接收讯号过大则低噪声放大器LNA会饱和失真，最后影响整体接收讯号的质量。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高接收机动态范围电路， 通过接收链路的旁通模式控制讯号控制可变电压控制器输出低电压准位来调整低噪声放大器的增益，从而达到提高动态范围的目的。
为了达到上述目的，本发明提供了一种提高接收机动态范围电路，其中，接收机的接收链路包括一低噪声放大器，所述提高接收机动态范围电路包括一可变电压控制器，所述可变电压控制器的供电端连接电源，所述可变电压控制器的电压输出端连接所述低噪声放大器的供电端，所述可变电压控制器受控于一接收链路的正常模式控制信号和一接收链路的旁通模式控制信号，当所述接收链路的正常模式控制信号使能时，所述可变电压控制器输出标准电压准位，所述低噪声放大器正常工作；当所述接收链路的旁通模式控制信号使能时，所述可变电压控制器输出低电压准位来调整所述低噪声放大器的增益。
进一步优选地，所述可变电压控制器包括一正常模式供电模块和一旁通模式供电模块，其中，所述正常模式供电模块的供电端连接电源，所述正常模式供电模块的输出端即为所述可变电压控制器的电压输出端，所述正常模式供电模块受控于所述接收链路的正常模式控制信号，当所述接收链路的正常模式控制信号使能时，所述正常模式供电模块输出标准电压准位；所述旁通模式供电模块的供电端连接电源，所述旁通模式供电模块的输出端即为所述可变电压控制器的电压输出端，所述旁通模式供电模块受控于所述接收链路的旁通模式控制信号，当所述接收链路的旁通模式控制信号使能时，所述旁通模式供电模块输出低电压准位。
进一步优选地，所述正常模式供电模块和所述旁通模式供电模块，分别包括两组低压差稳压器。
可替换地，所述正常模式供电模块包括第一p-MOS、第二n-MOS和第一电阻，其中，所述第一p-MOS的源极连接电源，所述第一p-MOS的漏极为所述可变电压控制器的电压输出端，所述第一电阻连接在电源和所述第一p-MOS的栅极之间，所述第二n-MOS的漏极与所述第一p-MOS的栅极相连，所述第二n-MOS的栅极连接所述接收链路的正常模式控制信号，所述第二n-MOS的源极接地；所述旁通模式供电模块包括第三p-MOS、第四n-MOS、第五电阻和第三电阻，其中，所述第五电阻连接在电源和所述第三p-MOS的源极之间，所述第三电阻连接在电源和所述第三p-MOS的栅极之间，所述第三p-MOS的 漏极为所述可变电压控制器的电压输出端，所述第四n-MOS的漏极与所述第三p-MOS的栅极相连，所述第四n-MOS的栅极连接所述接收链路的旁通模式控制信号，所述第四n-MOS Q4的源极接地。
本发明还提供了一种收发机，包括一接收链路、一发射链路，和上述提高接收机动态范围电路，其中，所述接收链路和所述发射链路分别对应连接一单刀双掷开关的两个独立端口，所述单刀双掷开关的公共端口与一天线相连接，所述接收链路包括一个低噪声放大器，该低噪声放大器的供电端连接所述提高接收机动态范围电路中的该可变电压控制器的电压输出端。
本发明还提供了一种NxN WLAN射频收发机前端电路，包括N组接收链路和发射链路，以及上述提高接收机动态范围电路，其中，每一组接收链路和发射链路分别对应连接一单刀双掷开关的两个独立端口，所述单刀双掷开关的公共端口与一天线相连接，每个所述接收链路包括一个低噪声放大器，所述N个低噪声放大器的供电端均连接于所述提高接收机动态范围电路中的该可变电压控制器的电压输出端。
本发明的效果在于：
本发明通过接收链路的正常模式控制信号和接收链路的旁通模式控制讯号控制可变电压控制器的输出电压，从而控制低噪声放大器的供电电压，当需要工作在接收链路的旁通模式时，接收链路的旁通模式控制讯号控制可变电压控制器输出低电压准位来调整低噪声放大器的增益；本发明通过控制低噪声放大器的增益，将接收链路的旁通路径整合至低噪声放大器的同一个路径上，让接收链路的正常模式与旁通模式共享同一组接收链路，可避免信号的衰减损耗、简化电路结构，避免使用复杂的衰减网络，节省电路面积及制造成本；本发明所提供的一组提高接收机动态范围电路可以支持多链路的接收链路的旁通模式，大幅降低了系统电路的复杂度，缩小了射频前端模块的电路面积，并降低了制造成本。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1和图2是现有技术中提高动态范围的电路示意图；
图3是具有本发明的收发机的示意图；
图4是本发明实施例的电路示意图；
图5是本发明最佳实施例的电路示意图；
图6是具有本发明的NxN WLAN射频收发机前端电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种提高接收机动态范围电路，其中，接收机的接收链路Rx包括一低噪声放大器（Low-Noise Amplifier,LNA）。如图3及图4所示，所述提高接收机动态范围电路包括一可变电压控制器(Available Voltage Controller,AVC)，其供电端连接电源VDD，电压输出端Vout连接低噪声放大器LNA的供电端，用于给低噪声放大器LNA供电。所述可变电压控制器AVC受控于一接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En和一接收链路Rx的旁通模式控制信号Rx/Bypass，当接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En使能时，可变电压控制器AVC输出标准电压准位，低噪声放大器LNA正常工作；当接收链路Rx的旁通模式控制信号Rx/Bypass使能时，可变电压控制器AVC输出低电压准位来调整低噪声放大器LNA的增益。
进一步地，如图4所示，所述可变电压控制器AVC包括一正常模式供电模块（NormalVoltage Supply,NVS），和一旁通模式供电模块（Low Voltage Supply,LVS）。
所述正常模式供电模块NVS的供电端连接电源VDD，输出端即为可变电压控制器AVC的电压输出端Vout，所述正常模式供电模块NVS受控于接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En，当接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En使能时，所述正常模式供电模块NVS输出标准电压准位，即可变电压控制器AVC输出标准电压准位，低噪声放大器LNA正常工作。
所述旁通模式供电模块LVS的供电端连接电源VDD，输出端即为可变电压控制器AVC的电压输出端Vout，所述旁通模式供电模块LVS受控于接收链路Rx的旁通模式控制信号Rx/Bypass，当接收链路Rx的旁通模式控制信号Rx/Bypass使能时，所述旁通模式供电模块LVS输出低电压准位，即可变电压 控制器AVC输出低电压准位来调整低噪声放大器LNA的增益。
所述正常模式供电模块NVS和所述旁通模式供电模块LVS，可以分别由两组低压差稳压器（Low Drop-Out regulator，LDO）来实现，即分别包括两组低压差稳压器LDO。
较佳地，如图5所示，所述正常模式供电模块NVS包括第一p-MOS Q1、第二n-MOS Q2和第一电阻R1。第一p-MOS Q1的源极连接电源VDD，漏极为可变电压控制器AVC的电压输出端Vout，第一电阻R1连接在电源VDD和第一p-MOS Q1的栅极之间，其中，第一p-MOS Q1栅极的电压为Von1，第一p-MOS Q1源极与漏极间的电压为VSD1。第二n-MOS Q2的漏极与第一p-MOSQ1的栅极相连，第二n-MOS Q2的栅极连接接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En，第二n-MOS Q2的源极接地。
所述旁通模式供电模块LVS包括第三p-MOS Q3、第四n-MOS Q4、第五电阻R5和第三电阻R3。第五电阻R5连接在电源VDD和第三p-MOS Q3的源极之间，第三电阻R3连接在电源VDD和第三p-MOS Q3的栅极之间，第三p-MOS Q3的漏极为可变电压控制器AVC的电压输出端Vout，其中，第五电阻R5两端的电压为Vdrop，第三p-MOS Q3栅极的电压为Von3，第三p-MOS Q3源极与漏极间的电压为VSD3，第三p-MOS Q3的漏极电流为IBypass。第四n-MOSQ4的漏极与第三p-MOS Q3的栅极相连，第四n-MOS Q4的栅极连接接收链路Rx的旁通模式控制信号Rx/Bypass，第四n-MOS Q4的源极接地。
当接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En使能时，第二n-MOS Q2被导通，第一p-MOS Q1栅极的电压Von1被拉到低电位，此时第一p-MOS Q1跟着导通，最后可变电压控制器AVC电压输出端Vout的电压为
Vout=VDD-VSD1 (1)
由于第一p-MOS Q1源极与漏极间的电压VSD1很小，因此可变电压控制器AVC电压输出端Vout的电压几乎由电源VDD主宰。因此当切换在接收链路Rx的正常模式时，接收链路Rx的低噪声放大器LNA的供电端受到接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En控制，可提供标准电压，让低噪声放大器LNA 正常操作。
所述旁通模式供电模块LVS中，在第三p-MOS Q3的源极串接第五电阻R5，其主要目的在于提供一跨阻电压，用来降低可变电压控制器AVC电压输出端Vout的电压，其关系式如下
Vout=VDD-Vdrop-VSD3 (2)
Vdrop=IBypassR5 (3)
其中第五电阻R5两端的电压Vdrop可以透过调整第五电阻R5来改变，提高第五电阻R5的电阻值可降低可变电压控制器AVC电压输出端Vout的电压。当操作在接收链路Rx的旁通模态时，接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En为关闭状态，正常模式供电模块NVS无动作，同时接收链路Rx的旁通模式控制信号Rx/Bypass使能，旁通模式供电模块LVS输出低电压来降低低噪声放大器LNA的增益，达到衰减接收讯号的目的。
图5所示的实施例使用同一组电压源来达到可变电压的效果，并依接收链路Rx的正常模式控制信号Rx/En和接收链路Rx的旁通模式控制信号Rx/Bypass的使能与否来决定可变电压控制器AVC所输出的电压。
图3所示的是具有上述提高接收机动态范围电路的收发机。该收发机包括一接收链路Rx和一发射链路Tx，接收链路Rx和发射链路Tx分别对应连接一单刀双掷开关SPDT的两个独立端口，而所述单刀双掷开关SPDT的公共端口与一天线Ant相连接。所述接收链路Rx包括一个低噪声放大器LNA，请同时参考图4，该低噪声放大器LNA的供电端连接所述提高接收机动态范围电路中的可变电压控制器AVC的电压输出端Vout。
本发明所提供的提高接收机动态范围电路可以让接收链路Rx的正常模式与接收链路Rx的旁通模式共享同一组接收链路Rx，降低了系统电路的复杂度。除此之外，所述提高接收机动态范围电路还可以套用至多个接收链路Rx。
图6所示的是上述提高接收机动态范围电路应用在NxN WLAN射频收发机前端电路中的示意图。如图6所示，NxN WLAN射频收发机前端电路包括N 组接收链路Rx和发射链路Tx，每一组接收链路Rx和发射链路Tx分别对应连接一单刀双掷开关SPDT的两个独立端口，而该单刀双掷开关SPDT的公共端口与一天线Ant相连接。每个接收链路Rx包括一个低噪声放大器LNA，同理，请同时参考图4，所述N个低噪声放大器LNA的供电端均连接于所述提高接收机动态范围电路中的可变电压控制器AVC的电压输出端Vout。
本发明所提供的一组提高接收机动态范围电路可以支持多链路的接收链路Rx的旁通模式，大幅降低了系统电路的复杂度，缩小了射频前端模块的电路面积，并降低了制造成本。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种提高接收机动态范围电路，其中，接收机的接收链路包括一低噪声放大器，所述提高接收机动态范围电路包括一可变电压控制器，所述可变电压控制器的供电端连接电源，所述可变电压控制器的电压输出端连接所述低噪声放大器的供电端，所述可变电压控制器受控于一接收链路的正常模式控制信号和一接收链路的旁通模式控制信号，当所述接收链路的正常模式控制信号使能时，所述可变电压控制器输出标准电压准位，所述低噪声放大器正常工作；当所述接收链路的旁通模式控制信号使能时，所述可变电压控制器输出低电压准位来调整所述低噪声放大器的增益；
所述可变电压控制器包括一正常模式供电模块和一旁通模式供电模块，其中，所述正常模式供电模块的供电端连接电源，所述正常模式供电模块的输出端即为所述可变电压控制器的电压输出端，所述正常模式供电模块受控于所述接收链路的正常模式控制信号，当所述接收链路的正常模式控制信号使能时，所述正常模式供电模块输出标准电压准位；所述旁通模式供电模块的供电端连接电源，所述旁通模式供电模块的输出端即为所述可变电压控制器的电压输出端，所述旁通模式供电模块受控于所述接收链路的旁通模式控制信号，当所述接收链路的旁通模式控制信号使能时，所述旁通模式供电模块输出低电压准位；
所述正常模式供电模块包括第一p-MOS、第二n-MOS和第一电阻，其中，所述第一p-MOS的源极连接电源，所述第一p-MOS的漏极为所述可变电压控制器的电压输出端，所述第一电阻连接在电源和所述第一p-MOS的栅极之间，所述第二n-MOS的漏极与所述第一p-MOS的栅极相连，所述第二n-MOS的栅极连接所述接收链路的正常模式控制信号，所述第二n-MOS的源极接地；
所述旁通模式供电模块包括第三p-MOS、第四n-MOS、第五电阻和第三电阻，其中，所述第五电阻连接在电源和所述第三p-MOS的源极之间，所述第三电阻连接在电源和所述第三p-MOS的栅极之间，所述第三p-MOS的漏极为所述可变电压控制器的电压输出端，所述第四n-MOS的漏极与所述第三p-MOS的栅极相连，所述第四n-MOS的栅极连接所述接收链路的旁通模式控制信号，所述第四n-MOS Q4的源极接地。
2.如权利要求1所述的提高接收机动态范围电路，其特征在于，所述正常模式供电模块和所述旁通模式供电模块，分别包括两组低压差稳压器。
3.一种收发机，包括一接收链路、一发射链路，以及权利要求1－2任一权利要求所述的提高接收机动态范围电路，其中，所述接收链路和所述发射链路分别对应连接一单刀双掷开关的两个独立端口，所述单刀双掷开关的公共端口与一天线相连接，所述接收链路包括一个低噪声放大器，该低噪声放大器的供电端连接所述提高接收机动态范围电路中的该可变电压控制器的电压输出端。
4.一种NxN WLAN射频收发机前端电路，包括N组接收链路和发射链路，以及权利要求1－2任一权利要求所述的提高接收机动态范围电路，其中，每一组接收链路和发射链路分别对应连接一单刀双掷开关的两个独立端口，所述单刀双掷开关的公共端口与一天线相连接，每个所述接收链路包括一个低噪声放大器，N个低噪声放大器的供电端均连接于所述提高接收机动态范围电路中的该可变电压控制器的电压输出端。
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