CN108306653A - 射频前端模块、集成射频接收机芯片及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频前端模块、集成射频接收机芯片及控制方法。其中，该射频前端模块包括低噪声放大器、第一谐振电路、辅助校准振荡器和射频滤波器，低噪声放大器分别与第一谐振电路、射频滤波器电性连接，第一谐振电路与辅助校准振荡器电性连接；辅助校准振荡器用于控制第一谐振电路，以致辅助校准振荡器在用户所需频率下工作；第一谐振电路用于当辅助校准振荡器关闭时，致使低噪声放大器、射频滤波器在用户所需频率下工作。本发明通过第一谐振电路和辅助校准振荡器，以致低噪声放大器和射频滤波器集成为一体，从而提升了射频前端模块的集成度、减小了应用该射频前端模块的芯片的尺寸、降低了应用该射频前端模块的芯片的生产成本。

Description

射频前端模块、集成射频接收机芯片及控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种射频前端模块、集成射频接收机芯片及控制方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，其他模块的集成度越来越高，通用程度也越来越高，但是，射频前端模块的集成度及通用程度很长一段时间几乎没有太大改进。具体地，现有的射频前端模块包括依次电性连接的低噪声放大器、片外射频滤波器、片内射频放大器，外部接收的射频信号经低噪声放大器放大处理后，传输至片外的片外射频滤波器进行滤波处理，以抑制射频信号中的无用信号，之后，再将处理后的射频信号传输至片内的片内射频放大器进行放大处理。因此，由于片外射频滤波器的片外设置，所以，现有的射频前端模块集成度低。

有鉴于此，有效解决射频前端模块集成度低的问题，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频前端模块，以有效解决射频前端模块集成度低的问题。此外，本发明还提供了一种包含该射频前端模块的集成射频接收机芯片，以及该集成射频接收机芯片实施的控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种射频前端模块，其包括低噪声放大器、第一谐振电路、辅助校准振荡器和射频滤波器，低噪声放大器分别与第一谐振电路、射频滤波器电性连接，第一谐振电路与辅助校准振荡器电性连接；辅助校准振荡器用于控制第一谐振电路，以致辅助校准振荡器在用户所需频率下工作；第一谐振电路用于当辅助校准振荡器关闭时，致使低噪声放大器、射频滤波器在用户所需频率下工作。

作为本发明的进一步改进，其还包括与射频滤波器电性连接的后置射频放大器。

作为本发明的进一步改进，第一谐振电路包括可变电容C2、电容C1和电感L1，可变电容C2、电容C1、电感L1三者并联，并联后的一端分别与低噪声放大器、射频滤波器电性连接，并联后的另一端与辅助校准振荡器电性连接。

作为本发明的进一步改进，射频滤波器包括可变电容C3、可变电容C4、可变电容C5、可变电容C6、以及三个第二谐振电路，可变电容C3、可变电容C4、可变电容C5、可变电容C6依次连接，可变电容C3与可变电容C4之间设有第一连接点，第一个第二谐振电路的一端与第一连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；可变电容C4与可变电容C5之间设有第二连接点，第二个第二谐振电路的一端与第二连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；可变电容C5与可变电容C6之间设有第三连接点，第三个第二谐振电路的一端与第三连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；可变电容C3的一端作为射频滤波器的输入端，可变电容C6的一端作为射频滤波器的输出端。

作为本发明的进一步改进，第二谐振电路包括可变电容和电感，可变电容与电感并联，并联后的一端接地，并联后的另一端与第一连接点、第二连接点或第三连接点连接。

作为本发明的进一步改进，第二谐振电路包括串联的两个电感L5、串联的两个可变电容C1、MOS管M1、MOS管M2、恒流源Is、电容C2以及电容C3，串联的两个电感L5与串联的两个可变电容C1并联，并联后的一端分别与电容C2的一端、MOS管M2的漏极、MOS管M1的栅极电性连接，并联后的另一端分别与电容C3的一端、MOS管M1的漏极、MOS管M2的栅极电性连接，恒流源的一端分别与MOS管M1的源极、MOS管M2的源极电性连接，恒流源的另一端接地，电容C2的另一端接地，电容C3的另一端与第一连接点、第二连接点或第三连接点连接。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种集成射频接收机芯片，其包括上述的射频前端模块。

作为本发明的进一步改进，其还包括依次电性连接的变频器、中频滤波器、可调增益放大器和模数转换器，变频器与射频前端模块的后置射频放大器电性连接。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种集成射频接收机芯片的控制方法，其应用于上述的集成射频接收机芯片，控制方法包括：

辅助校准振荡器用于控制第一谐振电路，以致辅助校准振荡器在用户所需频率下工作；

当辅助校准振荡器关闭时，第一谐振电路致使低噪声放大器、射频滤波器均在用户所需频率下工作。

与现有技术相比，本发明通过第一谐振电路和辅助校准振荡器，以致低噪声放大器和射频滤波器集成为一体，从而提升了射频前端模块的集成度、减小了应用该射频前端模块的芯片的尺寸、降低了应用该射频前端模块的芯片的生产成本、以及减小了该射频前端模块的应用电路的复杂程度。

附图说明

图1为本发明集成射频接收机芯片一个实施例的框架结构示意图；

图2为本发明射频前端模块一个实施例的电路原理框图；

图3为本发明射频前端模块一个实施例的电路图；

图4为本发明射频前端模块中第二谐振电路一个实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。

图1展示了本发明集成射频接收机芯片的一个实施例。在本实施例中，该集成射频接收机芯片包括依次电性连接的射频前端模块1、变频器2、中频滤波器3、可调增益放大器4和模数转换器5，射频前端模块1的一端与射频输入口(LAN_IN)电性连接，射频前端模块1的另一端与变频器2电性连接。

本实施例将射频前端模块1、变频器2、中频滤波器3、可调增益放大器4和模数转换器5集成于一体，提升了芯片的集成度、减小了芯片的尺寸以及降低了芯片的生产成本。

其中，参加图2，射频前端模块1包括低噪声放大器11、第一谐振电路12、辅助校准振荡器13和射频滤波器14。在上述实施例的基础上，其他实施例中，该射频前端模块1还包括后置射频放大器20。

其中，信号输入端RFTN与低噪声放大器11电性连接。低噪声放大器11分别与第一谐振电路12、射频滤波器14电性连接，第一谐振电路12与辅助校准振荡器13电性连接，射频滤波器14与后置射频放大器20电性连接，后置射频放大器20与信号输出端RFOUT电性连接。具体地，辅助校准振荡器13用于控制第一谐振电路12，以致辅助校准振荡器13在用户所需频率下工作；第一谐振电路12用于当辅助校准振荡器13关闭时，致使低噪声放大器11、射频滤波器14在用户所需频率下工作。

本实施例通过第一谐振电路12和辅助校准振荡器13，以致低噪声放大器11和射频滤波器14集成为一体，从而提升了射频前端模块1的集成度、减小了应用该射频前端模块1的芯片的尺寸、降低了应用该射频前端模块1的芯片的生产成本，以及减小了该射频前端模块1的应用电路的复杂程度。

具体地，图3展示了本发明射频前端模块的一个实施例的电路图。其中，该第一谐振电路12包括可变电容C2、电容C1和电感L1。可变电容C2、电容C1、电感L1三者并联，并联后的一端分别与低噪声放大器11、射频滤波器14电性连接，并联后的另一端与辅助校准振荡器13电性连接。

其中，该射频滤波器14包括可变电容C3、可变电容C4、可变电容C5、可变电容C6、以及三个第二谐振电路，可变电容C3、可变电容C4、可变电容C5、可变电容C6依次连接，可变电容C3与可变电容C4之间设有第一连接点，第一个第二谐振电路的一端与第一连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；可变电容C4与可变电容C5之间设有第二连接点，第二个第二谐振电路的一端与第二连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；可变电容C5与可变电容C6之间设有第三连接点，第三个第二谐振电路的一端与第三连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；可变电容C3的一端作为射频滤波器14的输入端，可变电容C6的一端作为射频滤波器14的输出端。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，第一个第二谐振电路包括可变电容C7和电感L2，可变电容C7与电感L2并联，并联后的一端接地，并联后的另一端与第一连接点连接。第二个第二谐振电路包括可变电容C8和电感L3，可变电容C8与电感L3并联，并联后的一端接地，并联后的另一端与第二连接点连接。第三个第二谐振电路包括可变电容C9和电感L4，可变电容C9与电感L4并联，并联后的一端接地，并联后的另一端与第三连接点连接。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图4，第二谐振电路包括两个电感L5、两个可变电容C1、MOS管M1、MOS管M2、恒流源Is、电容C2以及电容C3。两个电感L5串联，两个可变电容C1串联，串联的两个电感L5与串联的两个可变电容C1并联，并联后的一端分别与电容C2的一端、MOS管M2的漏极、MOS管M1的栅极电性连接，并联后的另一端分别与电容C3的一端、MOS管M1的漏极、MOS管M2的栅极电性连接，恒流源的一端分别与MOS管M1的源极、MOS管M2的源极电性连接，恒流源的另一端接地，电容C2的另一端接地，电容C3的另一端与第一连接点、第二连接点或第三连接点连接。

本实施例的MOS管M1、MOS管M2用于采用负阻来弥补电感L1的损耗，从而有效提高第二谐振电路的Q值。

将本发明的射频前端模块1的应用过程中主要包括频率校准过程和射频信号处理过程。

1、频率校准过程

初始状态下，低噪声放大器11、射频滤波器14和后置射频放大器20处于关闭状态，第一谐振电路12、辅助校准振荡器13处于开启状态。首先，辅助校准振荡器13通过控制第一谐振电路12的可变电容C2，以致辅助校准振荡器13在用户所需频率下工作。其次，第一谐振电路12将可变电容C2的控制位状态保存至射频滤波器14的可变电容C4-可变电容C9，以致可变电容C4-可变电容C9的控制位状态与可变电容C2的控制位状态一致。再次，关闭辅助校准振荡器13，开启低噪声放大器11、射频滤波器14和后置射频放大器20。最后，低噪声放大器11和射频滤波器14在用户所需频率下工作。

本实施例的低噪声放大器11和射频滤波器14同在用户所需频率下工作，将有效提升集成射频接收机芯片的一致性和稳定性。

2、射频信号处理过程

参见图3，射频信号经由天线(图中未示出)、信号输入端RFIN输入至低噪声放大器11。首先，该射频信号依次经低噪声放大器11的第一次放大处理、射频滤波器14的滤波和选频处理、后置射频放大器20的第二次放大处理、变频器2的处理后得到中频信号。其次，中频滤波器3进行信道选择，以滤出在带宽内需要被解调的中频信号、该需要被解调的中频信号经可调增益放大器4放大处理后传输至模数转换器5。最后，该模数转换器5将放大处理后的中频信号转换为数字信号，该数字信号在数字基带中做信号处理。

本实施例中的可调增益放大器4可以对整个射频信号处理过程中的增益分配和增益大小进行调整，以满足不同的无线通信系统的需求。辅助校准振荡器13(VCO)用来对低噪声放大器11(LNA)和射频滤波器14(RF SAW)进行频率校准，用以校准工艺，温度等变化引起的频率偏差。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种射频前端模块，其特征在于，其包括低噪声放大器、第一谐振电路、辅助校准振荡器和射频滤波器，所述低噪声放大器分别与所述第一谐振电路、所述射频滤波器电性连接，所述第一谐振电路与所述辅助校准振荡器电性连接；所述辅助校准振荡器用于控制所述第一谐振电路，以致所述辅助校准振荡器在用户所需频率下工作；所述第一谐振电路用于当所述辅助校准振荡器关闭时，致使所述低噪声放大器、所述射频滤波器在所述用户所需频率下工作。

2.根据权利要求1所述的射频前端模块，其特征在于，其还包括与所述射频滤波器电性连接的后置射频放大器。

3.根据权利要求1所述的射频前端模块，其特征在于，所述第一谐振电路包括可变电容C2、电容C1和电感L1，所述可变电容C2、所述电容C1、所述电感L1三者并联，并联后的一端分别与所述低噪声放大器、所述射频滤波器电性连接，并联后的另一端与所述辅助校准振荡器电性连接。

4.根据权利要求1所述的射频前端模块，其特征在于，所述射频滤波器包括可变电容C3、可变电容C4、可变电容C5、可变电容C6、以及三个第二谐振电路，所述可变电容C3、所述可变电容C4、所述可变电容C5、所述可变电容C6依次连接，所述可变电容C3与所述可变电容C4之间设有第一连接点，第一个第二谐振电路的一端与所述第一连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；所述可变电容C4与所述可变电容C5之间设有第二连接点，第二个第二谐振电路的一端与所述第二连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；所述可变电容C5与所述可变电容C6之间设有第三连接点，第三个第二谐振电路的一端与所述第三连接点连接，第一个第二谐振电路的另一端接地；所述可变电容C3的一端作为所述射频滤波器的输入端，所述可变电容C6的一端作为所述射频滤波器的输出端。

5.根据权利要求4所述的射频前端模块，其特征在于，所述第二谐振电路包括可变电容和电感，所述可变电容与电感并联，并联后的一端接地，并联后的另一端与所述第一连接点、所述第二连接点或所述第三连接点连接。

6.根据权利要求4所述的射频前端模块，其特征在于，所述第二谐振电路包括串联的两个电感L5、串联的两个可变电容C1、MOS管M1、MOS管M2、恒流源Is、电容C2以及电容C3，所述串联的两个电感L5与所述串联的两个可变电容C1并联，并联后的一端分别与所述电容C2的一端、所述MOS管M2的漏极、所述MOS管M1的栅极电性连接，并联后的另一端分别与所述电容C3的一端、所述MOS管M1的漏极、所述MOS管M2的栅极电性连接，所述恒流源的一端分别与所述MOS管M1的源极、所述MOS管M2的源极电性连接，所述恒流源的另一端接地，所述电容C2的另一端接地，所述电容C3的另一端与所述第一连接点、所述第二连接点或所述第三连接点连接。

7.一种集成射频接收机芯片，其特征在于，其包括权利要求1-6之一所述的射频前端模块。

8.根据权利要求7所述的集成射频接收机芯片，其特征在于，其还包括依次电性连接的变频器、中频滤波器、可调增益放大器和模数转换器，所述变频器与所述射频前端模块的后置射频放大器电性连接。

9.一种集成射频接收机芯片的控制方法，其特征在于，其应用于权利要求7-8之一所述集成射频接收机芯片，所述控制方法包括：

辅助校准振荡器用于控制第一谐振电路，以致所述辅助校准振荡器在用户所需频率下工作；

当所述辅助校准振荡器关闭时，所述第一谐振电路致使低噪声放大器、射频滤波器均在所述用户所需频率下工作。