CN109412708A - 一种射频收发电路中本振泄漏检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，属于模拟射频集成电路技术领域。本发明电路包括有源双平衡混频电路、全差分共模反馈电路、使能控制电路、两路第一可调电阻电路、两个共源放大管以及两个输出端开关管。本发明可集成在射频收发机中，能够有效检测出泄漏信号的大小。

Description

一种射频收发电路中本振泄漏检测电路

技术领域

本发明属于模拟射频集成电路技术领域，特别是指一种射频收发电路中本振泄漏检测电路。

背景技术

由于零中频收发机结构简练，功耗小的特点，现代无线射频收发前端越来越多的采用这种架构，从而利于芯片的集成。但是本振泄漏在输出端产生的本振杂散与混频之后的信号距离较近，外部滤波器无法将该杂散滤除，如果该杂散较高，会严重影响输出信号的频谱纯度，使得调制精度大大降低，载噪比和EVM值都随之下降。

本振泄漏产生的原因主要有两个：第一，在上变频电路中，输入端由于器件失配产生的直流信号和本振信号混频，导致本振信号泄漏；第二，本振信号的频率通常情况下都比较高，容易通过衬底泄漏到输出端。

通常情况下，上述第一个原因占最主要的成分，因此可通过校准上变频电路输入端的直流信号，从而抑制本振泄漏。但是，校准过程中用于校准的本振泄漏信号存在检测精度不高、检测过程复杂、费时费力的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，该电路能够有效检测本振信号的幅度大小。

为解决上述技术问题，本发明主要采用了如下的技术方案：

一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，其包括有源双平衡混频电路、全差分共模反馈电路、使能控制电路、两路第一可调电阻电路、两个共源放大管以及两个输出端开关管；

所述有源双平衡混频电路包括偏置电路、有源平衡混频对以及两路分压电阻电路，所述有源平衡混频对具有一对差分信号输入端口和一对差分信号输出端口，所述差分信号输入端口处设有隔直电容，所述差分信号输出端口处设有滤波电容和隔直电容，所述偏置电路包括位于其基准电压输入端的第二可调电阻电路以及与第二可调电阻电路相串联的共源共栅管，所述两路分压电阻电路中，第一路用于将共源管的栅端电压进行分压并提供给有源平衡混频对的跨导级，第二路用于将共栅管的栅端电压进行分压并提供给有源平衡混频对的开关转换级；

所述全差分共模反馈电路包括自启动偏置电路和全差分放大电路，所述自启动偏置电路用于为全差分放大电路提供偏置电压，所述全差分放大电路包括两级全差分放大器以及设于两级全差分放大器正向输入端的第三可调电阻电路，所述两级全差分放大器的两个差分输出端口分别通过相同阻值的电阻连接到两级全差分放大器的负向输入端，构成共模反馈结构；

第一至第三可调电阻电路均包括电阻和开关管，所述开关管用于调节可调电阻电路的阻值；

所述使能控制电路包括与门以及第一至第五反相器，其中，第一至第四反相器顺次串联，第一反相器和第五反相器的输出端与所述与门的输入端连接，与门的输出端通过一开关管控制第二反相器的输出端是否接地；

所述有源双平衡混频电路用于接收外部输入的两路差分输入信号，对两路差分输入信号进行混频、滤波和隔直，并输出两路差分输出信号，两路差分输出信号分别控制两个共源放大管产生放大混频信号，全差分共模反馈电路对两路放大混频信号取共模电平，并通过两级全差分放大器将共模电平与外部输入信号进行比较放大，并反馈回放大混频信号自身，两路放大混频信号分别通过一个输出端开关管进行输出，同时，全差分共模反馈电路中的自启动偏置电路将偏置电压输出，并分别经过两路第一可调电阻电路后为两个共源放大管提供直流偏置电压，所述使能控制电路通过控制两路第一可调电阻电路中开关管的通断来调节两路第一可调电阻电路的阻值。

具体的，所述第一可调电阻电路包括三个并联支路，所述三个并联支路分别为短路支路、电阻支路以及开关电阻电路支路，所述短路支路上设有一个开关管，所述开关电阻电路支路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

具体的，所述第二可调电阻电路包括一个电阻以及与该电阻相并联的多个开关电阻电路，所述开关电阻电路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

具体的，所述第三可调电阻电路包括多个相互并联的开关电阻电路，所述开关电阻电路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

具体的，所述两路分压电阻电路中，每路分压电阻电路均包括一个电阻及与该电阻相串联的两个支路，每个支路均包括两个串联的电阻；一路分压电阻电路中，两个支路的中间节点分别连接一路差分输入信号的正负输入。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

现有技术中通常在片外直接检测本振泄露频率，通过射频直采ADC量化本振泄露的大小，然后反馈到基带进行补偿。这种方式的集成度小，功耗高，成本较高。而本发明电路可集成在射频收发机中，在实际设计过程中，只需增加本振泄露检测电路即可，后级经行ADC量化的处理电路可以与接收通道中的量化电路复用，这种方式大大提高了电路的集成度，减小了功耗和成本。

总之，为了便于芯片的集成和实现，现在越来越多的射频收发机采用一次变频结构，一次变频结构中的零中频收发机存在本振泄漏问题，严重影响系统的性能。采用本发明提出的技术可有效检测出该泄漏信号的大小，之后可通过射频收发芯片中接收通道的量化补偿从而实现自动滤除该信号。

附图说明

为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的背景技术、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。需要注意的是，这些附图可以给出也可以不给出一些在本专利文字部分已有描述且属于本领域普通技术人员公知常识的具体细节；并且，因为本领域的普通技术人员完全可以结合本专利已公开的文字内容和/或附图内容，在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，因此下面这些附图可以涵盖也可以不涵盖本专利文字部分所叙述的所有技术方案。此外，这些附图的具体内涵需要结合本专利的文字内容予以确定，当本专利的文字内容与这些附图中的某个明显结构不相符时，需要结合本领域的公知常识以及本专利其他部分的叙述来综合判断到底是本专利的文字部分存在笔误，还是附图中存在绘制错误。特别地，以下附图均为示例性质的图片，并非旨在暗示本专利的保护范围，本领域的普通技术人员通过参考本专利所公开的文字内容和/或附图内容，可以在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，这些新附图所代表的技术方案依然在本专利的保护范围之内。

图1为本发明实施例中一种本振泄漏检测电路的原理图；

图2为图1中有源双平衡混频电路的原理图；

图3为图1中全差分共模反馈电路的原理图；

图4为图1中使能控制电路的原理图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。

一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，用于对输入的一对差分信号进行本振泄漏抑制，并输出校准后的一对差分输出信号，包括有源双平衡混频电路、全差分共模反馈电路、使能控制电路、两路第一可调电阻电路、两个共源放大管以及两个输出端开关管；

所述有源双平衡混频电路包括偏置电路、有源平衡混频对以及两路分压电阻电路，所述有源平衡混频对具有一对差分信号输入端口和一对差分信号输出端口，所述差分信号输入端口处设有隔直电容，所述差分信号输出端口处设有滤波电容和隔直电容，所述偏置电路包括位于其基准电压输入端的第二可调电阻电路以及与第二可调电阻电路相串联的共源共栅管，所述两路分压电阻电路中，第一路用于将共源管的栅端电压进行分压并提供给有源平衡混频对的跨导级，第二路用于将共栅管的栅端电压进行分压并提供给有源平衡混频对的开关转换级；

所述全差分共模反馈电路包括自启动偏置电路和全差分放大电路，所述自启动偏置电路用于为全差分放大电路提供偏置电压，所述全差分放大电路包括两级全差分放大器以及设于两级全差分放大器正向输入端的第三可调电阻电路，所述两级全差分放大器的两个差分输出端口分别通过相同阻值的电阻连接到两级全差分放大器的负向输入端，构成共模反馈结构；

第一至第三可调电阻电路均包括电阻和开关管，所述开关管用于调节可调电阻电路的阻值；

所述使能控制电路包括与门以及第一至第五反相器，其中，第一至第四反相器顺次串联，第一反相器和第五反相器的输出端与所述与门的输入端连接，与门的输出端通过一开关管控制第二反相器的输出端是否接地；

所述有源双平衡混频电路用于接收外部输入的两路差分输入信号，对两路差分输入信号进行混频、滤波和隔直，并输出两路差分输出信号，两路差分输出信号分别控制两个共源放大管产生放大混频信号，全差分共模反馈电路对两路放大混频信号取共模电平，并通过两级全差分放大器将共模电平与外部输入信号进行比较放大，并反馈回放大混频信号自身，两路放大混频信号分别通过一个输出端开关管进行输出，同时，全差分共模反馈电路中的自启动偏置电路将偏置电压输出，并分别经过两路第一可调电阻电路后为两个共源放大管提供直流偏置电压，所述使能控制电路通过控制两路第一可调电阻电路中开关管的通断来调节两路第一可调电阻电路的阻值。

具体的，所述第一可调电阻电路包括三个并联支路，所述三个并联支路分别为短路支路、电阻支路以及开关电阻电路支路，所述短路支路上设有一个开关管，所述开关电阻电路支路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

具体的，所述第二可调电阻电路包括一个电阻以及与该电阻相并联的多个开关电阻电路，所述开关电阻电路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

具体的，所述第三可调电阻电路包括多个相互并联的开关电阻电路，所述开关电阻电路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

具体的，所述两路分压电阻电路中，每路分压电阻电路均包括一个电阻及与该电阻相串联的两个支路，每个支路均包括两个串联的电阻；一路分压电阻电路中，两个支路的中间节点分别连接一路差分输入信号的正负输入。

具体来说，如图1所示，一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，其主要分为四个部分，第一部分为有源双平衡混频电路，第二部分为全差分共模反馈电路，第三部分为使能控制电路，第四部分为两路可调节电阻电路、两路共源放大管M40、M41、两路输出开关管M45、M46。所述有源双平衡混频电路包括输入端口PVB、VP、VM和输出端口Vo_mix1、Vo_mix2，所述全差分共模反馈电路包括输入端口I_SOURCE、输出端口VTM和输入输出端口VT1、VT2，所述使能控制电路包括输入端口ENN、ENP和输出端口Vctrl，所述两路可调节电阻电路由M23~M26和R5~R8组成，整体电路的输出端为VO1、VO2；其具体原理为：差分输入信号VP、VM送入有源双平衡混频电路中，外部基准电压信号PVB送到有源双平衡混频电路中提供偏置电压，两路差分输入信号VP、VM分别经过隔直、分压后送到有源平衡混频对的跨导级和开关转换级，然后进行乘法混频输出，两路输出分别经过滤波和隔直后，输出信号Vo_mix1、Vo_mix2到两路共源放大管M41、M40的栅端，两路共源放大管M41、M40的漏端将放大的信号送到全差分共模反馈电路的VT1、VT2中，且分别通过一个开关管M46、M45输出到VO2、VO1端口；全差分共模反馈电路的输入信号VT1、VT2分别通过取共模电平连接到两级全差分放大器的负向输入端，与正向输入端的外部输入电流I_SOURCE进行比较作差放大，两级全差分放大器的正负输出端连接着输入输出端口VT2 、VT1进行反馈输出，同时全差分共模反馈电路的输出电压VTM通过两路可调电阻电路连接到两路共源管M40、M41的栅端；两路使能端口ENN、ENP通过使能控制电路控制两路第一可调节电阻电路中的开关管M23~M26，进而控制全差分共模反馈电路的给两路共源放大管M40、M41提供的直流偏置电压；

图2为有源双平衡混频电路，有源双平衡混频电路包括隔直偏置电路和有源双平衡混频电路，其中输入端口为PVB、VP、VM，输出端口为Vo_mix1、Vo_mix2；第一部分隔直偏置电路包含两对隔直电容C1~C4、由晶体管M27~M31和电阻R9~R21组成的偏置电路；第二部分有源双平衡混频电路包含晶体管M32~M37、负载电阻R22、R23、滤波电容C5、C6和隔直电容C7、C8。其具体原理为：发射信号TX从输入端VP、VM通过两对隔直电容C1和C2、C3和C4隔绝直流信号，只将高频信号送到有源双平衡混频电路的跨导级M36、M37和开关转换级M32~M35中，同时也将偏置电压PVB送到有源双平衡混频电路保证电路的直流工作点，即基准电压PVB输入到第二可调电阻电路（由电阻R9~R11和晶体管M27~M28组成）以及与第二可调电阻电路相串联的共源共栅管M30、M29，其中共源管M30的栅端电压通过R15、R18~R21进行分压，连接到VM、VP经过C3、C4隔直后的输入端并提供给有源平衡混频对的跨导级M36、M37，共栅管M29的栅端电压通过R12~R14、R16~R17进行分压，连接到VM、VP经过C1、C2隔直后的输入端并提供给有源平衡混频对的开关转换级M32~M35；射频输入级电路（跨导级电路)M36、M37将差分射频输入电压信号转变为电流信号并输出给开关转换级电路(由晶体管M32~M35组成)，与传统Gilbert型有源双平衡混频器不同的是，跨导级电路和开关转换级电路的输入信号是混合着LO和RF信号的TX信号，由于在TX信号中RF能量较大，因此在开关转换电路中为主导，本振输入信号与射频信号在开关转换级完成频率变换工作，变频后的中频电流信号通过负载级电路(由电阻R22及R23组成)转换为中频电压信号，这转换后的中频信号中存在着直流信号、、、、，将转换后的中频信号输出给后级滤波隔直电路（由电容C5~C8组成），将直流和高频的信号筛选掉，只留下频率为的本振泄露信号输出到下一级。

图3为全差分共模反馈电路，该电路由自启动偏置电路和全差分放大电路组成，其中自启动偏置电路包含晶体管M6~M9、M47和电阻R3，全差分放大电路包含由晶体管M1~M5作第一级放大器、由晶体管M10~M13作第二级全差分放大器以及包含电阻R1~R2、R24~R26和晶体管M14~M16共模反馈电路。其具体原理为：在自启动电路中，晶体管M47作为启动管，在电源上电时保证驱动电路摆脱简并偏置点；在偏置电路M7、M8的栅端电压传输到第一级放大电路的电流源晶体管M5和第二级放大电路的晶体管M10、M11，实现镜像电流的作用；在差分放大电路中晶体管M5为电流源，M1、M2为差分放大对，M3、M4为负载对管，输入端I_SOURCE通过M14~M16和R44~R46的控制选择正向输入端电压，负向输入端为VT1与VT2经过R1、R2取得的共模电平，两者做差放大并从第一级差分放大器的单端输出送到第二级共源放大管M12、M13中，然后从第二级放大电路M11、M12的漏端送到输入输出端口VT1、VT2，然后反馈再到负向输入端。同时自启动偏置电路中M7的栅端电压对外输出，端口为VTM。

图4为使能控制电路，包含晶体管M17~M25、M44、电阻R4、反相器INV1、INV4、INV5和与门AND；其具体原理为：使能端ENN顺次经过反相器INV1、由M17、M18和R4组成的一个反相器、由M19~M22组成得一个四管反相器和反相器INV4输出控制电压Vctrl，控制端ENN和ENP分别经过反相器INV1和反相器INV5将信号送到与门AND中，与门AND的输出连接到开关管M44的栅端，M44的源端接地，M44的漏端接到四管反相器的输入端，当ENN=“0”，ENP=“0”时，控制电路的输出Vctrl为“0”；当ENN=“0”，ENP=“1”时，控制电路的输出Vctrl为“0”；当ENN=“1”，ENP=“1”时，控制电路的输出Vctrl为“1”；当ENN=“1”，ENP=“0”时，控制电路的输出Vctrl为“1”。

上述检测电路可集成在射频收发机中，该电路的输出经芯片上ADC量化后可补偿到射频收发芯片发射通道的输入信号中，从而能够有效解决零中频收发机的本振泄漏问题。

此外，在实际设计过程中，只需增加本振泄露检测电路即可，后级经行ADC量化的处理电路可以与接收通道中的量化电路复用，这种方式大大提高了电路的集成度，减小了功耗和成本。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。

出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于技术细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助于教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。

总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利权利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，其特征在于，包括有源双平衡混频电路、全差分共模反馈电路、使能控制电路、两路第一可调电阻电路、两个共源放大管以及两个输出端开关管；

所述有源双平衡混频电路包括偏置电路、有源平衡混频对以及两路分压电阻电路，所述有源平衡混频对具有一对差分信号输入端口和一对差分信号输出端口，所述差分信号输入端口处设有隔直电容，所述差分信号输出端口处设有滤波电容和隔直电容，所述偏置电路包括位于其基准电压输入端的第二可调电阻电路以及与第二可调电阻电路相串联的共源共栅管，所述两路分压电阻电路中，第一路用于将共源管的栅端电压进行分压并提供给有源平衡混频对的跨导级，第二路用于将共栅管的栅端电压进行分压并提供给有源平衡混频对的开关转换级；

所述全差分共模反馈电路包括自启动偏置电路和全差分放大电路，所述自启动偏置电路用于为全差分放大电路提供偏置电压，所述全差分放大电路包括两级全差分放大器以及设于两级全差分放大器正向输入端的第三可调电阻电路，所述两级全差分放大器的两个差分输出端口分别通过相同阻值的电阻连接到两级全差分放大器的负向输入端，构成共模反馈结构；

第一至第三可调电阻电路均包括电阻和开关管，所述开关管用于调节可调电阻电路的阻值；

所述使能控制电路包括与门以及第一至第五反相器，其中，第一至第四反相器顺次串联，第一反相器和第五反相器的输出端与所述与门的输入端连接，与门的输出端通过一开关管控制第二反相器的输出端是否接地；

所述有源双平衡混频电路用于接收外部输入的两路差分输入信号，对两路差分输入信号进行混频、滤波和隔直，并输出两路差分输出信号，两路差分输出信号分别控制两个共源放大管产生放大混频信号，全差分共模反馈电路对两路放大混频信号取共模电平，并通过两级全差分放大器将共模电平与外部输入信号进行比较放大，并反馈回放大混频信号自身，两路放大混频信号分别通过一个输出端开关管进行输出，同时，全差分共模反馈电路中的自启动偏置电路将偏置电压输出，并分别经过两路第一可调电阻电路后为两个共源放大管提供直流偏置电压，所述使能控制电路通过控制两路第一可调电阻电路中开关管的通断来调节两路第一可调电阻电路的阻值。

2.根据权利要求1所述的一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，其特征在于，所述第一可调电阻电路包括三个并联支路，所述三个并联支路分别为短路支路、电阻支路以及开关电阻电路支路，所述短路支路上设有一个开关管，所述开关电阻电路支路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

3.根据权利要求1所述的一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，其特征在于，所述第二可调电阻电路包括一个电阻以及与该电阻相并联的多个开关电阻电路，所述开关电阻电路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

4.根据权利要求1所述的一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，其特征在于，所述第三可调电阻电路包括多个相互并联的开关电阻电路，所述开关电阻电路上设有一个开关管和一个与该开关管相串联的电阻。

5.根据权利要求1所述的一种射频收发电路中本振泄漏检测电路，其特征在于，所述两路分压电阻电路中，每路分压电阻电路均包括一个电阻及与该电阻相串联的两个支路，每个支路均包括两个串联的电阻；一路分压电阻电路中，两个支路的中间节点分别连接一路差分输入信号的正负输入。