CN112332877A - 接收器设备 - Google Patents

Abstract

提供一种接收器设备。该设备包括：单个场效应晶体管混频器，其包括栅极、源极和漏极，其中源极或漏极中的一个被配置为从第一低噪声放大器接收处于接收频率的第一信号，并且源极或漏极中的另一个被配置为向第二低噪声放大器输出处于中频的第二信号；以及本地振荡器，被配置为向所述栅极施加第三信号。

Description

接收器设备

技术领域

与示例性实施例一致的设备涉及接收器。更具体地，与示例性实施例一致的设备涉及雷达信号的接收器的架构。

发明内容

一个或多个示例性实施例提供接收器设备。更具体地说，一个或多个示例性实施例提供了一种具有单个场效应晶体管混频器的接收器设备，该单个场效应晶体管混频器被配置为将在接收频率处接收的信号转换为中频。

根据示例性实施例的一方面，提供一种接收器设备。所述设备包括跨导混频器，其包括栅极、源极和漏极，其中所述源极被配置成从第一低噪声放大器接收处于接收频率的第一信号，并且所述漏极被配置成将处于中频的第二信号输出到第二低噪声放大器；以及本地振荡器，被配置为向所述栅极施加第三信号。该本地振荡器可以包括：信号驱动器，其被配置为驱动驱动器信号；乘法器，其被配置为接收由所述信号驱动器输出的驱动器信号，倍乘所述信号，并输出倍乘的信号；差分到单端变换器，其被配置成接收倍乘的信号、变换倍乘的信号且输出变换的信号；增益放大器，其被配置为接收所述变换的信号，放大所述变换的信号，并输出增益放大的信号；以及滤波器，其包括陷波滤波器和带通滤波器，所述滤波器被配置成接收所述增益放大的信号，对所述增益放大的信号进行滤波以抑制带外谐波和噪声，并且将滤波的信号作为所述第三信号输出到所述栅极。。

信号驱动器可以包括频率为' f '的微米或毫米波源。

乘法器可以是推挽式乘法器。

跨导混频器可以是基于单个场效应晶体管的混频器。

滤波器可以包括并联耦合传输线滤波器或四分之一波长变换器。

陷波滤波器可以是f*(n-m)滤波器，其中，'f'是信号驱动器的频率，m是对应于本地振荡器的乘数的频率乘数，并且n是对应于接收频率的频率乘数。。

带通滤波器可以是f*(m)滤波器，其中'f'是信号驱动器的频率，而m是与本地振荡器的乘数相对应的频率乘数。。

第一低噪声放大器和第二低噪声放大器可以是单端低噪声放大器。

本地振荡器可以被配置为向栅极施加160 GHz的第三信号。

信号驱动器可以被配置为驱动处于20GHz的所述驱动器信号。

乘法器可以是8x乘法器。

差动到单端变换器可以是160 GHz变换器。

增益放大器可以是160 GHz单端功率放大器。

陷波滤波器可以是80 GHz陷波滤波器，带通滤波器可以包括四分之一波长变换器。

作为匹配网络的一部分的所述设备的输入级可以包括短路短截线，以保护下游器件免受静电放电。

差分到单端变换器可以用反向微带来实现。

该设备可以包括利用微同轴电缆实现的信号线。

根据另一示例性实施例的方面，提供一种接收器设备。该设备包括：单个场效应晶体管混频器，其包括栅极、源极和漏极，其中所述源极或所述漏极中的一个被配置为从第一低噪声放大器接收处于接收频率的第一信号，并且所述源极或所述漏极中的另一个被配置为向第二低噪声放大器输出处于中频的第二信号；以及本地振荡器，被配置为向所述栅极施加第三信号。

第一低噪声放大器和第二低噪声放大器可以是单端低噪声放大器。

第一信号的接收频率可以是’f’*n，所述第二信号的中频是’f’*(n-m)，并且所述第三信号的频率是’f’*(m)，其中，f是所述频率，’n’和’m’是恒定值。

示例性实施例的其它目的、优点和新颖特征从示例性实施例的下述详细描述和附图将变得更加明显。

本发明可包括下列方案。

1. 一种接收器设备，所述设备包括：

跨导混频器，其包括栅极、源极和漏极，其中所述源极被配置成从第一低噪声放大器接收处于接收频率的第一信号，并且所述漏极被配置成将处于中频的第二信号输出到第二低噪声放大器；以及

本地振荡器，其被配置为向所述栅极施加第三信号，其中，所述本地振荡器包括：

信号驱动器，其被配置为驱动驱动器信号；

乘法器，其被配置为接收由所述信号驱动器输出的驱动器信号，倍乘所述信号，并输出倍乘的信号；

差分到单端变换器，其被配置成接收倍乘的信号、变换倍乘的信号且输出变换的信号；

增益放大器，其被配置为接收所述变换的信号，放大所述变换的信号，并输出增益放大的信号；以及

滤波器，其包括陷波滤波器和带通滤波器，所述滤波器被配置成接收所述增益放大的信号，对所述增益放大的信号进行滤波以抑制带外谐波和噪声，并且将滤波的信号作为所述第三信号输出到所述栅极。

2. 根据方案1所述的设备，其中所述信号驱动器包括频率为'f'的微米或毫米波源。

3. 根据方案1所述的设备，其中所述乘法器包括推挽式乘法器。

4. 根据方案1所述的设备，其中所述跨导混频器包括基于单个场效应晶体管的混频器。

5. 根据方案1所述的设备，其中所述滤波器包括并联耦合传输线滤波器或四分之一波长变换器。

6. 根据方案1所述的设备，其中所述陷波滤波器包括f*(n-m)滤波器，

其中，'f'是信号驱动器的频率，m是对应于本地振荡器的乘数的频率乘数，并且n是对应于接收频率的频率乘数。

7. 根据方案1所述的设备，其中所述带通滤波器包括f*(m)滤波器，

其中'f'是信号驱动器的频率，而m是与本地振荡器的乘数相对应的频率乘数。

8. 根据方案1所述的设备，其中所述第一低噪声放大器和所述第二低噪声放大器包括单端低噪声放大器。

9. 根据方案1所述的设备，其中所述本地振荡器被配置成将160GHz的所述第三信号施加到所述栅极。

10. 根据方案9所述的设备，其中所述信号驱动器被配置成驱动处于20GHz的所述驱动器信号。

11. 根据方案10所述的设备，其中所述乘法器为8x乘法器。

12. 根据方案11所述的设备，其中所述差分到单端变换器是160GHz变换器。

13. 根据方案12所述的设备，其中所述增益放大器是160GHz单端功率放大器。

14. 根据方案1所述的设备，其中所述陷波滤波器是80GHz陷波滤波器，并且所述带通滤波器包括四分之一波变换器。

15. 根据方案1所述的设备，其中作为匹配网络的一部分的输入级包括短路短截线，以保护下游器件免受静电放电。

16. 根据方案1所述的设备，其中所述差分到单端变换器是用反相微带来实现的。

17. 根据方案1所述的设备，其中进一步包括用微同轴电缆实现的信号线。

18. 一种接收器设备，所述设备包括：

单个场效应晶体管混频器，包括栅极、源极和漏极，其中所述源极或所述漏极中的一个被配置为从第一低噪声放大器接收处于接收频率的第一信号，并且所述源极或所述漏极中的另一个被配置为向第二低噪声放大器输出处于中频的第二信号；以及

本地振荡器，被配置为向所述栅极施加第三信号。

19. 根据方案18所述的设备，其中，所述第一低噪声放大器和所述第二低噪声放大器包括单端低噪声放大器。

20. 根据方案17所述的设备，其中，所述第一信号的接收频率是’f’*n，所述第二信号的中频是’f’*(n-m)，并且所述第三信号的频率是’f’*(m)，其中，f是所述频率，’n’和’m’是恒定值。

附图说明

图1示出了根据示例性实施例的接收器设备的架构的示意图；

图2A-2B示出了根据示例性实施例的各方面的接收器设备的射频属性；以及

图3示出了根据示例性实施例的方面的接收器设备的160 GHz本地振荡器的架构的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图的图1-3详细描述接收器设备，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。

下面的公开内容将使本领域技术人员能够实施本发明的概念。然而，本文公开的示例性实施例仅仅是示例性的，而不是将本发明的构思限制于本文描述的示例性实施例。此外，每个示例性实施例的特征或方面的描述通常应当被认为可用于其他示例性实施例的方面。

还应理解，当本文陈述第一元件"连接到"、"附接到"、"形成于"或"设置在"第二元件上时，第一元件可直接连接到、直接形成于或直接设置在第二元件上，或者在第一元件与第二元件之间可存在中间元件，除非陈述第一元件"直接"连接到、附接到、形成于或设置在第二元件上。此外，如果第一元件被配置成从第二元件"发送"或"接收"信息，则第一元件可以直接向第二元件发送或从第二元件接收信息，经由总线发送或接收信息，经由网络发送或接收信息，或者经由中间元件发送或接收信息，除非第一元件被指明"直接"向第二元件发送或从第二元件接收信息。

在整个公开内容中，所公开的一个或多个元件可以被组合到单个装置中或者被组合到一个或多个装置中。此外，可以在单独的装置上提供单独的元件。

诸如客车、摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、休闲车(RV)、船舶、飞机等的车辆正配备有被配置为检测车辆周围的物体的雷达装置。物体的检测和跟踪可以用于自主车辆系统应用以及高级安全系统。

雷达可以在许多不同的频率下工作。例如，可以通过增加雷达操作频率来实现雷达中的高分辨率成像。在汽车应用中使用的一种类型的雷达是77 GHz雷达，其可以包括片上系统。该片上系统雷达可以被利用以用于通过上变频和放大雷达频率来实现更高频率的雷达。然而，可能存在的问题在于，操作频率的增加可能使发射功率降级，大多数接收器基于差分和平衡混频器架构，并且可能存在本地振荡器(LO)的子谐波泄漏到中频(IF)中。根据示例性实施例，具有基于相干本地LO的接收器架构设计以通过上变频77 GHz雷达信号来利用片上系统雷达的接收器设备解决了上述问题。

图1示出了根据示例性实施例的接收器设备100的架构的示意图。如图1所示，一个或多个接收器设备100可以在车辆110上并连接到多个天线130。接收器设备100可以包括跨导混频器125。跨导混频器125可包括被配置成接收处于收到或接收频率(RF)101的第一信号101的源极或漏极以及被配置成输出处于中频的第二信号102的漏极或源极。单端低噪声放大器105可以被配置成接收处于收到或接收频率(RF)101的第一信号101，并将该信号输出到源极或漏极。另一单端低噪声放大器115可以被配置为从漏极或源极接收处于中频的第二信号102，并将第二信号102输出到片上系统雷达。

跨导混频器125的栅极可连接到将信号施加到栅极的本机振荡器(LO)120。LO可以包括来自源信号驱动器121、乘法器122、变换器123、放大器124和滤波器126中的一个或多个。在一个示例中，LO可被配置成向栅极施加160 GHz或154 GHz信号。

信号驱动器121可以被配置为驱动驱动器信号。信号驱动器可以是微米或毫米波源。在一个示例中，信号驱动器121可以被配置为驱动在20GHz或19.25 GHz信号处的驱动器信号。

乘法器122可以被配置为接收由信号驱动器121输出的驱动器信号，倍乘驱动器信号，并输出倍乘的信号。乘法器可以是推挽式乘法器，并且在一个示例中，乘法器可以是8x乘法器。

变换器123可以是差分到单端变换器，其被配置为接收倍乘的信号、变换倍乘的信号并且输出变换的信号。在一个示例中，差分到单端变换器可以是160 GHz或154 GHz的变换器。在另一示例中，差分到单端变换器可以用反向微带来实现。

放大器124可以是增益放大器，其被配置为接收变换的信号，放大变换的信号，并输出增益放大的信号。跨导混频器125可以是基于单场效应晶体管的混频器或微波混频器。

滤波器126可以包括陷波滤波器和带通滤波器。滤波器126可以被配置为接收增益放大信号，对增益放大信号进行滤波，并且将滤波的信号作为第三信号输出到栅极。带通滤波器可以滤波以输出f*(m)信号，其中"f"是信号驱动器的频率，m是对应于本地振荡器的乘数的频率乘数。陷波滤波器可滤波以输出f*(n-m)信号，其中"f"是信号驱动器的频率，m是对应于本地振荡器的乘数的频率乘数，并且n是对应于接收频率的频率乘数。在一个示例中，陷波滤波器可以是80GHz陷波滤波器，并且带通滤波器可以包括四分之一波变换器或传输线滤波器。滤波器可以被配置为对增益放大信号进行滤波以抑制带外谐波和噪声。

图2A-2B示出了根据示例性实施例的各方面的接收器设备的射频属性。

参考图2A，示出了接收器设备200。接收器设备可包括跨导混频器205。跨导混频器205可包括被配置成通过单端低噪声放大器204接收处于接收或接收频率101的第一信号202的源极。跨导混频器205还可包括被配置成将处于中频的第二信号203输出到另一单端低噪声放大器206的漏极。跨导混频器205的栅极可以连接到向栅极施加信号的本地振荡器(LO)201。

接收器设备200的射频属性在表210中示出。例如，会话增益211可以在16-17 dB的范围221内。NF 212可以是12 dB。Γ_RF 213可以小于-15 dB，Γ_IF 214可以小于-18 dB，Γ_LO215可以小于-19 dB，并且LO 216的功率可以为大约3 dBm。

参考图2B，第一曲线230示出了接收频率231的转换增益232。第二曲线240示出了IF信号243、RF信号245和LO信号244在特定频率241处的反射系数242。

图3示出了根据示例性实施例的方面的接收器设备的160 GHz本地振荡器的架构的示意图。

参考图3，160 GHz本地振荡器300可以包括信号驱动器310，其可以被配置为驱动处于20GHz的驱动器信号并将该驱动器信号输出到乘法器320。乘法器320可以是8x推挽式乘法器，并且被配置成将信号输出到160 GHz差分到单端变换器330。变换器330可被配置成将变换的信号输出到160 GHz LO功率增益放大器340，该放大器放大被增益放大的信号并将其输出到滤波器350。滤波器350可以是具有四分之一波长变换器的80 GHz陷波滤波器，其被配置成对信号进行滤波并将LO信号输出到混频器栅极。

本文公开的过程、方法或算法可传递至处理装置、控制器或计算机/由处理装置、控制器或计算机实施，处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制装置或专用电子控制装置。类似地，过程、方法或算法可以以许多形式存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在诸如ROM设备的非可写存储介质上的信息和可更改地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM设备和其它磁介质和光介质的可写存储介质上的信息。过程、方法或算法也可以在软件可执行对象中实现。替代性地，可以使用适当的硬件部件（例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件部件或装置）或者硬件、软件和固件部件的组合，来整体或部分地实现所述过程、方法或算法。

以上已经参考附图描述了一个或多个示例性实施例。上述示例性实施例应当仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。此外，在不脱离由下述权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以修改示例性实施例。

Claims (10)

1.一种接收器设备，所述设备包括：

跨导混频器，其包括栅极、源极和漏极，其中所述源极被配置成从第一低噪声放大器接收处于接收频率的第一信号，并且所述漏极被配置成将处于中频的第二信号输出到第二低噪声放大器；以及

本地振荡器，其被配置为向所述栅极施加第三信号，其中，所述本地振荡器包括：

信号驱动器，其被配置为驱动驱动器信号；

乘法器，其被配置为接收由所述信号驱动器输出的驱动器信号，倍乘所述信号，并输出倍乘的信号；

差分到单端变换器，其被配置成接收倍乘的信号、变换倍乘的信号且输出变换的信号；

增益放大器，其被配置为接收所述变换的信号，放大所述变换的信号，并输出增益放大的信号；以及

滤波器，其包括陷波滤波器和带通滤波器，所述滤波器被配置成接收所述增益放大的信号，对所述增益放大的信号进行滤波以抑制带外谐波和噪声，并且将滤波的信号作为所述第三信号输出到所述栅极。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号驱动器包括频率为'f'的微米或毫米波源。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述乘法器包括推挽式乘法器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述跨导混频器包括基于单个场效应晶体管的混频器。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述滤波器包括并联耦合传输线滤波器或四分之一波长变换器。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述陷波滤波器包括f*(n-m)滤波器，

其中，'f'是信号驱动器的频率，m是对应于本地振荡器的乘数的频率乘数，并且n是对应于接收频率的频率乘数。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述带通滤波器包括f*(m)滤波器，

其中'f'是信号驱动器的频率，而m是与本地振荡器的乘数相对应的频率乘数。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一低噪声放大器和所述第二低噪声放大器包括单端低噪声放大器。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述本地振荡器被配置成将160GHz的所述第三信号施加到所述栅极。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述信号驱动器被配置成驱动处于20GHz的所述驱动器信号。

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