CN117394875B - 一种多频段接收机的多混频器电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多频段接收机的多混频器电路，包括：多个低噪声放大器LNA与各自的混频器连接，每个混频器的输出连接在一起，作为输出；当一个低噪声放大器LNA和对应的混频器打开时，剩余的低噪声放大器LNA和混频器关闭。本发明公开的技术内容，分离低噪声放大器LNA的输出，以减少输出寄生参数带来的信号大小的损失，从而实现更高的增益和更低的噪声系数；由于每个混频器的带宽要求较窄，所以简化了混频器和本振LO产生电路，从而实现了更好的I/Q平衡；不会消耗更多的电流，并且相对单混频器电路不会增加太多面积，因为每个混频器占用的面积非常小。

Description

一种多频段接收机的多混频器电路

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，更具体地，涉及一种多频段接收机的多混频器电路。

背景技术

多频段接收机根据RX_BB和ADC的数量分为单通道和多通道，多频段单通道接收机只有单个RX_BB和ADC（I和Q路）。多频段单通道接收机现有设计为单Mixer设计方案，通常有多个低噪声放大器LNA（低噪声放大器LNA1,低噪声放大器LNA2…低噪声放大器LNAN）,然后后级是单个Mixer，接着RX_BB和ADC。

1)在多频段单通道接收机接收过程中，只有相关需要频段的 低噪声放大器LNA处于打开状态，而所有其他 低噪声放大器LNA 处于关闭状态。

2)所有频段的Mixer处于打开状态。

多频段多通道接收机，主要应用在多通道接收机中，通常有多个低噪声放大器LNA，并且每个低噪声放大器LNA都有相应的Mixer，RX_BB和ADC。

现有技术的缺点

1)当一个低噪声放大器LNA关断时，其输出的寄生参数仍然存在，包括输出器件的漏极电容、器件关断电阻和布线走线电容等。如图 3所示，当低噪声放大器LNA2 打开，所有其他 低噪声放大器LNA 关闭时，这些处于关闭状态的 低噪声放大器LNA所有寄生参数都挂在低噪声放大器LNA2的输出上。所有这些寄生参数都是非常有害的，因为它们会将信号泄漏到地，从而导致较低的信号增益，增益低会导致整个系统性能降低。

系统噪声系数（NF）公式：

NF = NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/G2G1,其中G1和F1分别是低噪声放大器LNA增益和噪声因子，G2和F2是mixer增益。

系统灵敏度（Sensitivity）公式：

Sensitivity = -174+10lgBW+NF+SNR，其中SNR为ADC输出的信噪比，即为modem最小的输入信噪比，BW为信号带宽。

由噪声系数公式可知，增益越小，NF越大，又由灵敏度公式可知，同样的modem和BW，NF越大，系统灵敏度越差，灵敏度是RX的主要性能。同时增益降低，输出三阶交调（OIP3）也会降低。

2)另一个问题是，由于单个Mixer需要覆盖所有RF频段，其本振LO电路变得非常复杂，难以在宽带宽上保持良好的I/Q平衡。

因此，如何提供一种多频段接收机的多混频器电路成为本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多频段接收机的多混频器电路。

根据本发明，提供了一种多频段接收机的多混频器电路，包括，多个低噪声放大器LNA与各自的混频器连接，每个混频器的输出连接在一起，作为输出；当一个低噪声放大器LNA和对应的混频器打开时，剩余的低噪声放大器LNA 和混频器关闭；

其中，Mixer表示混频器， LNA表示低噪声放大器， LO表示本振，Mixer Bias表示混频器偏置电路。

可选地，所述当一个低噪声放大器LNA和对应的混频器打开时，剩余的低噪声放大器LNA 和混频器关闭的方法包括：

混频器的本振LO偏置电路通过直流开关共用，以开启或关闭预定义的混频器。

可选地，所述混频器的本振LO偏置电路是通过在混频器偏置电路Mixer Bias与混频器Mixer电路的电阻之间增加第一直流开关实现的。

可选地，所述混频器的本振LO偏置电路还包括：第二直流开关；

所述第二直流开关的一端与偏置电路的电阻连接，其另一端与公共地端连接。

可选地，所述电阻有两个，第一电阻的一端和第二电阻的一端连接后，与第一直流开关和所述第二直流开关的一端连接。

可选地，第一电阻的另一端与本振LO偏置电路的I路连接；第二电阻的另一端与本振LO偏置电路的Q路连接。

可选地，所述混频器的本振LO偏置电路还包括：偏置电路电容；

所述偏置电路电容包括：第一偏置电路电容和第二偏置电路电容；

所述第一偏置电路电容设置在本振LO偏置电路的I路与第一电阻之间；

所述第二偏置电路电容设置在本振LO偏置电路的Q路与第二电阻之间。

据本发明公开的技术内容，具有如下有益效果：

1)分离低噪声放大器LNA的输出，以减少输出寄生参数带来的信号大小的损失，从而实现更高的增益和更低的噪声系数；

2)由于每个Mixer的带宽要求较窄，所以简化了Mixer和本振LO产生电路，从而实现了更好的I/Q平衡；

3)不会消耗更多的电流，并且相对单Mixer电路不会增加太多面积，因为每个Mixer占用的面积非常小。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据实施例提供的一种多频段接收机的多混频器电路示意图；

图2为根据实施例提供的混频器的本振LO偏置电路的电路图；

图3为根据实施例提供的多频段接收机的多Mixer应用于多通道中的示意图；

图4为根据实施例提供的多频段接收机的多Mixer应用于多级变频的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明，如图1所示，提供了一种多频段接收机的多混频器电路，包括，多个低噪声放大器LNA与各自的混频器（图1和图2中的Mixer）连接，每个混频器的输出连接在一起，作为输出；当一个低噪声放大器LNA2和对应的混频器（Mixer2）打开时，剩余的低噪声放大器LNA 和混频器关闭。

其中，Mixer表示混频器， LNA表示低噪声放大器， LO表示本振，Mixer Bias表示混频器偏置电路。

1)由于所有 低噪声放大器LNA 输出都是独立的，因此 低噪声放大器LNA2 输出除了自身寄生参数之外，不会有其他 低噪声放大器LNA 的输出寄生效应。这样，低噪声放大器LNA增益将保持，进而接收机的噪声系数不会增大。

2)所有Mixer输出连接在一起，因此Mixer的输出端将存在更多的寄生参数。但这种情况没有问题，因为与射频频率相比，混频器输出频率非常低，寄生影响很小。实际上，在许多情况下，这对接收机非常有利，因为通常需要一个大电容以减小阻塞，阻塞会导致接收机无法正常工作，需要避免或减小。

3)本振LO产生电路变得简单，因为Mixer只需要很窄的带宽。性能优异的I/Q平衡也易于实现。

在一些实施例中，所述当一个低噪声放大器LNA2和对应的混频器（Mixer2）打开时，剩余的低噪声放大器LNA 和混频器关闭的方法包括：

混频器的本振LO偏置电路通过直流开关共用，以开启或关闭预定义的混频器。

在一些实施例中，如图2所示，所述混频器的本振LO偏置电路是通过在混频器偏置电路Mixer Bias与混频器Mixer电路的电阻之间增加第一直流开关S1实现的。

所述混频器的本振LO偏置电路还包括：第二直流开关S2；

所述第二直流开关S2的一端与偏置电路的电阻连接，其另一端与公共地端连接。

所述电阻有两个，第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端连接后，与第一直流开关S1和所述第二直流开关S2的一端连接。

第一电阻R1的另一端与本振LO偏置电路的I路本振LON2_I连接；第二电阻R2的另一端与本振LO偏置电路的Q 本振LON2_Q路连接。

所述混频器的本振LO偏置电路还包括：偏置电路电容；

所述偏置电路电容包括：第一偏置电路电容C1和第二偏置电路电容C2；

所述第一偏置电路电容C1设置在本振LO偏置电路的I路与第一电阻R1之间；

所述第二偏置电路电容C2设置在本振LO偏置电路的Q路与第二电阻R2之间。

1)一个Mixer占用的面积非常小，因为只有几个RF开关器件和几个用于偏置电路的小电容和电阻。与多频段单通道接收机相比，面积大大降低。

2)在这种情况下，与多频段单通道接收机的单个Mixer相比，多Mixer电路不会占用太多面积，也不会消耗更多的电流。

多频段接收机的多Mixer设计方案可以应用在多频段单通道接收机中，也可以应用在多频段多通道接收机中，即每个通道中有多个低噪声放大器LNA和相应数量的Mixer，如下图 3所示。

多频段接收机的多Mixer设计方案还可以应用在单通道或多通道的多级变频中，如下图 4所示，RF信号经过低噪声放大器LNA和MixerH一级变频后，再经过BPF和MixerL二级变频。

综上，本发明公开的技术内容，

1)分离低噪声放大器LNA的输出，以减少输出寄生参数带来的信号大小的损失，从而实现更高的增益和更低的噪声系数；

2)由于每个Mixer的带宽要求较窄，所以简化了Mixer和本振LO产生电路，从而实现了更好的I/Q平衡；

3)不会消耗更多的电流，并且相对单Mixer电路不会增加太多面积，因为每个Mixer占用的面积非常小。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (1)

1.一种多频段接收机的多混频器电路，其特征在于，包括：多个低噪声放大器LNA与各自的混频器连接，每个混频器的输出连接在一起，作为输出；当一个低噪声放大器LNA和对应的混频器打开时，剩余的低噪声放大器LNA 和混频器关闭；

所述当一个低噪声放大器LNA和对应的混频器打开时，剩余的低噪声放大器LNA 和混频器关闭的方法包括：

混频器的本振LO偏置电路通过直流开关共用，以开启或关闭预定义的混频器；

所述混频器的本振LO偏置电路是通过在混频器偏置电路Mixer Bias与混频器Mixer电路的电阻之间增加第一直流开关实现的；

所述混频器的本振LO偏置电路还包括：第二直流开关；

所述第二直流开关的一端与偏置电路的电阻连接，其另一端与公共地端连接；

所述电阻有两个，包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端连接后，与第一直流开关和所述第二直流开关的一端连接；

第一电阻的另一端与本振LO偏置电路的I路连接；第二电阻的另一端与本振LO偏置电路的Q路连接；

所述混频器的本振LO偏置电路还包括：偏置电路电容；

所述偏置电路电容包括：第一偏置电路电容和第二偏置电路电容；

所述第一偏置电路电容设置在本振LO偏置电路的I路与第一电阻之间；

所述第二偏置电路电容设置在本振LO偏置电路的Q路与第二电阻之间。