CN207884607U - 一种动态控制功耗的接收机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种动态控制功耗的接收机，该接收机包括放大降频模块、解调器、功率检测模块和可变偏置电流模块，所述放大降频模块的输出端分别与解调器的输入端和功率检测模块的输入端连接，所述功率检测模块的输出端与可变偏置电流模块的输入端连接，所述可变偏置电流模块的输出端连接至放大降频模块的偏置端。本实用新型通过可变偏置电流模块控制放大降频模块的偏置电流，当输入信号功率增大时，降低放大降频模块的偏置电流，从而降低射频接收机的平均功耗，避免射频接收机的功耗浪费，可广泛应用于半导体技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种动态控制功耗的接收机。
背景技术
射频接收机是手机终端、卫星电话终端、物联网等的重要组成部分。射频接收机通过天线接收空中已调制的射频信号，再把它放大并下变频到一个合适的中频(IF：Intermediate Frequency)或者直接变换到基带(BB：Baseband)频率。下变频后的信号可以在模拟域进行解调，也可以通过ADC后在数字域进行解调，得到射频信号中所包含的有用信号，完成有用信息的无线传输。在模拟域解调的射频接收机一般称为模拟射频接收机；而在数字域进行解调的接收机称为数字射频接收机。模拟射频接收机主要由低噪声放大器LNA、混频器Mixer、滤波器Filter和模拟解调器组成。而数字射频接收机主要由低噪声放大器LNA、混频器Mixer、滤波器Filter、模数转换器ADC和数字解调器组成。
在实际的通信系统中，为了保证对有用信号的正确解调，要求射频接收机的输出信噪比SNRo应至少大于系统的解调门限SNRTH，即SNRo≥SNRTH。然而，由于射频接收机本身存在着噪声，所以其输出信噪比SNRo必定小于输入信噪比SNRi，它们之差称为接收机的噪声系数NF＝SNRi(dB)-SNRo(dB)。因此，可以得到射频接收机的噪声系数必须满足：NF≤SNRi-SNRTH。另外，由于输入信噪比SNRi可以表示为：SNRi(dB)＝Pin(dB)-Nin(dB)＝Pin(dB)-kTB，其中，Pin(dB)为射频信号的功率，k为玻尔兹曼常数(＝1.380662×10-23)，T为绝对温度，而B为信号的带宽，B由系统协议决定，和输入信号的功率无关。所以，在特定的环境温度下，输入信噪比SNRi随输入信号功率Pin的减小而降低。
综上所述，可以看出，当Pin越小时，要求射频接收机具有越好的噪声系数，以保证足够的输出信噪比；而随着的Pin增加，接收机的噪声要求可以适当地放松。在电路设计中，往往通过增加功耗来换取低的噪声。所以，一般Pin越小，要求接收机的功耗就越大。然而，传统的射频接收机往往根据系统最小的输入功率来设计系统的噪声，并且不管输入功率的大小，均采用最小输入功率时的大功耗工作状态，并不具有根据输入信号功率的大小而动态的调整射频接收机功耗的功能。从而，导致系统平均功耗的增加，造成功耗的浪费和电池寿命的缩短。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能根据输入信号功率变化而控制功耗的射频接收机。
本实用新型所采用的技术方案是：一种动态控制功耗的接收机，包括放大降频模块、解调器、功率检测模块和可变偏置电流模块，所述放大降频模块的输出端分别与解调器的输入端和功率检测模块的输入端连接，所述功率检测模块的输出端与可变偏置电流模块的输入端连接，所述可变偏置电流模块的输出端连接至放大降频模块的偏置端。
进一步，所述放大降频模块采用模拟放大降频模块，所述模拟放大降频模块包括低噪声放大器、混频器和滤波器，所述低噪声放大器的输出端通过混频器与滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端作为模拟放大降频模块的输出端。
进一步，所述放大降频模块采用数字放大降频模块，所述数字放大降频模块包括低噪声放大器、混频器、滤波器和模数转化器，所述低噪声放大器的输出端依次通过混频器和滤波器与模数转化器的输入端连接，所述模数转化器的输出端作为数字放大降频模块的输出端。
进一步，所述可变偏置电流模块包括基准电流源、第一P型场效应晶体管、第二P型场效应晶体管和多个偏置电流单元；
所述第一P型场效应晶体管的源极连接电源，第一P型场效应晶体管的漏极和栅极均与基准电流源的输入端连接，所述基准电流源的输出端接地，所述第二P型场效应晶体管的源极与电源连接，第二P型场效应晶体管的栅极与第一P型场效应晶体管的栅极连接，第二P型场效应晶体管的漏极作为可变偏置电流模块的输出端，各所述偏置电流单元的输入端口均与第一P型场效应晶体管的栅极连接，各所述偏置电流单元的输出端口均与第二P型场效应晶体管的漏极连接，各所述偏置电流单元的信号输入端口作为可变偏置电流模块输入端口。
进一步，所述各偏置电流单元包括反向器、第三P型场效应晶体管、第四P型场效应晶体管和电子开关；
所述第三P型场效应晶体管的源极与电源连接，第三P型场效应晶体管的栅极作为信号输入端口，第三P型场效应晶体管的漏极分别与第四P型场效应晶体管的栅极和电子开关的第一端连接，所述电子开关的第二端作为偏置电流单元的输入端口，所述第四P型场效应晶体管的源极与电源连接，所述第四P型场效应晶体管的漏极作为偏置电流单元的输出端口，所述反向器的输入端与第三P型场效应晶体管的栅极连接，反向器的输出端与电子开关的第三端连接。
进一步，所述电子开关为场效应晶体管。
进一步，所述功率检测模块包括包络检测器、幅度检测器或能量检测器。
本实用新型的有益效果是：一种动态控制功耗的接收机，包括放大降频模块、解调器、功率检测模块和可变偏置电流模块，所述放大降频模块的输出端分别与解调器的输入端和功率检测模块的输入端连接，所述功率检测模块的输出端与可变偏置电流模块的输入端连接，所述可变偏置电流模块的输出端连接至放大降频模块的偏置端。通过可变偏置电流模块控制放大降频模块的偏置电流，当输入信号功率增大时，降低放大降频模块的偏置电流，从而降低射频接收机的平均功耗，避免功耗的浪费，延长电池的寿命。
附图说明
图1是本实用新型一种动态控制功耗的接收机的结构框图；
图2是采用模拟放大降频模块的动态控制功耗的接收机的结构框图；
图3是采用数字放大降频模块的动态控制功耗的接收机的结构框图；
图4是可变偏置电流模块的电子电路图；
图5是本实用新型中射频接收功耗的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种动态控制功耗的接收机，包括放大降频模块、解调器、功率检测模块和可变偏置电流模块，所述放大降频模块的输出端分别与解调器的输入端和功率检测模块的输入端连接，所述功率检测模块的输出端与可变偏置电流模块的输入端连接，所述可变偏置电流模块的输出端连接至放大降频模块的偏置端。
进一步作为优选的实施方式，所述放大降频模块采用模拟放大降频模块，所述模拟放大降频模块包括低噪声放大器、混频器和滤波器，所述低噪声放大器的输出端通过混频器与滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端作为模拟放大降频模块的输出端。
进一步作为优选的实施方式，所述放大降频模块采用数字放大降频模块，所述数字放大降频模块包括低噪声放大器、混频器、滤波器和模数转化器，所述低噪声放大器的输出端依次通过混频器和滤波器与模数转化器的输入端连接，所述模数转化器的输出端作为数字放大降频模块的输出端。
进一步作为优选的实施方式，所述可变偏置电流模块包括基准电流源Iref、第一P型场效应晶体管Q1、第二P型场效应晶体管Q2和多个偏置电流单元；
所述第一P型场效应晶体管Q1的源极连接电源VDD，第一P型场效应晶体管Q1的漏极和栅极均与基准电流源Iref的输入端连接，所述基准电流源Iref的输出端接地，所述第二P型场效应晶体管Q2的源极与电源VDD连接，第二P型场效应晶体管Q2的栅极与第一P型场效应晶体管Q1的栅极连接，第二P型场效应晶体管Q2的漏极作为可变偏置电流模块的输出端，各所述偏置电流单元的输入端均与第一P型场效应晶体管Q1的栅极连接，各所述偏置电流单元的输出端口均与第二P型场效应晶体管Q2的漏极连接，各所述偏置电流单元的信号输入端口作为可变偏置电流模块输入端口。
进一步作为优选的实施方式，所述各偏置电流单元包括反向器、第三P型场效应晶体管Q3、第四P型场效应晶体管M0和电子开关；
所述第三P型场效应晶体管Q3的源极与电源VDD连接，第三P型场效应晶体管Q3的栅极作为信号输入端口，第三P型场效应晶体管Q3的漏极分别与第四P型场效应晶体管M0的栅极和电子开关的第一端连接，所述电子开关的第二端作为偏置电流单元的输入端口，所述第四P型场效应晶体管M0的源极与电源VDD连接，所述第四P型场效应晶体管M0的漏极作为偏置电流单元输出端口，所述反向器的输入端与第三P型场效应晶体管Q3的栅极连接，反向器的输出端与电子开关的第三端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述电子开关为场效应晶体管。
进一步作为优选的实施方式，所述功率检测模块包括包络检测器、幅度检测器或能量检测器。
上述射频接收机的工作原理为：射频接收机包括模块射频接收机和数字射频接收机，如图2所示，模拟射频接收机的放大降频模块为模拟放大降频模块，包括低噪声放大器、混频器和滤波器，功率检测模块采集滤波器输出端的功率信息。如图3所示，数字射频接收机的放大降频模块为数字放大降频模块，包括低噪声放大器、混频器、滤波器和模数转化器，功率检测模块采集模数转化器的功率信息。当功率检测模块采集到功率信息后，会结合预设的功率区间和功率信息获取控制信息，并将该信息发送给可变偏置电流模块，在本实施例中，控制信号为逻辑控制信号，给可变偏置电流模块输出相应的n+1位的数字控制字D<n:0>。参照图4，在本实施例中，可变偏置电流模块包括n+1个多个偏置电流单元，以偏置电流单元1为例，每个偏置电流单元包括反相器、上拉管(即第三P型场效应晶体管Q3)、开关管(即第五P型场效应晶体管Q4)和电流管(即第四P型场效应晶体管M0)，其中，开关管用于控制电流管的工作状态，当开关管打开时，电流管正常工作，电流管输出电流。当开关管关闭时，电流管截止，电流管不输出电流。可变偏置电流模块接收到数字控制字后，当D<x>为“1”信号时，即偏置电流单元x+1接收到“1”信号，偏置电流单元中的开关管打开，电流管Mx的栅极接通电流镜的偏置电压，电流管Mx有电流输出；反之，当D<x>为“0”时，开关管闭合，电流管Mx的栅极通过上拉管接电源VDD，电流管Mx没有电流输出。其中，每个偏置电流单元中的电流管产生的电流是不同的，通过选择不同的偏置电流单元工作，从而提供不同的偏置电流，这样就可以通过D<n:0>的值来控制偏置电流Ibias的大小了。其中，M1为偏置电流单元2中的电流管，Mn为偏置电流单n+1中的电流管，上述这种电流控制方法只是本实用新型的一个例子，还可以有其他的电流控制方法。
通过上述装置，可以动态控制放大降频模块的偏置电流，如图5所示，当输入信号功率增大时，放大降频模块的偏置电流随着输入信号功率的增大而减小，从而降低射频接收机的功耗，而传统的发射机则是一直采用最小输入信号时的大功耗状态。通过动态控制偏置电流大小，减小平均功耗，避免功耗的浪费，延长电池的寿命。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种动态控制功耗的接收机，其特征在于，包括放大降频模块、解调器、功率检测模块和可变偏置电流模块，所述放大降频模块的输出端分别与解调器的输入端和功率检测模块的输入端连接，所述功率检测模块的输出端与可变偏置电流模块的输入端连接，所述可变偏置电流模块的输出端连接至放大降频模块的偏置端。
2.根据权利要求1所述的一种动态控制功耗的接收机，其特征在于，所述放大降频模块采用模拟放大降频模块，所述模拟放大降频模块包括低噪声放大器、混频器和滤波器，所述低噪声放大器的输出端通过混频器与滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端作为模拟放大降频模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种动态控制功耗的接收机，其特征在于，所述放大降频模块采用数字放大降频模块，所述数字放大降频模块包括低噪声放大器、混频器、滤波器和模数转化器，所述低噪声放大器的输出端依次通过混频器和滤波器与模数转化器的输入端连接，所述模数转化器的输出端作为数字放大降频模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的一种动态控制功耗的接收机，其特征在于，所述可变偏置电流模块包括基准电流源、第一P型场效应晶体管、第二P型场效应晶体管和多个偏置电流单元；
所述第一P型场效应晶体管的源极连接电源，第一P型场效应晶体管的漏极和栅极均与基准电流源的输入端连接，所述基准电流源的输出端接地，所述第二P型场效应晶体管的源极与电源连接，第二P型场效应晶体管的栅极与第一P型场效应晶体管的栅极连接，第二P型场效应晶体管的漏极作为可变偏置电流模块的输出端，各所述偏置电流单元的输入端口均与第一P型场效应晶体管的栅极连接，各所述偏置电流单元的输出端口均与第二P型场效应晶体管的漏极连接，各所述偏置电流单元的信号输入端口作为可变偏置电流模块输入端口。
5.根据权利要求4所述的一种动态控制功耗的接收机，其特征在于，所述各偏置电流单元包括反向器、第三P型场效应晶体管、第四P型场效应晶体管和电子开关；
所述第三P型场效应晶体管的源极与电源连接，第三P型场效应晶体管的栅极作为信号输入端口，第三P型场效应晶体管的漏极分别与第四P型场效应晶体管的栅极和电子开关的第一端连接，所述电子开关的第二端作为偏置电流单元的输入端口，所述第四P型场效应晶体管的源极与电源连接，所述第四P型场效应晶体管的漏极作为偏置电流单元的输出端口，所述反向器的输入端与第三P型场效应晶体管的栅极连接，反向器的输出端与电子开关的第三端连接。
6.根据权利要求5所述的一种动态控制功耗的接收机，其特征在于，所述电子开关为场效应晶体管。
7.根据权利要求1所述的一种动态控制功耗的接收机，其特征在于，所述功率检测模块包括包络检测器、幅度检测器或能量检测器。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108183717A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-19 | 广州市广晟微电子有限公司 | 一种动态控制功耗的接收机及控制方法 |
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