射频信号接收装置
技术领域
本发明涉及一种射频信号接收装置。
背景技术
在有线通讯和无线通信领域里,所谓的宽带通讯(broadband communication)技术已陆续的被提出,诸如:手持式视讯广播(DVB-H)(470-890MHz)与感知无线电(cognitive radio)(0.1-10GHz)等。由于低噪声放大器(low-noise amplifier,LNA)乃配置于接收装置的第一级电路,故低噪声放大器的特性会直接影响到接收装置的整体效能。因而,在处理宽带效能时,设计者将会面临更多的挑战,包括如何设计具有宽带输入匹配与增益带宽(gainbandwidth)以及低功率消耗的低噪声放大器。
混波器则为接收装置的第二级电路,在混波器的设计上,设计者需要考虑混波器本身的功率消耗,以及电路面积,还需要考虑在进行低噪声放大器以及混波器的结合动作时所可能产生的闪烁(flicker)噪声。
发明内容
本发明提出一种射频信号接收装置,藉以解决现有技术所述及的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种射频信号接收装置,包括低噪声放大器以及混波器,所述低噪声放大器具有单输入端以及第一差动输出端以及第二差动输出端,该单输入端接收射频输入信号,该低噪声放大器包括:第一电感,串接在该第一差动输出端以及操作电压接收端间;以及第二电感,串接在该第二差动输出端以及该操作电压接收端间;所述混波器耦接该低噪声放大器的该第一及该第二差动输出端,该混波器具有第一差动对以及第二差动对,该第一及该第二差动对的共同端分别耦接该第一及该第二差动输出端,该第一及该第二差动对共同接收差动信号组。
在本发明的一实施例中,所述的低噪声放大器包括反向放大电路以及单端转双端放大电路,所述反向放大电路的输入端耦接该单输入端;所述单端转双端放大电路,耦接该反向放大电路的输出端,并耦接该第一差动输出端以及该第二差动输出端。
在本发明的一实施例中,所述的反向放大电路包括:第一晶体管,第二晶体管,以及第一电容;所述第一晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其第一端耦接该操作电压接收端,其第二端耦接该反向放大电路的输出端;所述第二晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端耦接该第一晶体管的控制端,该第二晶体管的第一端耦接该第一晶体管的第二端,该第二晶体管的第二端耦接接地电压端;所述第一电容串接在该单输入端以及该第一及该第二晶体管的控制端间。
在本发明的一实施例中,所述的第一电感以及该第二电感设置在该单端转双端放大电路中,且该单端转双端放大电路还包括:第三晶体管,第四晶体管,第五晶体管,第六晶体管,以及第二电容。所述第三晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端耦接固定电压端,其第一端耦接该第一差动输出端;所述第四晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端耦接该第三晶体管的第二端,该第四晶体管的第一端耦接该第二差动输出端;所述第五晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端耦接该反向放大电路的输出端,该第五晶体管的第一端耦接该第三晶体管的第二端;所述第六晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端耦接该固定电压端,该第六晶体管的第一端耦接该第四晶体管的第二端,该第六晶体管的第二端耦接该接地电压端;所述第二电容耦接于该第三及该第五晶体管的耦接端点与该第四晶体管的控制端之间。
在本发明的一实施例中,所述的单端转双端放大电路还包括第三电容,所述第三电容串接在该第三晶体管的控制端与该接地电压端之间,或是该第三电容串接在该第三晶体管的控制端与该操作电压接收端之间。
在本发明的一实施例中,所述的单端转双端放大电路还包括第四电容,所述第四电容串接在该第四晶体管与该第六晶体管的耦接端点与该接地电压端之间,或是该第四电容串接在该第四晶体管与该第六晶体管的耦接端点与该操作电压接收端之间。
在本发明的一实施例中,所述的混波器中的该第一差动对包括第一差动晶体管,以及第二差动晶体管,所述第一差动晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端接收该差动信号组的第一信号,该第一差动晶体管的第一端耦接该第一差动输出端,该第一差动晶体管的第二端耦接第一混波输出端;所述第二差动晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端接收该差动信号组的第二信号,该第二差动晶体管的第一端耦接该第一差动输出端,该第二差动晶体管的第二端耦接第二混波输出端;所述的混波器的该第二差动对包括:第三差动晶体管,以及第四差动晶体管。所述第三差动晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端接收该差动信号组的第二信号,该第三差动晶体管的第一端耦接该第二差动输出端,该第三差动晶体管的第二端耦接该第一混波输出端;所述第四差动晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其控制端接收该差动信号组的第一信号,该第四差动晶体管的第一端耦接该第二差动输出端,该第四差动晶体管的第二端耦接该第二混波输出端。
在本发明的一实施例中,所述的混波器还包括第一负载,以及第二负载,所述第一负载耦接于该第一混波输出端与接地电压端间;所述第二负载耦接于该第二混波输出端与该接地电压端间。
在本发明的一实施例中,所述的第一负载包括第五电容以及第一电阻,所述第五电容耦接于该第一混波输出端与该接地电压端间;所述第一电阻与该第五电容并联耦接。
在本发明的一实施例中,所述的第二负载包括第六电容以及第二电阻,所述第六电容耦接于该第二混波输出端与该接地电压端间;所述第二电阻与该第六电容并联耦接。
如上所述,本发明的射频信号接收装置透过在低噪声放大器的第一及第二差动输出端间串接第一及第二电感,以降低功率消耗以及达到合适的频率响应。第一及第二电感并可以与混波器上的寄生电容产生共振效应,以有效降低闪烁噪声,并提升射频信号接收装置的工作效益。
附图说明
图1为依照本发明一实施例的射频信号接收装置的电路图。
图2为依照本发明另一实施例的射频信号接收装置的电路图。
元件标号说明
100、200 射频信号接收装置
110 低噪声放大器
120 反向放大电路
130 单端转双端放大电路
140 混波器
150 第一差动对
155 第一负载
160 第二差动对
165 第二负载
C1 第一电容
C2 第二电容
C3 第三电容
C4 第四电容
C5 第五电容
C6 第六电容
DM1 第一差动晶体管
DM2 第二差动晶体管
DM3 第三差动晶体管
DM4 第四差动晶体管
INVout 反向放大电路的输出端
LNAout_n 第一差动输出端
LNAout_p 第二差动输出端
LOP 差动信号组的第一信号
LON 差动信号组的第二信号
L1 第一电感
L2 第二电感
M1 第一晶体管
M2 第二晶体管
M3 第三晶体管
M4 第四晶体管
M5 第五晶体管
M6 第六晶体管
Output_n 第一混波输出端
Output_p 第二混波输出端
RFin 射频输入信号
R1 第一电阻
R2 第二电阻
T1 单输入端
Vconst 固定电压端
VDD 操作电压接收端
VSS 接地电压端
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例,并在附图中说明所述实施例的实例。另外,凡可能之处,在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件代表相同或类似部分。
图1是依照本发明一实施例的射频信号接收装置的电路图。请参阅图1。此射频信号接收装置100包括低噪声放大器110以及混波器140。而低噪声放大器110具有单输入端T1以及第一差动输出端LNAout_n以及第二差动输出端LNAout_p。并且,低噪声放大器110具有单输入端T1接收一射频输入信号RFin,且低噪声放大器110包括第一电感L1以及第二电感L2。第一电感L1串接在第一差动输出端LNAout_n以及操作电压接收端VDD间。第二电感L2串接在第二差动输出端LNAout_p以及操作电压接收端VDD间。混波器140耦接低噪声放大器110的第一及第二差动输出端LNAout_n、LNAout_p。混波器140具有第一差动对150以及第二差动对160。第一差动对150及第二差动对160的共同端分别耦接第一差动输出端LNAout_n及第二差动输出端LNAout_p。第一差动对150及第二差动对160共同接收一差动信号组,其中差动信号组包括第一信号LOP、第二信号LON。
更清楚来说,低噪声放大器110包括反向放大电路120以及单端转双端放大电路130。反向放大电路120的输入端耦接单输入端T1。单端转双端放大电路130耦接反向放大电路120的输出端INVout,并耦接第一差动输出端LNAout_n以及第二差动输出端LNAout_p。
再者,反向放大电路120包括第一晶体管M1、第二晶体管M2以及第一电容C1。第一晶体管M1、第二晶体管M2各具有第一端、第二端以及控制端。第一晶体管M1的第一端耦接操作电压接收端VDD。第一晶体管M1的第二端耦接反向放大电路120的输出端INVout。第二晶体管M2的控制端耦接第一晶体管M1的控制端。第二晶体管M2的第一端耦接第一晶体管M1的第二端。第二晶体管M2的第二端耦接接地电压端VSS。第一电容C1串接在单输入端T1、第一晶体管M1的控制端以及该第二晶体管M2的控制端间,其中,电容C1可滤除射频输入信号RFin的直流成分。
于本实施例中,第一电感L1以及第二电感L2设置在单端转双端放大电路130中。且单端转双端放大电路130还包括第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6以及第二电容C2。第三至第六晶体管M3~M6各具有第一端、第二端以及控制端。第三晶体管M3的控制端耦接固定电压端Vconst。请注意,此固定电压端Vconst所供应的电压不为零电压(接地电压)。第三晶体管M3的第一端耦接第一差动输出端LNAout_n。第四晶体管M4的控制端耦接第三晶体管M3的第二端。第四晶体管M4的第一端耦接第二差动输出端LNAout_p。第五晶体管M5的控制端耦接反向放大电路120的输出端INVout。第五晶体管M5的第一端耦接第三晶体管M3的第二端。第六晶体管M6的控制端耦接固定电压端Vconst。第六晶体管M6的第一端耦接第四晶体管M4的第二端。第六晶体管M6的第二端耦接固定电压端VSS。第二电容C2耦接于第三晶体管M3及第五晶体管M5的耦接端点与第四晶体管M4的控制端之间。
另外,单端转双端放大电路130还包括第三电容C3、第四电容C4。第三电容C3串接在第三晶体管M3的控制端与接地电压端VSS之间,或是第三电容C3串接在第三晶体管M3的控制端与操作电压接收端VDD之间;而第四电容C4串接在第四晶体管M4与第六晶体管M6的耦接端点与固定电压端VSS之间,或是第四电容C4串接在第四晶体管M4与第六晶体管M6的耦接端点与操作电压接收端VDD之间。
现在将说明混波器140的细部电路。混波器140中的第一差动对150包括第一差动晶体管DM1以及第二差动晶体管DM2。第一差动晶体管DM1与第二差动晶体管DM2各具有第一端、第二端以及控制端。第一差动晶体管DM1的控制端接收差动信号组的第一信号LOP。第一差动晶体管DM1的第一端耦接第一差动输出端LNAout_n。第一差动晶体管DM1的第二端耦接第一混波输出端Output_n。第二差动晶体管DM2的控制端接收差动信号组的第二信号LON。第二差动晶体管DM2的第一端耦接第一差动输出端LNAout_n。第二差动晶体管DM2的第二端耦接第二混波输出端Output_p,其中,第一信号LOP与第二信号LON互为差动信号。在本实施例中,第一信号LOP与第二信号LON为相位互补的信号。
混波器140中的第二差动对160包括第三差动晶体管DM3以及第四差动晶体管DM4。第三差动晶体管DM3与第四差动晶体管DM4各具有第一端、第二端以及控制端。第三差动晶体管DM3的控制端接收差动信号组的第二信号LON。第三差动晶体管DM3的第一端耦接第二差动输出端LNAout_p。第三差动晶体管DM3的第二端耦接第一混波输出端Output_n。第四差动晶体管DM4的控制端接收差动信号组的第一信号LOP。第四差动晶体管DM4的第一端耦接第二差动输出端LNAout_p。第四差动晶体管DM4的第二端耦接第二混波输出端Output_p。
于本实施例中,混波器140还可包括第一负载155以及第二负载165。第一负载155耦接于第一混波输出端Output_n与接地电压端VSS间。第二负载165耦接于第二混波输出端Output_p与接地电压端VSS间。
图2是依照本发明另一实施例的射频信号接收装置的电路图。请参阅图2。射频信号接收装置200的架构基本上相同于射频信号接收装置200,不同之处在于,第一负载155可包括第五电容C5以及第一电阻R1,而第二负载165包括第六电容C6以及第二电阻R2。第五电容C5耦接于第一混波输出端Output_n与接地电压端VSS间,第一电阻R1并联于该第五电容C5。类似地,第六电容C6耦接于第二混波输出端Output_p与接地电压端VSS间,第二电阻R2并联于该第六电容C6。
值得注意的是,在本发明实施例中,第一电感L1透过第一差动输出端LNAout_n耦接至第一差动对150的共同端,并且,第二电感L2透过第二差动输出端LNAout_p耦接至第二差动对160的共同端。也就是说,低噪声放大器110以及混波器140间是以所谓的直流耦接(DCcoupled)的方式相连接的,如此一来,低噪声放大器110以及混波器140间不需另外设置电容组件。并且,透过低噪声放大器110以及混波器140间的寄生电容,配合第一及第二电感L1及L2所进行的共振动作,可以有效降低闪烁噪声的产生,提升射频信号接收装置的效能。
此外,本发明实施例的混波器140系利用所谓的吉尔伯特胞(Gilbert-cell)的混波器电路架构来建构,其具有低功率消耗以及高线性度。这种混波器140还可以提供基本增益来进行对噪声压缩。
综上所述,本发明透过低噪声放大器以直流耦合的方式与混波器进行连接。藉由低噪声放大器上的电感与混波器上寄生电容的共振现象,可以有效降低闪烁噪声。本发明不需要在低噪声放大器与混波器间放置实体电容,有效降低电路面积。本发明不需要在混波器中配置电压对电流转换器,可有效减少线性度的限制及功率消耗。
虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许之更动与润饰,故本发明的权利要求书中所界定者为准。