使用阻抗調(diào)整的接收的制造方法
【專利摘要】使用阻抗調(diào)整的接收機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)包括混合器，該混合器被構(gòu)造為將射頻（RF）信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶；阻抗調(diào)整單元，該阻抗調(diào)整單元被配置為對(duì)被轉(zhuǎn)換為基帶的干擾信號(hào)的頻帶中在混合器的輸出端子中所看到的負(fù)載阻抗的大小進(jìn)行調(diào)整，以便減小負(fù)載阻抗的大??；以及跨阻放大器，該跨阻放大器被構(gòu)造為放大被轉(zhuǎn)換為基帶的信號(hào)。
【專利說明】使用阻抗調(diào)整的接收機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用阻抗調(diào)整的接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如碼分多址(CDMA)或頻分長(zhǎng)期演進(jìn)(FD-LTE)等的頻分多址方法中，同時(shí)對(duì)接收機(jī)信號(hào)和發(fā)射機(jī)信號(hào)進(jìn)行處理；甚至在諸如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)或時(shí)分LTE(TD-LTE)等的時(shí)分多址方法中，以預(yù)定時(shí)間間隔來處理接收機(jī)信號(hào)和發(fā)射機(jī)信號(hào)。由此，接收機(jī)頻帶中的干擾信號(hào)和/或發(fā)射機(jī)頻帶中的發(fā)射機(jī)信號(hào)充當(dāng)對(duì)接收機(jī)的干擾。這里，在本發(fā)明中，接收機(jī)頻帶中的干擾信號(hào)和泄漏到接收機(jī)頻帶的發(fā)射機(jī)泄漏信號(hào)可以總稱為干擾信號(hào)。通常，為了去除這種干擾信號(hào)，可以使用表面聲波(SAW)濾波器。通過SAW濾波器輸入的電信號(hào)在壓電裝置中被轉(zhuǎn)換為機(jī)械波，所轉(zhuǎn)換的機(jī)械波在沿著裝置傳播的同時(shí)被延遲，然后延遲后的機(jī)械波由電極被再次轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。因?yàn)檫@種SAW濾波器的構(gòu)造，SAW濾波器可能無法集成在要實(shí)現(xiàn)的集成電路(IC)中。
[0003]另外，接收機(jī)信號(hào)和發(fā)射機(jī)信號(hào)在雙工器處被組合，該雙工器在發(fā)射機(jī)頻帶中具有有限的發(fā)射機(jī)-接收機(jī)隔離。這里，具有大約20dBm或更高的高功率電平的發(fā)射機(jī)信號(hào)被泄漏到雙工器的接收機(jī)端口，該發(fā)射機(jī)信號(hào)的功率被衰減50dB或更低。具有大約-1OOdBm或更低的低功率電平的接收機(jī)信號(hào)被接收機(jī)終端接收，該接收機(jī)終端帶有具有_25dBm或更高的高功率電平的發(fā)射機(jī)泄漏信號(hào)，使得生成互調(diào)信號(hào)以導(dǎo)致造成接收機(jī)終端的接收機(jī)質(zhì)量下降。為了防止因這種互調(diào)信號(hào)而引起的性能下降，需要具有高線性度的接收機(jī)終端。這種接收機(jī)終端可以通常實(shí)現(xiàn)為低噪聲放大器(LNA)和SAW濾波器。這里，通常地，來自雙工器的信號(hào)可以被輸入到IC內(nèi)的LNA，LNA的輸出信號(hào)可以被輸入到位于IC外部的SAW濾波器，然后該輸出信號(hào)可以被再次輸入到1C。
[0004]如上所述，因?yàn)镾AW濾波器由于其結(jié)構(gòu)特征而無法集成在IC中，所以LNA的輸出信號(hào)應(yīng)當(dāng)被輸入到位于IC外部的SAW濾波器，并且SAW濾波器的輸出信號(hào)應(yīng)當(dāng)被再次輸入到1C，因此劣化了信號(hào)特性并且增加了接收機(jī)終端的制造工藝成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明致力于一種在不使信號(hào)特性劣化并且不增加成本的情況下具有高線性度的接收機(jī)終端。
[0006]本發(fā)明還致力于一種在不使用表面聲波(SAW)濾波器的情況下具有高線性度的接收機(jī)終端。
[0007]本發(fā)明還致力于一種可以集成在集成電路(IC)中的接收機(jī)終端。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種接收機(jī)，該接收機(jī)包括:混合器，該混合器被構(gòu)造為將射頻(RF)信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶；阻抗調(diào)整單元，該阻抗調(diào)整單元被構(gòu)造為對(duì)轉(zhuǎn)換為基帶的干擾信號(hào)的頻帶中在混合器的輸出端子中看到的負(fù)載阻抗的大小進(jìn)行調(diào)整，以便減小負(fù)載阻抗的大?。灰约翱缱璺糯笃?，該跨阻放大器被構(gòu)造為放大轉(zhuǎn)換為基帶的信號(hào)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員變得更明顯，附圖中:
[0010]圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的接收機(jī)1000的框圖；
[0011]圖2是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的混合器的概要以及低噪聲放大器(LNA)200、混合器300、阻抗調(diào)整單元400和跨阻放大器500的連接結(jié)構(gòu)的概要的圖；
[0012]圖3是例示混合器的負(fù)載阻抗的圖；
[0013]圖4是例示IIP3和IIP2根據(jù)負(fù)載阻抗而變化的圖；
[0014]圖5是例示跨阻放大器的輸入阻抗根據(jù)頻率變化的圖；
[0015]圖6A、圖6B和圖6C是例示實(shí)現(xiàn)阻抗調(diào)整單元的示例的圖；
[0016]圖7A和圖7B是例示根據(jù)頻率變化的跨阻放大器的輸入阻抗(Ztia)的大小、阻抗調(diào)整單元的阻抗(Zis)的大小、以及跨阻放大器的輸入阻抗(Ztia)與阻抗調(diào)整單元的阻抗(Zis)之間的合成阻抗(Z)的大小變化的圖；
[0017]圖8是例示用于控制根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的混合器300的開關(guān)的局部振蕩信號(hào)的示例的圖；以及
[0018]圖9A和圖9B是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的跨阻放大器的概要的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明可以以各種方式進(jìn)行修改并且可以具有各種實(shí)施方式，使得旨在在附圖中例示出這些【具體實(shí)施方式】并且在本說明書中對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不旨在限制【具體實(shí)施方式】，而是本發(fā)明包括其精神和范圍中所包括的所有變化、等同物或修改。
[0020]應(yīng)當(dāng)理解，在本說明書中所使用的術(shù)語中，除非在上下文中具體指出單數(shù)表述不包括復(fù)數(shù)表述的描述，否則單數(shù)表述包括復(fù)數(shù)表述，并且諸如“包括”等的術(shù)語僅僅旨在指示存在特征、數(shù)量、步驟、操作、組件、部件或其組合，并且不旨在排除將存在或添加一個(gè)或更多個(gè)其它特征、數(shù)量、步驟、操作、組件、部件或其組合的可能性。
[0021]在附圖和詳細(xì)描述通篇中，除非另行描述，否則相同的附圖標(biāo)記已經(jīng)被理解為指相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清晰、例示和方便，可以夸大這些元件的相對(duì)尺寸并夸張其描繪。
[0022]除非另行限定，否則本文中所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)均具有與本發(fā)明所屬于的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員普遍理解的含義相同的含義。還應(yīng)當(dāng)理解的是，諸如在通常使用的詞典中所限定的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)技術(shù)的上下文中的含義相一致的含義，并且不應(yīng)被理想化或過于字面地進(jìn)行解釋，除非在本文中明確地作出這樣的限定。
[0023]下文中，將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的接收機(jī)終端。圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的接收機(jī)1000的框圖。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的接收機(jī)包括混合器300，該混合器300被構(gòu)造為將射頻(RF)信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶；阻抗調(diào)整單元400，該阻抗調(diào)整單元400被構(gòu)造為對(duì)轉(zhuǎn)換為基帶的干擾信號(hào)的頻帶中在混合器的輸出端子中看到的負(fù)載阻抗的大小進(jìn)行調(diào)整，以便減小負(fù)載阻抗的大?。灰约翱缱璺糯笃?00，該跨阻放大器500被構(gòu)造為放大轉(zhuǎn)換為基帶的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，接收機(jī)還包括天線、被構(gòu)造為將發(fā)射機(jī)信號(hào)和接收機(jī)信號(hào)進(jìn)行組合的雙工器100、以及低噪聲放大器(LNA)200。參照?qǐng)D1，通過天線接收到的接收機(jī)信號(hào)通過雙工器100被輸入到集成電路(IC)內(nèi)的LNA200。干擾信號(hào)以及期望通過接收機(jī)接收的信號(hào)也被引入到輸入信號(hào)中。
[0024]LNA200對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大。由于輸入信號(hào)具有-1OOdBm或更低的明顯較低的功率級(jí)電平，所以需要對(duì)輸入信號(hào)放大的過程，但是輸入信號(hào)是與許多噪聲一起接收到的信號(hào)，因此應(yīng)當(dāng)放大輸入信號(hào)，以便使得噪聲最小化。LNA200可以基于操作點(diǎn)和匹配點(diǎn)來設(shè)計(jì)以便減小噪聲系數(shù)(NF)，并且包括具有低噪聲和高線性度的有源器件以及具有低熱噪聲的無源器件以確保低NF。另外，LNA200以高線性度放大輸入信號(hào)。這是因?yàn)楫?dāng)LNA200具有低線性度時(shí)，三階互調(diào)生成的互調(diào)信號(hào)可能使接收機(jī)的質(zhì)量劣化。通常，LNA200將信號(hào)差分輸出，但是在本發(fā)明中為了簡(jiǎn)短描述而被例示為單端輸出，除了單獨(dú)示出或描述LNA200的情況之外。
[0025]圖2是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的混合器的概要以及LNA200、混合器300、阻抗調(diào)整單元400和跨阻放大器500的連接結(jié)構(gòu)的概要的圖。混合器300將經(jīng)LNA200放大的RF頻帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶。參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，混合器300接收局部振蕩信號(hào)(L0)，以將RF頻帶信號(hào)下轉(zhuǎn)換為基帶。
[0026]根據(jù)實(shí)施方式，作為混合器300，例示了包括由圖2所示的局部振蕩信號(hào)LOl至L04控制的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)開關(guān)S1、S2、S3和S4在內(nèi)的雙平衡混合器。在本實(shí)施方式中，例示了雙平衡混合器被作為混合器300，但是單端混合器或單平衡混合器可以簡(jiǎn)單地由本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)為混合器300。如圖2所示，混合器將轉(zhuǎn)換為基帶的信號(hào)輸出到之間具有90度的相位差的I通道和Q通道，但是為了簡(jiǎn)短描述，這里將僅示出并描述了單個(gè)通道，除了單獨(dú)描述或示出通道的情況之外。
[0027]在常規(guī)技術(shù)中，對(duì)LNA200的輸出信號(hào)執(zhí)行使用表面聲波(SAW)濾波器進(jìn)行的濾波。由此，已經(jīng)經(jīng)過LNA200和SAW濾波器的信號(hào)被輸入到混合器，因此要求LNA200和SAW濾波器具有比混合器的線性度特性更高的線性度特性。然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，由于LNA200的輸出在不經(jīng)SAW濾波器進(jìn)行濾波的情況下輸入到混合器，所以要求混合器以具有高線性度。
[0028]圖3是例示混合器的輸出阻抗的圖。參照?qǐng)D3，為了不使混合器的線性度下降，從混合器的輸出端子(O)看到的負(fù)載端的阻抗的大小(Z)應(yīng)當(dāng)較小。隨著從混合器的輸出端子(O)看到的負(fù)載的阻抗的大小(Z)減小，混合器的輸出端子中的電壓擺動(dòng)減小，由此可以增大混合器的線性度。這是因?yàn)榛旌掀髦兴ǖ母鱾€(gè)MOSFET不是理想開關(guān)，因此隨著混合器的輸出端子(O)的電壓擺動(dòng)的增大，MOSFET的非理想特性與輸出端子中的電壓擺動(dòng)成比例地顯現(xiàn)，這導(dǎo)致混合器的線性度下降。
[0029]這樣的結(jié)果示出在指示圖4所示的負(fù)載阻抗和線性度的IIP3和IIP2之間的關(guān)系。在圖4中，示出了隨著從混合器的輸出端子看見的負(fù)載的阻抗(Z)減小，互調(diào)信號(hào)的第二諧波區(qū)段IIP2與其第三諧波區(qū)段IIP3增大而使得增大線性度的情況。在本實(shí)施方式中，應(yīng)當(dāng)使用具有低輸入阻抗的放大器來放大經(jīng)混合器下轉(zhuǎn)換的信號(hào)，從而維持混合器的線性度。接收電壓信號(hào)并且輸出電壓信號(hào)的電壓模式放大器由于其特性而具有高輸入阻抗，因此在本發(fā)明中，電壓模式放大器與混合器300的輸出端子之間的連接造成混合器的線性度下降。為了使混合器300的線性度特性劣化，如圖1和圖2所示，具有低輸入阻抗的跨阻放大器(TIA)連接到混合器300的輸出端子。
[0030]圖5是例示跨阻放大器的輸入阻抗根據(jù)頻率變化的圖。參照?qǐng)D5，可以看出:跨阻放大器在包括期望通過接收機(jī)接收的信號(hào)的頻帶U14)處的輸入阻抗小于在其它頻率區(qū)域中的輸入阻抗。然而，轉(zhuǎn)換為基帶的干擾信號(hào)所處的頻帶U16)處的輸入阻抗大于在其它頻域中的輸入阻抗。即，跨阻放大器在包括期望通過接收機(jī)接收的信號(hào)的頻帶處的輸入阻抗對(duì)于混合器來說足夠低以維持高線性度，但是在包括干擾信號(hào)的頻帶處的輸入阻抗大于在其它頻帶中的輸入阻抗，因此即使使用跨阻放大器實(shí)現(xiàn)混合器中所包括的MOSFET開關(guān)的非理想特性表達(dá)，也可以以較大幅度來放大在包括干擾信號(hào)的頻帶中的輸入阻抗，這導(dǎo)致混合器的線性度劣化。
[0031]參照?qǐng)D1和圖2，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，阻抗調(diào)整單元400連接到混合器300的輸出端子。阻抗調(diào)整單元400減小轉(zhuǎn)換為基帶的干擾信號(hào)的頻帶中的在混合器的輸出端子中看到的負(fù)載阻抗的大小。圖6A、圖6B和圖6C是例示實(shí)現(xiàn)阻抗調(diào)整單元的示例的圖。作為示例，參照?qǐng)D6A，阻抗調(diào)整單元400a可以被實(shí)現(xiàn)為電容器，其一端連接到混合器300的平衡輸出端子并且另一端以接地負(fù)載的形式進(jìn)行連接。參照?qǐng)D6B，阻抗調(diào)整單元400b可以被實(shí)現(xiàn)為浮置電容器，其連接在混合器的已平衡輸出端子之間。當(dāng)以圖6B所示的浮置電容器的形式來實(shí)現(xiàn)阻抗調(diào)整單元時(shí)，與實(shí)現(xiàn)根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的阻抗調(diào)整單元的情況相t匕，可以減小在集成電路(IC)中占用的面積。
[0032]參照?qǐng)D6A和圖6B，阻抗調(diào)整單元400a和400b是電容性負(fù)載，并且阻抗調(diào)整單元
的阻抗大小被表示為
【權(quán)利要求】
1.一種接收機(jī)，該接收機(jī)包括: 混合器，該混合器被構(gòu)造為將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶； 阻抗調(diào)整單元，該阻抗調(diào)整單元被構(gòu)造為對(duì)被轉(zhuǎn)換為基帶的干擾信號(hào)的頻帶中在所述混合器的輸出端子中所看到的負(fù)載阻抗的大小進(jìn)行調(diào)整，以便減小所述負(fù)載阻抗的所述大??；以及 跨阻放大器，該跨阻放大器被構(gòu)造為放大被轉(zhuǎn)換為基帶的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元在所述混合器的所述輸出端子處并聯(lián)連接到所述跨阻放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述負(fù)載阻抗是在所述混合器的所述輸出端子中看到的所述阻抗調(diào)整單元的輸入阻抗與所述跨阻放大器的輸入阻抗合成的阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括接地電容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括浮置電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括可變電容值電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括電連接到電感器的電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述混合器將所述轉(zhuǎn)換為基帶的信號(hào)輸出到具有90度的相位差的兩個(gè)通道，并且所述兩個(gè)通道中的各個(gè)通道以差分模式處理信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中，所述混合器包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)，并且所述金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)由具有導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間不彼此交疊的占空比的局部振蕩信號(hào)來控制。`
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收機(jī)，其中，所述通道的任一個(gè)差分級(jí)的開關(guān)和所述通道的另一個(gè)差分級(jí)的開關(guān)由具有180度的相位差的局部振蕩信號(hào)來控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述接收機(jī)，其中，所述跨阻放大器包括: 運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器被構(gòu)造為接收反相輸入信號(hào)和非反相輸入信號(hào)并且輸出經(jīng)反相的輸出信號(hào)和未經(jīng)反相的輸出信號(hào)； 第一反饋單元，該第一反饋單元被構(gòu)造為以電阻器和電容器并聯(lián)連接的方式將未經(jīng)反相的輸出信號(hào)反饋到反相輸入端子；以及 第二反饋單元，該第二反饋單元被構(gòu)造為以所述電阻器和所述電容器并聯(lián)連接的方式將經(jīng)反相的輸出信號(hào)反饋到非反相輸入端子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其中，所述運(yùn)算放大器包括: 第一級(jí)，在該第一級(jí)中，nMOS差分對(duì)和pMOS差分對(duì)并聯(lián)連接；以及 第二級(jí)，該第二級(jí)包括用于對(duì)所述第一級(jí)的輸出進(jìn)行放大的PMOS放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其中，所述nMOS差分對(duì)包括: nMOS放大器； 有源負(fù)載，該有源負(fù)載包括連接到柵極的兩個(gè)PMOS晶體管；以及 共模反饋電路，該共模反饋電路連接到所述柵極。
14.一種接收機(jī)，該接收機(jī)包括: 混合器，該混合器被構(gòu)造為下轉(zhuǎn)換接收到的射頻信號(hào)； 跨阻放大器，該跨阻放大器被構(gòu)造為電連接到所述混合器的輸出端以放大所述混合器的輸出信號(hào)；以及 阻抗調(diào)整單元，該阻抗調(diào)整單元被構(gòu)造為減小合成阻抗的大小，該合成阻抗具有在干擾信號(hào)的頻帶中的、所述跨阻放大器的輸入阻抗，所述干擾信號(hào)電連接到所述混合器的所述輸出端以便被下轉(zhuǎn)換。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其中，所述合成阻抗是所述阻抗調(diào)整單元的輸入阻抗與在所述混合器的輸出端子中所看到的所述跨阻放大器的輸入阻抗合成的阻抗。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括接地電容器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括浮置電容器。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括可變電容值電容器。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元包括電連接到電感器的電容器。
20.根據(jù)權(quán)利要求14 所述的接收機(jī)，其中，所述阻抗調(diào)整單元在所述混合器的所述輸出端子處并聯(lián)連接到所述跨阻放大器。
【文檔編號(hào)】H03F1/26GK103780275SQ201310499834
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月22日
【發(fā)明者】鄭然宰, 李德喜, 李承昱 申請(qǐng)人:Gct半導(dǎo)體公司