專利名稱：電流形式的無線接收系統(tǒng)及無線接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線接收系統(tǒng)，特別涉及一種電流形式的無線接收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常見的無線接收系統(tǒng)大致可分為兩大類第一類是系統(tǒng)內(nèi)所有元件都以電壓形式來傳遞信號，第二類則是采混用形式，即部分元件以電壓形式傳遞而其他以電流形式。由于第一類系統(tǒng)的信號流都是電壓形式，所以必須提供較高的工作電壓來支持信號操作空間，以避免產(chǎn)生截波(clipping)現(xiàn)象，但相對地功率消耗大。并且，當(dāng)有高增益需求時，須采用多個串迭的晶體管才能實現(xiàn)采電壓形式的放大器，不僅有損線性度，也會帶出過多的低頻噪聲。第二類系統(tǒng)通常是基于各元件的性能表現(xiàn)來決定取電壓形式或電流形式，只是當(dāng)不同形式的信號流動于各元件間時，常衍生出非線性成分。且就其中以電壓形式來傳遞信號的元件而言，也必須藉助高工作電壓才能維持正常的信號操作。這類設(shè)計例如是美國專利第 7415^0B2 號、美國專利公開第 20030087624A1、20080238496A1 號。然而，隨著制程技術(shù)的精進(jìn)及降低功率消耗的要求，電子裝置多朝向低工作電壓來設(shè)計，尤見于可攜式電子產(chǎn)品。然而前述二類系統(tǒng)明顯地皆不適合操作于低工作電壓環(huán)境下。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的，即在提供一種可在低工作電壓下操作的電流形式的無線接收系統(tǒng)及無線接收方法，使提高線性度，也減少低頻噪聲。于是，本發(fā)明電流形式的無線接收系統(tǒng)，包含一前置處理器，用以接收一電壓形式的輸入信號，并基于該輸入信號做調(diào)整而送出一電流形式的前置信號；一混頻器 (mixer)，使該前置信號降頻為一電流形式的降頻后信號；及一放大器，提高該降頻后信號的增益，以送出一電流形式的輸出信號。而本發(fā)明無線接收方法，包含以下步驟(A)使一前置處理器接收一電壓形式的輸入信號，并基于該輸入信號做調(diào)整而送出一電流形式的前置信號；(B)使一混頻器將該前置信號降頻為一電流形式的降頻后信號；及(C)使一放大器提高該降頻后信號的增益， 以送出一電流形式的輸出信號。


圖1是一方塊圖，說明本發(fā)明無線接收系統(tǒng)的第一優(yōu)選實施例；圖2是一電路圖，說明本優(yōu)選實施例的前置處理器和混頻器；圖3是一電路圖，說明本優(yōu)選實施例的放大器；及圖4是一電路圖，說明第二優(yōu)選實施例的前置處理器。主要元件符號說明
4
100 — ·' …·無線接收系統(tǒng)
1........ …·天線
2........ …·前置處理器
21......…阻抗匹配電路
22......…高頻放大電路
23......…轉(zhuǎn)導(dǎo)電路
3........ …·混頻器
31......…第一晶體管
32......…第二晶體管
4........ …·放大器
41......…第一放大電路
411···" …·前級電流鏡
412....' …·后級電流鏡
42......…第二放大電路
421 —" …·前級電流鏡
422""· …·后級電流鏡
43......…低通濾波器
5........ …·前置處理器
51......…第一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路
52......…第二轉(zhuǎn)導(dǎo)電路
Ql………第一晶體管
Q2......…第二晶體管
S........ …·參考電流源
具體實施例方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的二個優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。在本發(fā)明被詳細(xì)描述之前，要注意的是，在以下的說明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號來表示。第一優(yōu)選實施例參閱圖1，本發(fā)明電流形式的無線接收系統(tǒng)100的第一優(yōu)選實施例包含依序電連接的一天線1、一前置處理器2、一混頻器3及一放大器4。前置處理器2通過天線1接收一輸入信號，并基于該輸入信號做調(diào)整而送出一前置信號。且混頻器3使前置信號降頻成為一降頻后信號。放大器4再對該降頻后信號加強(qiáng)增益，以送出一輸出信號。其中，除了輸入信號是電壓形式，其余信號皆為電流形式。較佳地，前置信號是處于射頻(RF，Radio Frequency)帶，降頻后信號是處于中頻(IFJntermediate Frequency)
市ο接下來，依序介紹無線接收系統(tǒng)100的各元件，以及各元件所執(zhí)行的本發(fā)明無線接收方法的優(yōu)選實施例。參閱圖2，本例的前置處理器2是一低噪聲放大器(LNA，Low NoiseAmplifier)，會放大該輸入信號并盡可能地抑制所挾帶的噪聲，以讓后級的電路可以辨識信號內(nèi)容。前置處理器2包括依序電連接的一阻抗匹配電路21、一高頻放大電路22和一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路23。阻抗匹配電路21會有效地將輸入信號傳送到高頻放大電路22，以避免發(fā)生信號反射現(xiàn)象。高頻放大電路22根據(jù)阻抗匹配電路21傳來的信號，進(jìn)行高頻放大而送出一電壓形式的高頻加強(qiáng)信號。再由轉(zhuǎn)導(dǎo)電路23將高頻加強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成電流形式的前置信號。而混頻器3是使「射頻帶」的前置信號降頻成為「中頻帶」的降頻后信號。本例的混頻器3包括一第一晶體管31和一第二晶體管32，且降頻后信號對應(yīng)地具有一第一降頻后信號及一第二降頻后信號。每一晶體管31、32具有一第一端、一第二端及一控制端。這兩個晶體管31、32的第一端電連接在一起，且控制端分別接收一個振蕩信號。并且，這兩個晶體管31、32所接收的振蕩信號相位互補(bǔ)，因此當(dāng)該第二晶體管32 受對應(yīng)振蕩信號控制而截止，該第一晶體管31會受對應(yīng)振蕩信號控制而導(dǎo)通，以根據(jù)該前置信號送出該第一降頻后信號。另一方面，當(dāng)該第一晶體管31截止，第二晶體管32會導(dǎo)通而根據(jù)該前置信號送出該第二降頻后信號。值得注意的是，在本實施例中，混頻器3未接收工作電壓VDD，在操作上，混頻器3 不會操作于一特定偏壓，亦未主動地產(chǎn)生電流。因此可視為是一種被動式的混頻器。而使用被動式的混頻器來進(jìn)行混波也可達(dá)到省電及省面積的效果。當(dāng)然，本發(fā)明并不以被動式的混頻器為限制，也可由主動式或其他形式的混頻器來完成。參閱圖3，放大器4分別對該第一和第二降頻后信號加強(qiáng)增益，而產(chǎn)生具有一第一輸出信號和一第二輸出信號的該輸出信號。放大器4包括對稱的一第一放大電路41和一第二放大電路42。每一放大電路41、42包括串接的一前級電流鏡411、421和一后級電流鏡 412、422，以使對應(yīng)的降頻后信號做二次的電流放大加強(qiáng)。其中，各電流鏡411 422包括一第一晶體管Q1、一第二晶體管Q2和一參考電流源S，每一晶體管Ql、Q2具有一第一端、一第二端及一控制端。就單一個電流鏡來說，第一和第二晶體管Ql、Q2的第一端相互電連接，控制端相互耦接，并且第一晶體管Ql的控制端會電連接到第二端。以第一放大電路41為例。前級電流鏡411中，第一晶體管Ql會通過第二端接收該第一降頻后信號與參考電流源S傳來的信號，而令第二晶體管Q2根據(jù)一前級比率從第二端發(fā)出一電流形式的中間信號。接著，后級電流鏡412中，第一晶體管Ql會通過第二端接收該中間信號，而令第二晶體管Q2根據(jù)一后級比率從第二端發(fā)出一信號，且這個信號的電流值相當(dāng)于第一輸出信號加上流經(jīng)參考電流源S的電流。其中，各級電流鏡所根據(jù)的比率是指第二晶體管Q2的寬長比相對于第一晶體管
(ψλ (IV)
Ql的寬長比，SP — / γ 。換句話說，當(dāng)?shù)谝唤殿l后信號流入第一放大電路41，會先經(jīng)過前級電流鏡411，再流過后級電流鏡412。并且，(A)「流出前級電流鏡411的電流」是「第一降頻后信號加上參考電流源S」的前
6級比率倍數(shù)。(B)「第一輸出信號加上參考電流源S」是「流出前級電流鏡411的電流」的后級比率倍數(shù)。較佳地，本例的這些比率通過調(diào)整晶體管Ql、Q2的寬長比是可變的，所以第一放大電路41能彈性地調(diào)整電流放大比例。同樣地，當(dāng)?shù)诙殿l后信號流入第二放大電路42， 通過調(diào)整晶體管Ql、Q2的寬長比也會對應(yīng)地將電流放大而產(chǎn)生該第二輸出信號。換句話說，本實施例中的放大器4為一可調(diào)電流放大器，且其電流放大增益可通過調(diào)整晶體管的寬長比來進(jìn)行調(diào)整。值得注意的是，在另一實施例中，各放大電路41、42也可以是僅包括一級的電流鏡。或者，各放大電路41、42也包括更多級的電流鏡，來增加電流放大比例。此外，為了降低該第一和第二輸出信號所挾帶的噪聲，放大器4還可包括四個分別設(shè)置于這些電流鏡411 422中的低通濾波器43。詳細(xì)來說，對每一電流鏡411 422 而言，低通濾波器43是橫跨于第一和第二晶體管Ql、Q2的控制端之間。如此一來，放大器 4可達(dá)到放大信號且兼具濾波的功能。第二優(yōu)選實施例參閱圖4，相較于第一優(yōu)選實施例，本發(fā)明電流形式的無線接收系統(tǒng)的第二優(yōu)選實施例的不同處在于前置處理器5的差動式設(shè)計。前置處理器5包括一第一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路51及一第二轉(zhuǎn)導(dǎo)電路52。當(dāng)該輸入信號傳入第一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路51時，第二轉(zhuǎn)導(dǎo)電路52的作用類似第一優(yōu)選實施例的阻抗匹配電路21而有效地將該輸入信號送給第一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路51，使得第一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路51將呈電壓形式的輸入信號轉(zhuǎn)換成呈電流形式的前置信號。且本領(lǐng)域技術(shù)人員可同理類推該輸入信號傳入第二轉(zhuǎn)導(dǎo)電路52的情形。綜上所述，前述優(yōu)選實施例中，前置處理器2、5、混頻器3和放大器4都是采用電流形式來傳遞信號，因而較能抵抗工作電壓VDD的抖動噪聲，且所需工作電壓VDD值低，有助于降低功率消耗，并且一致的信號流形式更能改善線性度，故確實能達(dá)成本發(fā)明的目的。然而以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求書及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明權(quán)利要求書要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無線接收方法，包含以下步驟(A)通過一前置處理器接收一電壓形式的輸入信號，并基于該輸入信號做調(diào)整而送出一電流形式的前置信號；(B)通過一混頻器將該前置信號降頻為一電流形式的降頻后信號；及(C)通過一放大器提高該降頻后信號的增益，以送出一電流形式的輸出信號。
2.如權(quán)利要求1所述的無線接收方法，其中，步驟(A)中，該前置處理器的調(diào)整步驟包括通過一阻抗匹配電路接收并傳送該電壓形式的輸入信號；及通過一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路將該阻抗匹配電路傳來的信號轉(zhuǎn)換成該電流形式的前置信號。
3.如權(quán)利要求1所述的無線接收方法，其中，步驟(B)中，該混頻器的降頻步驟包括 通過一第一晶體管接收該前置信號和一振蕩信號；通過一第二晶體管接收該前置信號和互補(bǔ)于該振蕩信號的另一振蕩信號；及當(dāng)該第二晶體管受該另一振蕩信號控制而截止，該第一晶體管會受該振蕩信號控制而導(dǎo)通，以根據(jù)該前置信號送出該降頻后信號；當(dāng)該第一晶體管受該振蕩信號控制而截止，該第二晶體管會受該另一振蕩信號控制而導(dǎo)通，以根據(jù)該前置信號送出該降頻后信號。
4.如權(quán)利要求1所述的無線接收方法，其中，步驟(C)中，該放大器提高增益的步驟包括使用一具有一第一晶體管和一第二晶體管的電流鏡； 通過該第一晶體管接收該降頻后信號；及使該第二晶體管耦接該第一晶體管，以根據(jù)該降頻后信號和一參考電流源，來送出相關(guān)于一特定比率的一信號，其中，該特定比率是指該第二晶體管的寬長比相對于該第一晶體管的寬長比。
5.如權(quán)利要求4所述的無線接收方法，其中，步驟(C)還包括通過一另一電流鏡接收該第二晶體管送出的信號，并基于另一特定比率來放大以送出該輸出信號。
6.如權(quán)利要求4所述的無線接收方法，其中，步驟(C)還包括通過一低通濾波器跨接于該第一晶體管的一控制端與該第二晶體管的一控制端間。
7.一種電流形式的無線接收系統(tǒng)，包含一前置處理器，用以接收一電壓形式的輸入信號，并基于該輸入信號做調(diào)整而送出一電流形式的前置信號；一混頻器，使該前置信號降頻為一電流形式的降頻后信號；及一放大器，提高該降頻后信號的增益，以送出一電流形式的輸出信號。
8.如權(quán)利要求7所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該前置處理器包括 一阻抗匹配電路，接收并傳送該電壓形式的輸入信號；及一轉(zhuǎn)導(dǎo)電路，將該阻抗匹配電路傳來的信號轉(zhuǎn)換成該電流形式的前置信號。
9.如權(quán)利要求7所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該混頻器包括 一第一晶體管，接收該前置信號和一振蕩信號；及一第二晶體管，接收該前置信號和互補(bǔ)于該振蕩信號的另一振蕩信號； 當(dāng)該第二晶體管受該另一振蕩信號控制而截止，該第一晶體管會受該振蕩信號控制而導(dǎo)通，以根據(jù)該前置信號送出該降頻后信號；當(dāng)該第一晶體管受該振蕩信號控制而截止，該第二晶體管會受該另一振蕩信號控制而導(dǎo)通，以根據(jù)該前置信號送出該降頻后信號。
10.如權(quán)利要求7所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該放大器包括一電流鏡，該電流鏡具有 一第一晶體管，用以接收該降頻后信號；及一第二晶體管，耦接該第一晶體管，以根據(jù)該降頻后信號和一參考電流源，送出相關(guān)于一特定比率的一信號，其中，該特定比率是指該第二晶體管的寬長比相對于該第一晶體管的寬長比。
11.如權(quán)利要求10所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該放大器還包括一另一電流鏡，接收該第二晶體管送出的信號，并基于另一特定比率來放大以送出該輸出信號。
12.如權(quán)利要求10所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該放大器還包含一低通濾波器，跨接于該第一晶體管的一控制端與該第二晶體管的一控制端間。
13.一種無線接收系統(tǒng)，包含一前置處理器，用以接收一輸入信號，并基于該輸入信號做調(diào)整而送出一前置信號； 一混頻器，使該前置信號降頻為一降頻后信號；以及一放大器，提高該降頻后信號的增益，以送出一輸出信號；其中，該前置處理器輸出的該前置信號、該混頻器輸出的該降頻后信號以及該放大器輸出的該輸出信號皆為電流形式信號。
14.如權(quán)利要求13所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該前置處理器為一低噪聲放大器。
15.如權(quán)利要求13所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該混頻器為一被動式的混頻器。
16.如權(quán)利要求13所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該放大器為一可調(diào)電流放大器。
17.如權(quán)利要求13所述的無線接收系統(tǒng)，其中，該放大器包括一電流鏡，該電流鏡具有一第一晶體管，用以接收該降頻后信號；以及一第二晶體管，耦接該第一晶體管，以根據(jù)該降頻后信號和一參考電流源，送出相關(guān)于一特定比率的一信號，其中，該特定比率是指該第二晶體管的寬長比相對于該第一晶體管的寬長比。
18.如權(quán)利要求13所述的無線接收系統(tǒng)，其中該放大器具有一電流增益，且該電流增益通過該放大器中的一晶體管的寬長比來進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
一種電流形式的無線接收系統(tǒng)及無線接收方法，該無線接收系統(tǒng)包含一前置處理器，用以接收一電壓形式的輸入信號，并基于該輸入信號做調(diào)整而送出一電流形式的前置信號；一混頻器，使該前置信號降頻為一電流形式的降頻后信號；及一放大器，提高該降頻后信號的增益，以送出一電流形式的輸出信號。
文檔編號H04B1/16GK102195663SQ201010143889
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者張益韶, 林盈熙 申請人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司