本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有阻抗映射功能的高靈敏度接收機射頻前端電路。

背景技術(shù)：

隨著智慧城市、大數(shù)據(jù)、人工智能時代的來臨，無線通信技術(shù)將會在其中扮演越來越重要角色并作為橋梁實現(xiàn)萬物互聯(lián)。移動通信正在從人和人的連接，向人與物以及物與物的連接邁進，萬物互聯(lián)是必然趨勢。物聯(lián)網(wǎng)世界存在大量的傳感類和控制類的鏈接需求，這些連接速率要求很低，但是對功耗和成本非常敏感，且分布范圍很廣，連接規(guī)模巨大，現(xiàn)有的3G/4G技術(shù)從成本和功耗上無法滿足要求。例如：窄帶物聯(lián)網(wǎng)作為一種蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用超窄帶、重復(fù)傳輸、精簡網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等設(shè)計，以犧牲一定速率、時延、移動性性能，獲取面向低功耗廣域網(wǎng)的承載能力。因此，可靈活配置的低成本和低功耗接收機前端的設(shè)計，正成為接收機前端發(fā)展的重大趨勢。

接收機低成本片上抗干擾技術(shù)是目前設(shè)計的主要目標(biāo)和難點。因為隨著無線通信技術(shù)不斷發(fā)展，頻譜資源也越來越緊張，同一個區(qū)域內(nèi)可能存在多種無線通信信號。不同協(xié)議占據(jù)的頻譜之間的間隔很窄。例如窄帶物聯(lián)網(wǎng)所處的Sub-GHz頻段和美國規(guī)定的900MHz GSM下行鏈路頻段的最小間隔就只有8MHz。擁擠的頻譜應(yīng)用會導(dǎo)致接收機被帶外高強度干擾信號的干擾。不同頻譜上信號之間的相互干擾已經(jīng)成為無線通信發(fā)展的一個重要瓶頸。通常會使用片外濾波器對干擾信號進行抑制，但其成本較高，高頻處高品質(zhì)因子的濾波器在片上難以實現(xiàn)。

利用無源混頻器的阻抗映射原理是實現(xiàn)片上抗干擾的一個解決方案。傳統(tǒng)的接收機前端各個模塊之間的阻抗無法進行映射，因為各個模塊之間用緩沖級進行了隔離。國內(nèi)外有大量研究直接使用混頻器作為接收機第一級，只進行一次阻抗映射，但存在前級沒有增益對后級電路噪聲抑制不夠以及本振信號直接通過混頻器的泄露問題，本發(fā)明提出的方案通過有源負(fù)反饋增加一次阻抗映射，并且增加低噪聲跨導(dǎo)放大器能夠抑制后級噪聲和本振的泄露，在低噪聲跨阻放大器之后形成的射頻端濾波也可以有效提高帶外抑制能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種帶有阻抗映射功能的高靈敏度接收機射頻前端電路。它在不增加額外成本和功耗的情況下，在射頻處形成一個高品質(zhì)因子的濾波器?？梢哉７糯髱?nèi)的有用信號，抑制后級電路的噪聲，還可以對帶外信號進行衰減，提高接收機的抗干擾能力，使整個接收機的動態(tài)范圍得到提高。

本發(fā)明提出的帶有阻抗映射功能的接收機射頻前端電路，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：線性度補償電路1、低噪聲跨導(dǎo)放大器電路2、有源負(fù)反饋電路3、分頻器電路4、無源混頻器電路5、同相跨阻放大器6和正交跨阻放大器7；其中，線性度補償電路1低噪聲跨導(dǎo)放大器電路2和有源負(fù)反饋電路3并聯(lián)實現(xiàn)第一級，后級直接連接無源混頻器電路5，本振信號通過分頻器電路4與無源混頻器電路5連接；無源混頻器電路5的輸出分別接入同相跨阻放大器6和正交跨阻放大器7。

所述的線性度補償電路1，用于補償?shù)驮肼暱鐚?dǎo)放大器電路2引入的非線性。

所述的低噪聲跨導(dǎo)放大器2，用于將輸入信號的電壓轉(zhuǎn)化為電流，以減小第一級的電壓擺幅，提高抗干擾能力；并且具有低噪聲的性能，降低整個接收機的噪聲。

所述的有源負(fù)反饋電路3，用于將后一級的阻抗傳輸?shù)捷斎攵?，將無源混頻器電路5映射的帶通阻抗進一步傳輸?shù)捷斎耄沟糜杏眯盘栐谳斎攵似ヅ?，帶外阻塞信號不匹配?/p>

所述的分頻器電路4，用于產(chǎn)生多相位時鐘以配合無源混頻器進行下混頻以及實現(xiàn)基帶阻抗的映射功能。

所述的無源混頻器電路5，用于將射頻信號下混頻為低頻信號，并且有阻抗映射的功能，將低頻處的阻抗映射到以本振頻率為中心頻率的射頻端。

所述的同相跨阻放大器5和正交跨阻放大器7，用于將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，并且輸入端阻抗具有低通特性。其中，同相跨阻放大器6用于處理同相信號，正交跨阻放大器7用于處理正交信號。

本發(fā)明的核心在于有源負(fù)反饋電路和無源混頻器電路以及跨阻放大器的結(jié)合使用，不僅可以提供增益抑制后級的噪聲，提高靈敏度。而且在低噪聲跨導(dǎo)放大器輸出端形成高品質(zhì)因子的濾波，并將該阻抗傳輸?shù)捷斎爰墸瑢飧蓴_信號的能量反射。

本發(fā)明提出的帶有阻抗映射功能的接收機射頻前端電路，主要是通過無源混頻器的阻抗映射功能，將跨阻放大器輸入端的低通阻抗特性，映射到以本振頻率為中心頻率的射頻端，形成帶通特性的阻抗。因此可以實現(xiàn)帶內(nèi)有用電流信號經(jīng)過高阻，信號被放大；帶外阻塞電流信號經(jīng)過低阻，信號被衰減。片上等效形成一個高品質(zhì)因子的射頻濾波器，提高接收機的動態(tài)范圍。

本發(fā)明所述的帶有阻抗映射功能的接收機射頻前端電路，其第一級的有源負(fù)反饋電路，能夠?qū)⒑笠患壍淖杩箓鬏數(shù)捷斎攵?，將無源混頻器電路映射的帶通阻抗進一步傳輸?shù)捷斎耄沟糜杏眯盘栐谳斎攵似ヅ?，帶外阻塞信號不匹配?/p>

接收機工作的時候，整個接收機的阻抗映射是將低頻處的阻抗特性映射到射頻處。通過無源混頻器5的阻抗映射功能，將同相跨阻放大器6和正交跨阻放大器7輸入端的低通阻抗特性，映射到以本振頻率為中心頻率的射頻端，形成帶通特性的阻抗。然后，這個帶通阻抗特性進一步通過有源負(fù)反饋電路3將阻抗傳輸?shù)捷斎攵耍沟米杩乖谡麄€接收機前端形成通路，完成了從基帶到射頻端的完整的阻抗映射，這與傳統(tǒng)的接收機前端有很大的不同。另外，由于本發(fā)明中的阻抗映射是與本振頻率相關(guān)的，改變本振頻率，其映射的中心頻率也隨之改變，因此等效形成了一個寬頻率范圍并且中心頻率可配置的帶有選擇性的濾波器。在有用信號和帶外阻塞信號同時進入由天線輸入時，低噪聲跨導(dǎo)放大器電路2和有源負(fù)反饋電路3組成的第一級電路的輸入阻抗在有用信號處和帶外阻塞信號處不同，使得有用信號功率匹配而阻塞信號能量反射。經(jīng)過低噪聲跨導(dǎo)放大器電路2后，有用信號和阻塞信號轉(zhuǎn)化為電流，經(jīng)過無源混頻器形成的帶通阻抗特性。有用信號處為高阻，被放大。阻塞信號處為低阻，阻塞信號被進一步抑制，使得接收機的抗干擾能力增強。為了進一步增加接收機的抗帶外干擾能力，加入線性度補償電路1，補償?shù)驮肼暱鐚?dǎo)放大器電路2引入的非線性。

附圖說明

圖1為帶有阻抗映射功能的接收機射頻前端電路的示意圖。

圖2為本發(fā)明的接收機射頻前端電路的阻抗映射特性示意圖。

圖3為本發(fā)明的接收機射頻前端電路在有強干擾信號情況下，全鏈路的阻抗映射對帶外干擾信號的抑制作用的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1，詳細描述實施帶有阻抗映射功能的接收機射頻前端電路的具體實例。

在初始狀態(tài)，接收機上電后，同相跨阻放大器6和正交跨阻放大器7正常工作，其輸入阻抗分別呈現(xiàn)低通特性。然后通過分頻器電路4，給無源混頻器電路5輸入四相位的非交疊時鐘，輸入信號通過無源混頻器電路5對同相跨阻放大器6和正交跨阻放大器7分別充放電，使得低頻處的低通的阻抗特性映射到以本振頻率為中心頻率的射頻端，形成了射頻處的高品質(zhì)因子的帶通特性。然后，該高通的阻抗特性進一步通過有源負(fù)反饋電路3將阻抗傳輸?shù)捷斎攵耍沟米杩乖谡麄€接收機前端形成通路，在接收機前端形成了完整的映射鏈路。當(dāng)接收機接收的信號頻帶發(fā)生改變，本振頻率變化，該阻抗映射的中心頻率也隨之改變，接收機前端等效形成了一個寬頻率范圍中心頻率可變的高品質(zhì)因子濾波器。其阻抗映射隨本振頻率變化效果可以見圖2。

當(dāng)有用信號和帶外阻塞信號同時進入由天線輸入時，如圖3所示。低噪聲跨導(dǎo)放大器電路2和有源負(fù)反饋電路3組成的第一級電路的輸入阻抗在有用信號處和帶外阻塞信號處不同，使得有用信號功率匹配而阻塞信號能量反射。經(jīng)過低噪聲跨導(dǎo)放大器電路2后，有用信號和阻塞信號轉(zhuǎn)化為電流，經(jīng)過無源混頻器形成的帶通阻抗特性。有用信號處為高阻，被放大。阻塞信號處為低阻，阻塞信號被進一步抑制，使得接收機的抗干擾能力增強。有用信號和阻塞信號經(jīng)過無源混頻器5，下混頻到中頻。最后通過跨阻放大器（包括同相跨阻放大器6和正交跨阻放大器7），信號轉(zhuǎn)化為電壓，同時由于跨阻放大器的低通濾波特性，阻塞信號進一步被衰減。

最后需要特別說明的是，上述事例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)實現(xiàn)方式，而并非是唯一方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。