[发明专利]一种超高频射频接收前端电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种超高频射频接收前端电路，适用于超高频射频领域。

背景技术

在各个频段范围内的超高频射频识别技术发展非常迅速，而工作在840～'960MHz频带范围内的超高频射频识别(UHF RFID)系统正逐渐沿着低功耗、低成本、高效率和高流通量的趋势向前迅猛发展。在超高频射频识别系统中，超高频读写器中射频前端电路的设计变得非常重要。

超高频射频识别读写器是由发射机和接收机组成，且大部分读写器是由分立元件实现，其电路结构繁杂且功耗大。超高频读写器的研究现状归纳如下：读写器工作在listen模式和talk模式，且高灵敏度和低噪声是listen工作模式下的主要指标，高线性度则是在talk工作模式下的主要指标，通过对listen模式和talk模式的切换，实现读写器与标签之间的通信。在超高频的设计中，通过对发射机和接收机电路结构的改进，可以使得相应性能的提高，但同时也是以降低一些性能为代价的，如提高了噪声性能，却降低了线性度有待提高。在电路设计中，功耗是必须要考虑的参数之一，在目前的设计方案中，有些方案能够获得很好的线性度和灵敏度，但功耗很大[3,4J;在超高频射频识别读写器中存在自干扰，其相应的消除方案被提出，其中零中频结构将干扰信号下变频为直流信号然后再消除。在以往研究中，超高频射频识别射频前端电路都只是在一个频率下工作，不能实现工作频率可调，如果能够实现工作频率可调，可实现工作频率的灵活切换，在实际使用中则更为方便。

发明内容

本发明提供一种射频接收前端电路，应用于超高频射频识别器中，具有较强的共模信号和偶次谐波抑制能力，提高了混频器的线性度和混频器增益，具有低功耗的特点，降低了噪声。

本发明所采用的技术方案是。

首先，提出了一种低电压、低功耗、高线性度、工作频率可调的新型低噪声放大器，提出的LNA采用差分式输入、输出电路结构，具有较强的共模信号和偶次谐波抑制能力，在输入端采用二阶交调电流注入结构，以消除三阶交调电流，从而提高了混频器的线性度；采用MOS接电容的形式连接在LNA的输出端，通过最终实现工作频率可调，从而弥补了传统的LNA结构不能实现工作频率可调的缺陷；且提出的LNA的工作电压为1.2V，电路电流小，具有低功耗的特点。

其次，提出了一种新型的低功耗、低噪声和高线性度的新型900MHz下混频器。提出的混频器采用差分式输入、输出电路结构，具有较强的共模信号和偶次谐波抑制能力，电路结构严格对称，在该电路的输入端采用二阶交调电流注入结构，以消除三阶交调电流，从而提高了混频器的线性度；在输出端采用动态电流注入结构提高混频器的噪声特性，动态电流注入结构的功能近似于采用跨导互补的结构，都是通过增加跨导，从而提高混频器增益，降低了噪声，从而消除了传统的双平衡Gilbert混频器的噪声系数相对较大的缺陷。

所述低噪声放大器主要由M4-M7管组成的共源共栅差分对管实现放大。共源共栅的结构可以大大提高各个端口信号的隔离度。为了提高LNA的线性度，采用了二阶交调电流注入的方法来提高线性度。M1、M2构成二阶交调注入结构，在一对差分对管中， M3主要是由有源器件的非线性I-V特性所产生。在LNA的输出端连接有四组开关电容，每组开关电容由一个电容和一个NMOS管组成，分别为B0，B1，B2和B3，通过控制NMOS管使其导通和截止，得到不同的电容值，也即实现了电容的调节，输出端的电容与电感形成调谐网络。

所述下混频器电路中，M4和MS组成跨导级，M6,M7, M8和M9为开关级，R1和R2为输出级，M1和M2为二阶交调注入结构，MP1,MP2和MP3组成动态电流注入结构。该电路在输入端采用了二阶交调电流注入结构以提高线性度，在输出端采用动态电流注入结构以降低噪声。动态电流注入电路是由MPl和MP2完成的，两个PMOS管的栅极与开关管的源极相连，MP3在这里起到电流源的作用。当开关对中的晶体管接近同时导通时，A(B)点的电压达到最低值，于是MP1和MP2管导通，此时向A(B)点注入电流Id。当开关对中的晶体管没有同时导通时，A (B)点的电压升高，PMOS管截止，不注入电流。这种技术可以极大降低混频器的闪烁噪声，对白噪声性能却几乎没有影响。

所述超高频RFID射频接收机中的射频信号经过天线、TR(传送/接收)开关和带通滤波器(BPF)后，通过低噪声放大器对信号进行放大，再通过第二级放大器进一步提高增益，然后射频信号进入混频器后降到低频信号，最后经过滤波器得到想要的基频信号。