射频接收系统和输出三阶交调点oip3校准方法
技术领域
1.本公开涉及信号处理领域，尤其涉及射频接收机技术领域。
背景技术：2.目前提高运算放大器opa的oip3方法主要有三种，第一种是提高供电电压，供电电压提高就允许更大的输入和输出摆幅，从而提高oip3，但是电压不能任意提高，为了追求高速大带宽性能，现有的设计越来越多的采用高速的mos管，这些高速mos管的电源电压过高就会有击穿的风险，从而带来可靠性的问题，第二种方法为增大opa的电流，提高本身的驱动能力，从而提高oip3，但是这种方法功耗大，性价比低；第三种方法采用低压设计技术，在有限的电源电压下能有更大的输出摆幅，从而提高oip3，缺点是增益不够，需多级级联补偿增益，这样就降低了带宽同时增大了面积，因此，现有的提高运算放大器opa的oip3的方法不能满足当前要求。
技术实现要素：3.本公开提供了一种射频接收系统和输出三阶交调点oip3校准方法，在跨阻放大器tia的同相输入端与反相输入端之间接入负阻电路，抵消原有的电阻，让虚地特性恢复，提高线性度。
4.根据本公开的第一方面，提供了一种射频接收系统，该系统包括：
5.射频接收端、低噪声放大器lna、混频器mixer、本机振荡器lo、数模转换器adc、运算放大器opa、反馈电路以及负阻电路，其中，
6.所述运算放大器opa的构成电路包括跨阻放大器tia、低通滤波器lpf、可变增益放大器pga，所述反馈电路包括多相滤波器ppf、误差放大器error amp和辅助数模转换器aux adc，所述负阻电路包括第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、可变p管电流源以及可变n管电流源；
7.所述跨阻放大器tia的同相输入端与反相输入端之间连接所述负阻电路，所述可变增益放大器pga的输出端通过所述反馈电路连接到所述负阻电路。
8.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，低噪声放大器lna的同相输入端连接射频接收端；混频器mixer的第一端口连接低噪声放大器lna的输出端，第二端口连接本机振荡器lo，第三端口连接跨阻放大器tia的输入端；跨阻放大器tia的同相输入端与反相输入端之间连接负阻电路，输出端连接低通滤波器lpf的输入端；可变增益放大器pga的输入端连接所述低通滤波器lpf的输出端，输出端连接多相滤波器ppf的输入端和数模转换器adc的输入端；误差放大器error amp的输入端连接多相滤波器ppf的输出端，输出端连接辅助数模转换器aux adc的输入端；所述辅助数模转换器aux adc的输出端连接负阻电路。
9.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4为交叉耦合mos管。
10.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，第一mos管m1与第二mos管m2的漏极连接跨阻放大器tia的同相输入端；第三mos管m3与第四mos管m4的漏极连接跨阻放大器tia的反相输入端；第一mos管m1与第三mos管m3的源极连接可变p管电流源的漏极；第二mos管m2与第四mos管m4的源极连接可变n管电流源的漏极；第一mos管m1与第二mos管m2的栅极连接跨阻放大器tia的反相输入端；第三mos管m3与第四mos管m4的栅极连接跨阻放大器tia的同相输入端；可变p管电流源的源极连接vdd，可变n管电流源的源极接地。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，可变p管电流源包括多个并列设置的pmos管，多个pmos管的源极连接vdd，漏极连接第一mos管m1与第三mos管m3的源极，其中，所述多个pmos管中的第一pmos管的栅极连接第一电源，其他pmos管的栅极通过开关连接第一电源，辅助数模转换器aux adc的输出端对所述其他pmos管栅极的对应的开关相应的进行控制，所述第一电源用于提供第一偏置电压pbias；
12.可变n管电流源包括多个并列设置的nmos管，多个nmos管的源极接地，漏极连接第二mos管m2与第四mos管m4的源极，其中，多个pmos管中的第一nmos管的栅极连接第二电源，其他nmos管的栅极通过开关连接第二电源，辅助数模转换器aux adc的输出端对其他nmos管的栅极对应的开关相应的进行控制，第二电源用于提供第二偏置电压nbias。
13.根据本公开的第二方面，提供了一种射频接收系统的oip3校准方法，该方法包括：
14.射频接收端接收frf信号和flo信号；
15.经过低噪声放大器lna的frf信号和flo信号，在混频器mixer中与本机振荡器lo产生的预设频率混频，生成-fif信号和0信号，-fif信号和0信号交调生成三阶调制信号-2*fif和+fif，其中，flo-frf＝fif；
16.所述-fif信号、0信号、-2*fif信号和+fif信号经过多相滤波器ppf、误差放大器error amp以及辅助数模转换器aux adc后，生成数字信号；
17.根据所述数字信号，控制所述负阻电路的阻值。
18.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述-fif信号、0信号、-2*fif信号和+fif信号经过多相滤波器ppf、误差放大器error amp以及辅助数模转换器aux adc后，生成数字信号，包括：
19.所述-fif信号、0信号、-2*fif信号和+fif信号经过反馈回路中的多相滤波器ppf滤波后，得到+fif信号；
20.+fif信号经过反馈回路中的误差放大器error amp放大，并经过反馈回路中的辅助数模转换器aux adc量化，生成数字信号。
21.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述数字信号，控制所述负阻电路的阻值包括：
22.根据所述数字信号，控制可变p管电流源和可变n管电流源中对应mos管的关断，改变所述可变p管电流源和可变n管电流源中的电流值，通过改变电流值控制所述负阻电路的阻值。
23.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
24.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
25.图1是本公开实施例提供的一种射频收发系统结构示意图；
26.图2是本公开实施例提供的一种负阻电路结构示意图；
27.图3为本公开实施例提供的可变p管电流源与可变n管电流源的示意图；
28.图4是本公开实施例提供的一种射频接收系统的oip3校准方法的流程图；
29.其中，1-射频接收端，2-低噪声放大器lna，3-混频器mixer，4-跨阻放大器tia，5-低通滤波器lpf，6-可变增益放大器pga，7-数模转换器adc，8-多相滤波器ppf，9-误差放大器error amp，10-辅助数模转换器aux adc。
具体实施方式
30.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
31.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
32.现有技术提高运算放大器opa的oip3的方法中，提高供电电压，高速mos管会有击穿的风险，带来可靠性的问题；增大opa的电流，功耗大，性价比低；而采用低压设计技术，增益不够，需多级级联补偿增益，降低了带宽同时增大了面积。
33.针对上述问题，本公开提出了一种射频接收系统和输出三阶交调点oip3校准方法，该系统包括：射频接收端1、低噪声放大器lna2、混频器mixer3、本机振荡器lo、数模转换器adc7、运算放大器opa、反馈电路以及负阻电路，其中，
34.所述运算放大器opa的构成电路包括跨阻放大器tia4、低通滤波器lpf5、可变增益放大器pga6，所述反馈电路包括多相滤波器ppf8、误差放大器error amp9和辅助数模转换器aux adc10，所述负阻电路包括第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、可变p管电流源以及可变n管电流源；所述跨阻放大器tia4的同相输入端与反相输入端之间连接所述负阻电路，所述可变增益放大器pga6的输出端通过所述反馈电路连接到所述负阻电路。
35.通过反馈回路输出的数字信号，控制负阻电路中可变p管电流源和可变n管电流源中对应mos管的关断，改变负阻电路的电流值，控制负阻电路阻值大小，使交调产生的+fif信号最小，从而达到校准oip3的目的。
36.下面结合附图，通过具体的实施例对本公开实施例提供的一种射频接收系统和所述系统的oip3校准方法进行详细地说明。
37.图1示出了能够在其中实现本公开的实施例的一种射频接收系统结构示意图，如图1所示，射频接收系统包括：
38.射频接收端1、低噪声放大器lna2、混频器mixer3、本机振荡器lo、数模转换器adc7、运算放大器opa、反馈电路以及负阻电路，其中，
39.运算放大器opa的构成电路包括跨阻放大器tia4、低通滤波器lpf5、可变增益放大器pga6，反馈电路包括多相滤波器ppf8、误差放大器error amp9和辅助数模转换器aux adc10，负阻电路包括第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、可变p管电流源以及可变n管电流源；
40.跨阻放大器tia4的同相输入端与反相输入端之间连接负阻电路，可变增益放大器pga6的输出端通过反馈电路连接到负阻电路。
41.在一些实施例中，第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4为交叉耦合mos管。
42.在一些实施例中，低噪声放大器lna2的同相输入端连接射频接收端；混频器mixer3的第一端口连接所述低噪声放大器lna2的输出端，第二端口连接本机振荡器lo，第三端口连接跨阻放大器tia4的输入端；跨阻放大器tia4的同相输入端与反相输入端之间连接负阻电路，输出端连接低通滤波器lpf5的输入端；可变增益放大器pga6的输入端连接低通滤波器lpf5的输出端，输出端连接多相滤波器ppf8的输入端和数模转换器adc7的输入端；误差放大器error amp9的输入端连接多相滤波器ppf8的输出端，输出端连接辅助数模转换器aux adc10的输入端；辅助数模转换器aux adc10的输出端连接到负阻电路。
43.图2示出了本公开实施例提供的一种负阻电路结构示意图，在跨阻放大器tia4的同相输入端与反相输入端之间连接一个负阻电路，抵消原来的电阻，恢复虚地特性，提高线性度。
44.如图2所示，负阻电路包括：第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管m4、可变p管电流源以及可变n管电流源，其中，
45.第一mos管m1与第二mos管m2的漏极连接跨阻放大器tia4的同相输入端；第三mos管m3与第四mos管m4的漏极连接跨阻放大器tia4的反相输入端；
46.第一mos管m1与第三mos管m3的源极连接可变p管电流源的漏极；第二mos管m2与第四mos管m4的源极连接可变n管电流源的漏极；
47.第一mos管m1与第二mos管m2的栅极连接跨阻放大器tia4的反相输入端；第三mos管m3与第四mos管m4的栅极连接跨阻放大器tia4的同相输入端；可变p管电流源的源极连接vdd，可变n管电流源的源极接地。
48.在一些实施例中，第一mos管m1和第三mos管m3为pmos管，第二mos管m2和第四mos管m4为nmos管。
49.图3示出了本公开实施例提供的可变p管电流源与可变n管电流源的结构示意图。
50.如图3所示，以可变p管电流源包括7个pmos管p1-p7，可变n管电流源包括7个nmos管n1-n7为例：
51.结合图2可知，p1-p7的源极连接vdd，p1-p7的漏极连接第一mos管m1与第二mos管m2的源极，p1的栅极直接连接到第一电源，p2-p7的栅极通过开关连接到第一电源，辅助数模转换器aux adc10的输出端连接p2-p7栅极对应的开关，第一电源用于提供第一偏置电压pbias；
52.结合图2可知，n1-n7的源极接地，n1-n7的漏极连接第二mos管m2与第四mos管m4的
源极，n1的栅极直接连接到偏置电源nbias，n2-n7的栅极通过开关连接到偏置电源nbias，辅助数模转换器aux adc10输出端连接n2-n7栅极对应的开关，第二电源用于提供第二偏置电压nbias。
53.在一些实施例中，通过辅助数模转换器aux adc10输出的bit(0)-bit(5)多路信号，分别控制pmos管p2-p7和nmos管n2-n7中对应开关的通断，实现改变可变p管电流源和可变n管电流源中的阻值，进而实现可变p管电流源和可变n管电流源中电流的改变。
54.以上是关于系统实施例的介绍，以下通过方法实施例，对本公开所述方案进行进一步说明。
55.图4示出了本公开实施例提供的一种射频接收系统的oip3校准方法400的流程图。
56.步骤s401，射频接收端接收frf信号和flo信号。
57.步骤s402，经过所述低噪声放大器lna2的frf信号和flo信号，在所述混频器mixer3中与所述本机振荡器lo产生的预设频率混频，生成-fif信号和0信号，所述-fif信号和0信号交调生成三阶调制信号-2*fif和+fif，其中，flo-frf＝fif。
58.步骤s403，-2*fif信号、+fif信号、-fif信号和0信号，经过多相滤波器ppf8、误差放大器error amp9以及辅助数模转换器aux adc10后，生成数字信号。
59.步骤s404，根据所述数字信号，控制所述负阻电路的阻值。
60.在一些实施例中，-2*fif信号、+fif信号、-fif信号和0信号通过多相滤波器ppf8时被滤波，滤波后得到的+fif信号被送入误差放大器放大，再经过辅助数模转换器aux adc10量化，生成数字信号。
61.进一步的，生成的数字信号可以为6bit信号，通过6bit信号控制可变p管电流源和可变n管电流源中mos管的通断。
62.在一些实施例中，根据生成的6bit信号，控制可变p管电流源和可变n管电流源中对应mos管的关断，具体地，如图3所示，bit(0)、bit(1)、bit(2)、bit(3)、bit(4)、bit(5)信号分别控制着pmos管和nmos管中栅极对应的开关，即可以对应的控制可变p管电流源中pmos管以及可变n管电流源中nmos管的关断。
63.进一步地，由于对应的pmos管及nmos管的通断形成了对应的并联电路，实现了可变p管电流源和可变n管电流源中的阻值的改变，进而实现了可变p管电流源和可变n管电流源中电流的改变，从而可以控制负阻电路阻值。
64.根据本公开的实施例，通过在跨阻放大器tia4的同相输入端与反相输入端之间连接负阻电路，并将反馈电路连接到负阻电路上，可以根据反馈回路输出的数字信号控制可变p管电流源和可变n管电流源中对应mos管的关断，改变负阻电路中可变p管电流源和可变n管电流源的电流值，从而控制负阻电路的阻值，达到自动校准oip3的目的，改善了射频接收机本身的线性度。
65.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。
66.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例
如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
67.上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。
技术特征：1.一种射频接收系统，其特征在于，所述系统包括：射频接收端、低噪声放大器lna、混频器mixer、本机振荡器lo、数模转换器adc、运算放大器opa、反馈电路以及负阻电路，其中，所述运算放大器opa的构成电路包括跨阻放大器tia、低通滤波器lpf、可变增益放大器pga，所述反馈电路包括多相滤波器ppf、误差放大器error amp和辅助数模转换器aux adc，所述负阻电路包括第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、可变p管电流源以及可变n管电流源；所述跨阻放大器tia的同相输入端与反相输入端之间连接所述负阻电路，所述可变增益放大器pga的输出端通过所述反馈电路连接到所述负阻电路。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括：所述低噪声放大器lna的同相输入端连接射频接收端；所述混频器mixer的第一端口连接所述低噪声放大器lna的输出端，第二端口连接所述本机振荡器lo，第三端口连接所述跨阻放大器tia的输入端；所述跨阻放大器tia的同相输入端与反相输入端之间连接所述负阻电路，输出端连接所述低通滤波器lpf的输入端；所述可变增益放大器pga的输入端连接所述低通滤波器lpf的输出端，输出端连接所述多相滤波器ppf的输入端和所述数模转换器adc的输入端；所述误差放大器error amp的输入端连接所述多相滤波器ppf的输出端，输出端连接所述辅助数模转换器aux adc的输入端；所述辅助数模转换器aux adc的输出端连接所述负阻电路。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4为交叉耦合设置的mos管。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括:所述第一mos管m1与第二mos管m2的漏极连接所述跨阻放大器tia的同相输入端；所述第三mos管m3与第四mos管m4的漏极连接所述跨阻放大器tia的反相输入端，所述第一mos管m1与第三mos管m3的源极连接所述可变p管电流源的漏极；所述第二mos管m2与第四mos管m4的源极连接所述可变n管电流源的漏极，所述第一mos管m1与第二mos管m2的栅极连接所述跨阻放大器tia的反相输入端；所述第三mos管m3与第四mos管m4的栅极连接所述跨阻放大器tia的同相输入端，所述可变p管电流源的源极连接vdd，所述可变n管电流源的源极接地。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，包括：所述可变p管电流源包括并列设置的多个pmos管，所述多个pmos管的源极连接vdd，漏极连接所述第一mos管m1与第三mos管m3的源极，其中，所述多个pmos管中的第一pmos管的栅极连接第一电源，其他pmos管的栅极通过开关连接第一电源，辅助数模转换器aux adc的输出端对所述其他pmos管的栅极对应的开关相应的进行控制，所述第一电源用于提供第一偏置电压pbias；所述可变n管电流源包括并列设置的多个nmos管，所述多个nmos管的源极接地，漏极连接所述第二mos管m2与第四mos管m4的源极，其中，所述多个nmos管中的第一nmos管的栅极
连接第二电源，其他nmos管的栅极通过开关连接第二电源，辅助数模转换器aux adc的输出端对所述其他nmos管的栅极对应的开关相应的进行控制，所述第二电源用于提供第二偏置电压nbias。6.根据权利要求1-5任一所述的系统的输出三阶交调点oip3的校准方法，其特征在于，所述方法包括：射频接收端接收frf信号和flo信号；经过所述低噪声放大器lna的frf信号和flo信号，在所述混频器mixer中与所述本机振荡器lo产生的预设频率混频，生成-fif信号和0信号，所述-fif信号和0信号交调生成三阶调制信号-2*fif和+fif，其中，flo-frf＝fif；所述-fif信号、0信号、-2*fif信号和+fif信号经过多相滤波器ppf、误差放大器error amp以及辅助数模转换器aux adc后，生成数字信号；根据所述数字信号，控制所述负阻电路的阻值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述-fif信号、0信号、-2*fif信号和+fif信号经过多相滤波器ppf、误差放大器error amp以及辅助数模转换器aux adc后，生成数字信号，包括：所述-fif信号、0信号、-2*fif信号和+fif信号经过所述反馈回路中的多相滤波器ppf滤波后，得到+fif信号；所述+fif信号经过所述反馈回路中的误差放大器error amp放大，并经过所述反馈回路中的辅助数模转换器aux adc量化，生成数字信号。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字信号，控制所述负阻电路的阻值包括：根据所述数字信号，控制可变p管电流源和可变n管电流源中对应mos管的关断，改变所述可变p管电流源和可变n管电流源中的电流值，通过改变电流值控制所述负阻电路的阻值。
技术总结本公开的实施例提供了一种射频接收系统和输出三阶交调点OIP3校准方法，涉及信号处理领域。该系统包括射频接收端、低噪声放大器LNA、混频器Mixer、本机振荡器LO、数模转换器ADC、运算放大器OPA、反馈电路以及负阻电路，其中，运算放大器OPA的构成电路包括跨阻放大器TIA、低通滤波器LPF、可变增益放大器PGA，负阻电路包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、可变P管电流源以及可变N管电流源；跨阻放大器TIA的同相输入端与反相输入端之间连接负阻电路，可变增益放大器PGA的输出端通过反馈电路连接到负阻电路。以此方式，可以解决射频接收机中线性度不够的问题，实现射频接收机中OIP3的自动校准，提高射频接收机本身的线性度。本身的线性度。本身的线性度。
技术研发人员：季晓燕
受保护的技术使用者：北京均微电子科技有限责任公司
技术研发日：2022.06.13
技术公布日：2022/11/1
