一种无线射频发射装置制造方法

一种无线射频发射装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线射频发射装置，其包括：鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和双胞压控振荡器；其中，所述双胞压控振荡器包括结构相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，其中，当所述双胞压控振荡器处于接收模式时，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器相互耦合，形成正交压控振荡器，所述正交压控振荡器与所述鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器构成锁相环路，产生接收信息用的正交载波；当所述双胞压控振荡器处于发射模式时，所述第一压控振荡器与所述鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器构成锁相环路，所述第二压控振荡器用于对发射数据进行频率调制。本发明可以在发射高数据率的同时保持载频的稳定，并且具有很短的频率跳变锁定时间。
【专利说明】一种无线射频发射装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及无线射频通信电路【技术领域】，特别是针对需要高速发射，要求高能量效率的射频通信电路领域。

【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的快速发展，对低功耗高速射频发射装置的需求也日益增加。比如在无线胶囊内窥镜和神经记录等需要传输高数据速率的应用场合。
[0003]由于频移键控调制的恒包络特性，使得可以在发射机中采用高效率的非线性功率放大器，因此这种调制方式在要求低功耗发射的场合得到了广泛的应用。
[0004]目前可用于频移键控的发射机主要有基于混频器结构和基于锁相环结构。基于混频器结构的发射机灵活性高，可用于不同种类的调制，但是这种结构需要高功耗的数模转换器以及混频器，因此不适合低功耗应用。
[0005]对于基于锁相环结构的发射机，目前大致有四种实现方式。一种是将调制信号加到分频器上，这种方法简单而且准确度高，但是对于调制信号来说，锁相环呈现低通滤波特性，因此发射的数据速率受限于锁相环的环路带宽。第二种方式是闭环压控振荡器调制，这种方法将调制数据直接加到被锁定的压控振荡器上，这种情况下，锁相环对于调制信号呈现高通滤波特性，因此调制信号的低频成分会被破坏。第三种方式是将调制信号同时加到分频器和压控振荡器上，这种调制发射方式又被称为两点调制，这种调制方式结合了前面两种方式的优点，理想情况下，如果高通路径和低通路径完全匹配，那么发射信号数据速率将不受锁相环环路带宽的限制。但是对于两条信号路径增益和带宽匹配的要求使得系统的设计复杂度和功耗增加。第四种方式是开环压控振荡器调制，这种调制方式首先通过锁相环将压控振荡器锁定在某个发射载频上，然后断开锁相环，将调制信号直接加到压控振荡器上，这样发射数据速率将摆脱锁相环环路带宽的限制。但是由于在发射过程中，锁相环处于开环状态，压控振荡器的振荡频率容易出现频率漂移现象，频率漂移一般是由泄露电流，外部干扰和环境温度变化弓I起。


【发明内容】

[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本发明的主要目的在于提供一种高速低功耗的无线射频发射装置，使得既能够发射高数据速率信号，又能够保持载波稳定，使其能够适用于医疗电子等高数据速率的应用场合中。
[0008](二)
【发明内容】

[0009]本发明提供了一种无线射频发射装置，其包括:鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和双胞压控振荡器；
[0010]其中，所述双胞压控振荡器包括结构相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，其中，当所述双胞压控振荡器处于接收模式时，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器相互耦合，形成正交压控振荡器，所述正交压控振荡器与所述鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器构成锁相环路，产生接收信息用的正交载波；当所述双胞压控振荡器处于发射模式时，所述第一压控振荡器与所述鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器构成锁相环路，所述第二压控振荡器用于对发射数据进行频率调制。
[0011]其中，所述双胞压控振荡器还包括:第一耦合支路和第二耦合支路，其中，所述第一压控振荡器的输出端分别与所述第一耦合支路和第二耦合支路的输入端连接，所述第二压控振荡器的输出端分别与所述第一耦合支路和第二耦合支路的输入端连接。
[0012]其中，当所述第一耦合支路和第二耦合支路加电流后，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器通过所述第一耦合支路和第二耦合支路进行耦合形成正交压控振荡器，所述双胞压控振荡器切换至接收模式；
[0013]当断开第一耦合支路和第二耦合支路的电流后，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器解耦合，所述双胞压控振荡器切换至发射模式。
[0014]其中，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率受第一频率控制信号的控制。
[0015]其中，所述鉴频鉴相器、电荷泵和环路滤波器根据所述双胞压控振荡器的输出频率的反馈值调节所述第一频率控制信号。
[0016]所述装置其还包括:
[0017]频率预置模块，其用于所述锁相环在跳频时对所述双胞压控振荡器频率进行预置。
[0018]其中，所述频率预置模块根据第一频率预置控制字改变所述第一频率控制信号。
[0019]其中，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率还受第二频率预置控制字的控制。
[0020]其中，所述第一频率预置控制字和第二频率预置控制字是根据所述双胞压控振荡器所要跳变到的目标频率预先设置的。
[0021]所述装置还包括:数字处理器，其在上电时对所述双胞压控振荡器的输出频率进行采样，以得到所述双胞压控振荡器的输出频率与所述第一频率预置控制字和第二频率预置控制字的对应关系。
[0022](三)有益效果
[0023]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0024]1、本发明提供的射频发射装置，所有电路可以用标准CMOS工艺单芯片集成，系统结构简单，满足实际应用的低成本要求，发射机以低的功耗实现高数据率通信，解决了相关应用中的低功耗问题。
[0025]2、本发明提供的射频发射装置，由于在锁相环中采用了一种双胞压控振荡器，锁相环可以工作在两种不同的模式:接收模式和发射模式。在接收模式时，双胞压控振荡器处于正交耦合模式，可以为接收机提供正交载波；在发射模式时，双胞压控振荡器解除耦合，独立振荡。这样可以减小收发机整体硬件开销，节省面积，减低成本。
[0026]3、本发明提供的射频发射装置，在发射模式时，双胞压控振荡器解除耦合，独立振荡，其中一个压控振荡器(iVCO)被锁相环锁定，而另外一个压控振荡器(qVCO)不被锁定，调制信号加到qVCO上，这样发射数据速率摆脱了锁相环环路带宽的限制，同时可以保持发射载频的稳定。
[0027]4、本发明提供的射频发射装置，采用频率预置技术不仅可以大大的缩短锁相环的锁定时间，而且可以减小输出负载电容不匹配对压控振荡器振荡频率的影响，提高了频率的准确度。
[0028]5、本发明提供的射频收发装置，其可变增益功率放大器是由功率驱动级和功率放大级构成。其功率驱动级采用AB类电路结构，功率放大级采用B类互补推挽式结构，该结构在满足功放线性要求的同时，降低了系统功耗。功率驱动级输入采用电感匹配，提高发射机增益，而且当无射频信号输入时，只有功率驱动级消耗功耗，降低发射功耗，提高发射效率。
[0029]6、本发明提供的射频发射装置特别适合应用于需要高速低功耗发射应用的无线通信领域中。

【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1为本发明提供的一种高速无线射频发射装置；
[0031]图2为本发明提供的频率预置模块13的电路图；
[0032]图3为本发明提供的双胞压控振荡器14的电路图；
[0033]图4是本发明提供的功率放大器16的电路结构图。

【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0035]图1示出了本发明提供的基于锁相环的高速无线射频发射装置的系统框图，该发射装置用于发射采用频移键控调制的数字基带信号。如图1所示，该射频发射装置包括:鉴频鉴相器10、电荷泵11、环路滤波器12、频率预置模块13、可重构双胞压控振荡器14、缓冲器15、功率放大器16、冗余模块17、可编程分频器18、双模分频器19、数字处理器20和非易失性存储器21。
[0036]其中，所述鉴频鉴相器10的第一输入端接收外部输入的参考信号fMf，第二输入端接收可编程分频器18的输出信号fdiv，第一输出端UP和第二输出端DN与电荷泵11的输入端连接。所述鉴频鉴相器10用于对输入的参考信号和可编程分频器18的输出信号fdiv的频率和相位进行比较，当参考信号fMf的频率大于可编程分频器18的输出信号fdiv的频率时，鉴频鉴相器10的第一输出端UP产生正脉冲，而第二输出端DN输出的信号为低电平。当参考信号fMf的频率小于可编程分频器18的输出信号fdiv的频率时，鉴频鉴相器10的第二输出端DN产生正脉冲,而第一输出端UP输出的信号为低电平。当参考信号fraf的频率等于可编程分频器18的输出信号fdiv频率且相位差为O时，第一输出端UP和和第二输出端DN输出的信号都为低电平。
[0037]电荷泵11的输入端与鉴频鉴相器10的第一输出端UP和第二输出端DN连接，输出端与环路滤波器12的输入端连接；所述电荷泵11受鉴频鉴相器10输出信号的控制，当鉴频鉴相器10的第一输出端UP产生正脉冲时，电荷泵11进行充电操作，其输出端产生充电电流。当鉴频鉴相器10的第二输出端DN产生正脉冲时，电荷泵11进行放电操作，其输出端产生放电电流。当鉴频鉴相器10的第一输出端UP和第二输出端DN都为低电平时，电荷泵11既不充电也不放电，其输出电流为O。
[0038]环路滤波器12的输入端与电荷泵11的输出端连接，输出端与频率预置模块13的输入端连接。所述环路滤波器12用于将电荷泵11的充放电电流转化成控制频率预置模块13的控制电压Va，当电荷泵11产生充电电流时，环路滤波器12输出端的控制电压Va增加。当电荷泵11产生放电电流时，环路滤波器12输出端的控制电压Va减小。当电荷泵11输出端既不产生充电电流也不产生放电电流时，环路滤波器12输出端控制电压Va保持恒定。其中，所述控制电压Va的变化直接影响所述双胞压控振荡器14的输出频率的变化，即在锁相环路中，所述Va增加时,导致所述控制电压Vc减小，Va减小时,所述Vc增加。
[0039]频率预置模块13的输入端与环路滤波器12的输出端Va和数字处理器20的第一输出端C[5:0]连接，用于接收环路滤波器12输出的模拟控制电压Va和数字处理器20输出的第一频率预置控制字C [5:0]，其输出端与可重构双胞压控振荡器14的输入端连接，其输出的控制电压Vc控制可重构双胞压控振荡器14的频率变化。频率预置模块13的输出端控制电压Vc由模拟控制端Va和数字控制端C[5:0]共同决定,也就是可重构双胞压控振荡器14的输出频率由模拟控制端Va和第一预置数字控制字C [5:0]共同决定。发射机在上电时，保持Va电压一定的情况下，对不同的第一频率预置控制字C[5:0]取值采样得到可重构双胞压控振荡器14对应的输出频率由此得出C[5:0]与可重构双胞压控振荡器14输出频率的对应关系，当锁相环频率需要跳变到目标频率时，通过数字处理器计算出目标频率对应的C[5:0]取值，然后直接加到频率预置模块13上，从而将可重构双胞压控振荡器14的输出频率置为目标频率，从而缩短锁相环锁定时间。
[0040]可重构双胞压控振荡器14的输入端Vc与频率预置模块13输出端、数字处理器20的第二输出端P [2:0]、外部电压VBl和发射端口 TX-DATA连接，输出端与缓冲器15的输入端连接。输入端Vc用于控制可重构双胞压控振荡器14中变容管电容值变化，从而控制其振荡频率变化。所述数字处理器20的第二输出端输出的第二频率预置控制字P[2:0]用于控制可重构双胞压控振荡器14中电容阵列变化，从而改变振荡器工作的频率。外部电压VBl用于控制可重构双胞压控振荡器14的工作模式，当VBl为低电平时，可重构双胞压控振荡器14工作在发射模式，用于发射数字调制信号；当VBl为高电平时，可重构双胞压控振荡器14工作在接收模式，等效为一个正交振荡器，输出正交载波。输入端TX-DATA用于在发射模式下将数字调制信号加到可重构双胞压控振荡器14上。
[0041]缓冲器15包含两个缓冲器150和151，第一缓冲器150的输入端与可重构双胞压控振荡器14中q振荡器的输出连接,其输出与功率放大器16连接,第二缓冲器151的输入端与可重构双胞压控振荡器14中i振荡器的输出连接，其输出与双模分频器19连接。缓冲器15用于隔离可重构双胞压控振荡器14与功率放大器16和双模分频器19。
[0042]功率放大器16的输入端与第一缓冲器150的输出端连接，输出端与天线连接；功率放大器16用于放大从第一缓冲器150输出的来自于可重构双胞压控振荡器14中q振荡器的振荡信号并通过天线发射；
[0043]冗余模块17连接在第二缓冲器151和双模分频器19的中间，其输入负载电容与功率放大器16的输入负载电容相等，这样使得缓冲器150与缓冲器151看到的负载电容一致，进而使得可重构双胞压控振荡器14中i振荡器和q振荡器看到的负载电容一致。
[0044]双模分频器19的输入端与第二缓冲器151输出端连接，用于将从第二缓冲器151收到的可重构双胞压控振荡器14中第一振荡器的振荡信号进行初次分频，并输出至可编程分频器18 ；
[0045]可编程分频器18的输入端与双模分频器19输出端连接，用于将双模分频器19的输出信号进一步分频，分频后的信号输出至鉴频鉴相器10和数字处理器20。输出到鉴频鉴相器10的信号用于与外部参考信号fMf的进行频率和相位比较，构成反馈环路。输出到数字处理器20的信号用于数字处理器的工作时钟。
[0046]数字处理器20的输入端与非易失性存储器21的输出端连接，并接收外部输入的编程配置数据，其输出端控制频率预置模块13，可重构双胞压控振荡器14，可编程分频器18，非易失性存储器21。数字处理器20在芯片上电时对双模分频器19的输出频率进行采样计算，得出可重构双胞压控振荡器14的振荡频率与第一预置数字控制字C[5:0]和第二频率预置控制字P[2:0]的对应关系，然后将不同振荡频率对应的第一频率预置控制字C[5:O]和第二频率预置控制字P[2:0]存储在非易失性存储器21中，用于在频率跳变时对频率预置模块13进行频率预置，也可以通过外部输入对C[5:0]和P[2:0]进行配置。所述频率预置控制字包括用于控制频率预置模块13中的电流源的第一频率预置控制字和控制可重构双胞压控振荡器14中的电容阵列的第二频率预置控制字，所述数字处理器20还产生数字信号控制可编程分频器18的分频比；所述频率预置控制字输出至非易失性存储器21进行存储；
[0047]非易失性存储器21的输入端、输出端与数字处理器16的输入、输出端连接；其用于存储所述数字处理器20计算得到的第一频率预置控制信号C [5:0]和第二频率预置控制信号 P [2:0]。
[0048]基于图1所述的一种高速无线射频发射装置系统框图，图2给出了本发明提供的频率预置模块13的电路图。如图2所示，频率预置模块13用于锁相环跳频时对压控振荡器频率进行预置，包括一个电阻Rl和多个MOS管MO、Ml、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、Mil、M12、M13、M14。MO的栅极与环路滤波器12输出的预置频率控制电压Va连接，MO源极与电源电压VDD连接，MO漏极与M14的栅极和电阻Rl —端连接，MOS管Ml、M2、M3、M4、M5、M6的栅极和源极分别与偏置电压Vb和电源电压VDD连接，其漏极分别与MOS管M7、M8、M9、M10、M11、M12的源极连接，MOS管M7、M8、M9、M10、M11、M12的栅极分别与数字控制信号C〈0>、C〈1>、C〈2>、C〈3>、C〈4>、C〈5>连接，其漏极与MO的漏极、M14的栅极和电阻Rl —端连接，M14的漏极与地连接，源极与M13的漏极连接，M13的栅极和源极分别与偏置电压Vb和电源电压VDD连接。MOS管Ml、M2、M3、M4、M5、M6构成一组数字控制电流源，MOS管M7、M8、M9、M10、M11、M12为控制电流源是否流向电阻R的开关，MOS管Ml、M2、M3、M4、M5、M6的宽长比按2的指数级增加，因此这一组数字控制电流源的电流大小按2的指数级增加。数字控制电流源的输出电流都将通过电阻Rl转变为电压，晶体管M13和M14构成源极跟随器，用于将电阻R上的电压缓冲输出到Vc，Vc用来控制可重构双胞压控振荡器14的振荡频率。当芯片上电时，数字处理器20控制开关LS〈0>关闭，LS〈1>打开，频率预置模块13控制电压Va接到偏置电压VDD/2上，由数字处理器20对双胞振荡器14输出频率进行采样，这样就能得出在控制电压Va为电源电压一半(VDD/2)时，不同的压控振荡器振荡频率与频率预置模块13控制字C[5:0]和可重构双胞压控振荡器14控制字之间的对应关系。用于在频率跳变时，直接通过对C[5:0]和P[2:0]进行预置，从而将振荡器频率预置在与目标频率接近的频率上。采样得到的不同频率下对应的C[5:0]和P[2:0]存储在非易失性存储器21中，然后由数字处理器20控制开关LS〈0>打开，LS〈0>关闭，锁相环进入闭环模式。，当锁相环需要从当前振荡频率跳变到目标频率时，数字处理器模块20通过线性插值算法计算出目标频率所对应的控制字C [5:0]和P [2:0]的值，然后将C [5:0]输出到频率预置模块13，将P [2:0]输出到可重构双胞压控振荡器14，从而将可重构双胞压控振荡器14频率预置到一个接近目标频率的值，然后由环路控制电压完成精细锁定。这样可以大大缩短锁相环的锁定时间。
[0049]基于图1所述的一种高速无线射频发射装置系统框图，图3给出了本发明提供的双胞压控振荡器14的电路图。如图3所示，所述双胞压控振荡器14具体包括:两个独立且相同的压控振荡器i振荡器410和q振荡器411，以及两个耦合支路i耦合支路412和q耦合支路413。所述双胞压控振荡器14具有两种工作模式:接收模式和发射模式，在接收模式时，i振荡器410和q振荡器411处于耦合状态，这时候可重构双胞压控振荡器14等效为一个正交振荡器，可以用于产生接收机所需的正交载波。在发射模式时，i振荡器410和q振荡器411解除耦合，独立振荡，i振荡器锁相环锁定，而q振荡器不被锁定，将要发送的数字调制信号加到q振荡器上，用于产生频率调制信号，这样发射数据速率摆脱了锁相环环路带宽的限制，i振荡器的振荡频率被锁相环锁定保持稳定，而由于i振荡器和q振荡器控制电压Vc相同，q振荡器的振荡频率将与i振荡器的振荡频率保持一致，因此在发射数据的同时可以保持发射载频的稳定。
[0050]具体地，偏置电压VB3、控制字P[2:0]和控制电压Vc与i振荡器和q振荡器的输入连接，i振荡器410的输出端口 I+和1-与i耦合支路412与q耦合支路413连接，q振荡器411的输出端口 Q+和Q-与q耦合支路413和i耦合支路412连接。i耦合支路412由电阻R11、电容C11，1?5管机1、]?12、]\113、]\114、]\115、]\116组成。Mll源极和M12源极与电源电压VDD连接，Mll栅极和M12栅极与偏置电压VBl连接，Mll漏极和M12漏极分别与M13源极和M14源极连接，电阻Rll和电容Cll并联，一端与Mll漏极连接，一端与M12漏极连接，M13栅极和M14栅极分别与q振荡器411输出端Q-和输出端Q+连接，M13漏极和M14漏极分别与M15源极和M16源极连接，M15栅极和M16栅极与偏置电压VB2连接，M15漏极和M16漏极分别与i振荡器410的输出端I+和输出端1-连接。q耦合支路413由电阻R21、电容C21，MOS管M21、M22、M23、M24、M25、M26组成。M21源极和M22源极与电源电压VDD连接，M21栅极和M22栅极与偏置电压VBl连接，M21漏极和M22漏极分别与M23源极和M24源极连接，电阻R21和电容C21并联，一端与M21漏极连接，一端与M22漏极连接，M23栅极和M24栅极分别与i振荡器410输出端I+和输出端1-连接，M23漏极和M24漏极分别与M25源极和M26源极连接，M25栅极和M26栅极与偏置电压VB2连接，M25漏极和M26漏极分别与q振荡器411的输出端Q+和输出端Q-连接。i振荡器和q振荡器是两个结构相同的交叉耦合负阻LC压控振荡器，它们受同一个控制电压Vc控制。LC压控振荡器采用交叉耦合负阻技术，并且采用了一个3比特的数字控制电容阵列以扩大压控振荡器的调谐范围。可重构双胞压控振荡器14有两种工作模式:接收模式和发射模式。这两种工作模式的切换是靠切换偏置电压VBl来实现的。
[0051]在可重构双胞压控振荡器14处于接收模式时，偏置电压VBl接一个固定偏压，耦合支路电流源(M11、M12、M21、M22)打开，这时候i振荡器和q振荡器依靠耦合支路相互耦合，可以等效为一个正交振荡器，因此i振荡器的输出和q振荡器的输出信号频率相同，但是相位正交。耦合路径上的并联电阻电容(R11-C11和R22-C22)用来避免正交压控振荡器中存在双模振荡效应。
[0052]在可重构双胞压控振荡器14处于发射模式时，偏置电压VBl接电源电压，耦合支路电流源(M11、M12、M21、M22)关闭，这时i振荡器和q振荡器不再等效为一个正交振荡器，即i振荡器和q振荡器解除耦合，i振荡器和q振荡器处于独立振荡状态，i振荡器的输出I+和1-经过缓冲器15接入锁相环中，q振荡器的输出Q+和Q-经过缓冲器15后接到功率放大器16上，由于i振荡器和q振荡器受到同样的振荡频率控制电压Vc控制，q振荡器的振荡频率将跟随i振荡器的振荡频率，将发射的基带数据加到q振荡器的VB3端口上，这样发射的数据速率将摆脱锁相环环路带宽的限制，而且发射的载频将保持稳定。现有的基于锁相环的发射机主要有四种实现方式:闭环分频器调制发射、闭环压控振荡器调制发射、两点调制发射和开环压控振荡器调制发射。
[0053]闭环分频器调制发射结构的发射数据速率受限于锁相环的环路带宽，因此难以达到比较高的发射数据速率。闭环压控振荡器调制发射结构的缺点是发射数据的低频成分会被损失失真。两点调制结构结合了闭环分频器调制发射和闭环压控振荡器调制发射的优点，同时避免了各自的缺点，但是增益和相位的不匹配会影响发射信号的质量，设计复杂且消耗功耗较大。开环压控振荡器调制发射结构的发射载波容易受到泄露电流和外界噪声干扰的影响，另外这种结构不适用于连续调制发射，因此传输的数据量受到了限制。
[0054]本发明提出的锁相环发射机采用基于双胞压控振荡器结构，在发射时发射载波能够保持稳定，避免了开环压控振荡器调制发射存在的频率漂移问题，同时又可以实现比较高的数据发射速率，避免了闭环分频器调制发射存在的发射速率受限于锁相环环路带宽的问题。
[0055]基于图1所述的一种高速无线射频发射装置系统框图，图4给出了本发明提供的功率放大器16的电路图。如图4所示，所述功率放大器16由驱动级电路610和输出级电路611构成，其用于发射q振荡器产生的射频调制信号。其中驱动级610由电容Cin、Cp，电感LI，电阻Rl，MOS管Ml、M2、M3、M4组成。电容Cin —端接射频信号RFin，一端与MOS管Ml的栅极相连，电阻Rl —端与偏置电压VB连接，一端与Ml栅极连接，电容Cp —端与Ml栅极连接，一端与MOS管M4漏极连接，MOS管Ml源极与地连接，漏极与MOS管M2源极连接，MOS管M2漏极与电感LI和MOS管M3漏极连接，M2的栅极与电源VDD连接，电感LI 一端与电源VDD连接，一端与M2漏极连接，M3漏极与M2漏极连接，M3栅极与开关信号SWl连接，M4漏极与电容Cp —端连接，M4源极与M2漏极连接，M4的栅极与开关信号SWO连接。输出级611由电容Cl、C2和C3，电阻R2和R3，MOS管M5和M6组成，电容Cl 一端与C2连接，一端与M5栅极连接，电容C2另一端与M6栅极连接，电阻R2 —端与偏置电压VBP连接，一端与M5栅极连接，电阻R3 —端与偏置电压VBN连接，一端与M6栅极连接，M6源极与地连接，M6漏极与M5漏极连接，M5源极与电源电压VDD连接，电容C3 —端与M5漏极和M6漏极连接，一端与输出端RFout连接。
[0056]功率放大器16的驱动级电路610用于对射频信号进行初次放大，提供高的电压信号摆幅，输出级电路611用于驱动片外的50Ω天线负载。开关SWO和SWl用于实现三档增益控制(高增益、中等增益和低增益)，可以提供20dB的增益控制范围。当SWO和SWl为高电平时，功率放大器16处于高增益模式；当当SWO为高电平，Sffl为低电平时，功率放大器16处于中等增益模式；当当SWO为低电平，Sffl为高电平时，功率放大器16处于低增益模式。输出级611的MOS管M5和M6通过设置偏置电压VBP和VBN工作在亚阈值点，以减小静态电流消耗，提高功率放大器的效率。
[0057]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种无线射频发射装置，其包括:鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和双胞压控振荡器； 其中，所述双胞压控振荡器包括结构相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，其中，当所述双胞压控振荡器处于接收模式时，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器相互耦合，形成正交压控振荡器，所述正交压控振荡器与所述鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器构成锁相环路，产生接收信息用的正交载波；当所述双胞压控振荡器处于发射模式时，所述第一压控振荡器与所述鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器构成锁相环路，所述第二压控振荡器用于对发射数据进行频率调制。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述双胞压控振荡器还包括:第一耦合支路和第二耦合支路，其中，所述第一压控振荡器的输出端分别与所述第一耦合支路和第二耦合支路的输入端连接，所述第二压控振荡器的输出端分别与所述第一耦合支路和第二耦合支路的输入端连接。
3.如权利要求2所述的装置，其中，当所述第一耦合支路和第二耦合支路加电流后，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器通过所述第一耦合支路和第二耦合支路进行耦合形成正交压控振荡器，所述双胞压控振荡器切换至接收模式； 当断开第一耦合支路和第二耦合支路的电流后，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器解耦合，所述双胞压控振荡器切换至发射模式。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率受第一频率控制信号的控制。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述鉴频鉴相器、电荷泵和环路滤波器根据所述双胞压控振荡器的输出频率的反馈值调节所述第一频率控制信号。
6.如权利要求4所述的装置，其还包括: 频率预置模块，其用于所述锁相环在跳频时对所述双胞压控振荡器频率进行预置。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述频率预置模块根据第一频率预置控制字改变所述第一频率控制信号。
8.如权利要求4所述的装置，其中，所述第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率还受第二频率预置控制字的控制。
9.如权利要求7或8所述的装置，其中，所述第一频率预置控制字和第二频率预置控制字是根据所述双胞压控振荡器所要跳变到的目标频率预先设置的。
10.如权利要求9所述的装置，其还包括:数字处理器，其在上电时对所述双胞压控振荡器的输出频率进行采样，以得到所述双胞压控振荡器的输出频率与所述第一频率预置控制字和第二频率预置控制字的对应关系。
【文档编号】H03L7/099GK104135276SQ201410293624
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】陈晶晶, 吴南健, 王海永, 刘威扬, 冯鹏 申请人:中国科学院半导体研究所