A SAW-Less Tunable RF Front End for FDD and IBFD Combining an Electrical-Balance Duplexer and a Switched-LC N-Path LNA
A SAW-Less Tunable RF Front End for FDD and IBFD Combining an Electrical-Balance Duplexer and a Switched-LC N-Path LNA
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用于 FDD 和 IBFD 的无 SAW 可调谐 RF 前端，结合电平衡双工器和开关 LC N 路径 LNA
DOI：
10.1109/jssc.2018.2791477
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发表时间：
2018
影响因子：
5.4
通讯作者：
J. Craninckx
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gengzhen Qi;B. van Liempd;Pui;R. Martins;J. Craninckx
本文提出了一种无表面声波 (SAW) 可调谐射频前端 (RF-FE)，该前端使用集成了开关 LC N 路径低噪声放大器 (LNA) 的电平衡双工器 (EBD)。 EBD 通过动态优化混合变压器的平衡来消除 RX 频率下的发送器-接收器 (TX-RX) 泄漏，从而实现带内全双工 (IBFD) 操作。基于跨导器的 LNA 与开关 LC N 路径网络并联，创建输入和输出陷波，以抑制频分双工 (FDD) 操作的 TX 泄漏。 LNA 的信号处理能力通过最佳开关偏置得到增强。 RF-FE 采用 0.18-<inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$\mu \text{m}$ </tex-math></inline-formula> SOI CMOS 制造，在 TX 和 RX 频率下提供从 TX 端口到 LNA 输出的 >50dB 可调谐抑制，适用于 0.7 至 1 GHz 的所有 3GPP 频段（即 FDD 情况）。它是首款包含 LNA 的可调谐 RF-FE，当在天线上应用全双工间隔干扰器时（FDD 情况），可在 +20 dBm TX 功率下实现 +70 dBm TX 路径 IIP<sub>3</sub> 和 <−100 dBm IM<sub>3</sub>。它也是第一个能够处理 >+30-dBm 带内 TX 功率，同时消除 >50 dB 的自干扰（即 IBFD 情况）。 RF-FE 在 1 GHz 时功耗为 62.5 mW，具有 11.7 dB RX 级联 NF、3.6 dB TX 插入损耗和 9.62 mm<sup>2</sup> 有效面积。
This paper proposes a surface-acoustic wave (SAW)-less tunable RF front end (RF-FE) using an electrical-balance duplexer (EBD) integrated with a switched-LC N-path low-noise amplifier (LNA). The EBD cancels the transmitter–receiver (TX–RX) leakage at the RX frequency by dynamically optimizing the balance of a hybrid transformer, which enables in-band full-duplex (IBFD) operation. A transconductor-based LNA in parallel with a switched-LC N-path network creates input and output notches to reject TX leakage for frequency-division duplexing (FDD) operation. The LNA’s signal-handling capability is enhanced via optimum switch biasing. Fabricated in 0.18-<inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$\mu \text{m}$ </tex-math></inline-formula> SOI CMOS, the RF-FE offers >50-dB tunable rejection from the TX port to LNA output at both TX and RX frequencies, for all 3GPP bands from 0.7 to 1 GHz (i.e., FDD case). It is the first tunable RF-FE including an LNA that achieves +70-dBm TX-path IIP<sub>3</sub>, and <−100-dBm IM<sub>3</sub> at +20-dBm TX power when a full-duplex spaced jammer is applied at the antenna (FDD case). It is also the first to handle >+30-dBm in-band TX power while cancelling the self-interference by >50 dB (i.e., IBFD case). The RF-FE consumes 62.5 mW at 1 GHz with 11.7-dB RX cascaded NF, 3.6-dB TX insertion loss, and 9.62 mm<sup>2</sup> active area.