[發明專利]次諧波混頻器及具備該混頻器的下轉換器

有效

• 申請號: 200710001500.7
• 申請日: 2007-01-11
• 公開（公告）號: CN101110568A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 張仁忠;許家榮;呂學士;陳筱青;林子超
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司;呂學士
• 主分類號: H03D7/14
• 分類號: H03D7/14;H03D7/18;H03D7/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 呂曉章;李曉舒

技術領域

本發明涉及一種混頻器，且特別涉及一種使用折迭式電感電容迭接的次諧波混頻器。

背景技術

直接降頻接收器(direct-conversion?receiver或homodyne?receiver)在架構上采用一次的降頻動作，直接將射頻信號降至基頻信號，因此又稱為零中頻接收器(zero-IF?receiver)。此種接收器所產生的多相位本地振蕩信號的振蕩頻率，與射頻信號的振蕩頻率非常接近，因此不僅避免了鏡像噪聲(image?noise)的干擾，且伴隨鏡像噪聲干擾的消失，射頻信號與多相位本地振蕩信號進行混頻之前就不需預置一鏡像抑制濾波器(image?rejectionfilter)。如此一來，相較于其它接收器架構-例如差外差接收器(superheterodyne?receiver)，直接降頻接收器具有架構簡單、單芯片化等優點，而逐漸地在現今的收發器(transceiver)中嶄露頭角。

直接降頻接收器雖具有單芯片化等優點，但其架構仍存在一些缺點必須去克服。其中，流偏移(DC?offset)為其衍生的問題之一。直流偏移的產生主要是由于混頻器(mixer)和低噪聲放大器(low?noise?amplifier，簡稱LNA)的輸入端(在此統稱為射頻信號的輸入端)，與混頻器接收多相位本地振蕩信號的輸入端的隔絕度(isolation)并非無限大，因此當多相位本地振蕩信號經由穿隧(feedthrough)效應，出現在射頻信號的輸入端時，將和原本的多相位本地振蕩信號進行自我混頻(self-mixing)進而形成直流偏移。此外，偶次階失真(even-order?distortion)也是一個值得注意的問題，因為直接降頻接收器進行混頻之前不具有鏡像抑制濾波器，因此伴隨在射頻信號附近的干擾信號，經由非線性電路所產生的偶次階失真，也會經由穿隧效應而直接傳送到混頻器的輸出，進而影響真正想接收的射頻信號。

為了解決上述問題，直接降頻接收器采用如圖1所示的傳統次諧波混頻器(sub-harmonic?mixer，簡稱SHM)，來提供良好的隔絕度給多相位本地振蕩信號與射頻信號的輸入端。傳統次諧波混頻器是由如圖2所示的吉爾伯特混頻器(Gilbert?mixer)衍生而來的。繼續參照圖1與圖2，其中，相位本地振蕩信號L01包括相移量分別為0°、90°、180°、270°的本地振蕩信號L01_0°-01_270°，而多相位本地振蕩信號L02則包括相移量分別為0°與180°的本地振蕩信號L02_0°與L02_180°。吉爾伯特混頻器中的每一個N型晶體管MN9-N12，若分別以兩個相互并聯的N型晶體管取代，并將提供給吉爾伯特混頻器的多相位本地振蕩信號L02的振蕩頻率，降低至原本振蕩頻率的0.5倍，以形成由相互并聯的NMOS晶體管所接收的多相位本地振蕩信號L01，將可演變成如圖1所示的傳統次諧波混頻器。例如MN9由MN1與MN2取代，且MN1與MN2接收相差為180°的本地振蕩信號L01_0°與L01_180°的振蕩頻率，是MN9所接收的本地振蕩信號L02_0°的2倍。如此一來，采用傳統次諧波混頻器的直接降頻接收器，不僅可以將多相位本地振蕩信號的振蕩頻率操作在0.5倍的射頻信號的振蕩頻率，且還可保有吉爾伯特混頻器所具有的良好隔絕度。

然而，上述的傳統次諧波混頻器在實際的芯片化過程中，往往會因工藝技術所造成的組件不匹配，進而造成電路在不對稱的情況下，影響傳統次諧波混頻器所能提供的隔絕度。因此，如何利用原有的電路架構來提高傳統次諧波混頻器輸入端的隔絕度，以降低多相位本地振蕩信號的泄漏(leakage)信號，與干擾信號在射頻信號輸入端所造成的偶次階失真，已是直接降頻接收器在應用上所面臨的最大隱憂。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是在提供一種次諧波混頻器，利用諧振電路將泄漏信號導向至第一電壓或第二電壓的方式，讓次諧波混頻器具有良好的隔絕度，進而解決使用次諧波混頻器的直接降頻接收器在應用上，所面臨的直流偏移與偶次階失真的問題。

本發明的另一目的是提供一種下轉換器，利用次諧波混頻器所具有的良好隔絕度，減少泄漏信號所造成自我混頻與偶次階失真，進而提升使用下轉換器的工作特性。