[發明專利]混頻器

有效

• 申請號: 200910033233.0
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101610067A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 吳建輝;陳超;李紅;張萌;吉新村;李闖;王昊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03D7/00
• 分類號: H03D7/00;H03D7/14;H04B1/16;H03D3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一應用于射頻接收芯片中的混頻器，尤其涉及一種應用于FM、VHF及UHF信號的接收的混頻器。

背景技術

無線接收機前端主要作用是對信號進行頻率變換，接收機模擬前端將接收到的射頻信號無失真地轉換為低頻信號，而這一頻率轉換功能的具體實施者就是混頻器。混頻器是銜接射頻前端和基帶的紐帶，混頻器之前是射頻濾波器、低噪放等射頻前端模塊，后面是中頻濾波器、可變增益放大器等模塊。由于基帶模塊可以采用基于運放的反饋電路構建，通常可以達到很高的線性度。射頻模塊因為穩定性和頻率特性很少可以采用基于運放或反饋的結構，對射頻模塊的線性度進行大幅度提高始終是個棘手的問題。因此整個數據鏈路的線性度主要被射頻前端限制了。而混頻器位于射頻前端最后一級，根據線性度級聯原理，后級模塊的線性度對整個級聯系統的影響最大。因此混頻器的線性度對整個接收機的影響最大。盡量提高混頻器的線性度是保障整個接收機所需的線性度指標的前提。

由于集成電路制造工藝不斷朝著深亞微米、低電源電壓供電方向發展。晶體管尺寸和供電電壓都在按一定的倍數減小。而晶體管的閾值電壓卻沒有明顯的降低，這就導致了在現在乃至將來的射頻和模擬集成電路設計中將面臨著嚴重的電壓裕度不足的問題，唯一的解決途徑就是盡量減少從電源到地層疊的晶體管數目。

一種相關技術的混頻器的設計大多采用吉爾伯特單元，這種混頻器由于其比較均衡的性能，近數十年來一直成為混頻器設計的經典結構被廣為使用。但是吉爾伯特單元因為從電源到地疊加了超過4層MOS管或電阻、很難適應深亞微米工藝的發展方向。

為解決這種問題，設計人員開始傾向于使用折疊式混頻器。如圖1所示，折疊式混頻器由跨導放大級和混頻器級聯構成。將雙平衡混頻器折疊到跨導級的一邊。這樣做的優點在于從電源到低疊加的MOS管數目不超過3個，解決了低電源電壓對電路工作狀態的限制。但是，折疊式混頻器的混頻級其實可以看成是一種共柵放大器(因為折疊式結構并不能保證所有的放大電流都流過開關級，開關級不能起到傳統混頻器純粹的電流換向功能)，共柵放大器線性度通常十分有限，而要提高線性度則必須加大偏置電流即流過開關級的電流。這樣不但增加了功耗而且惡化了輸出閃爍噪聲。此外，共柵放大器的柵電壓就是本振信號。由于本振信號是高頻方波信號，其波形往往具有不穩定、波動的特點。進一步限制了折疊式混頻器的線性度。

因此，實有必要對相關技術的混頻器進行改良。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提供一種具有高線性度和低功耗的混頻器。

技術方案：本發明的目的是這樣實現的：一種混頻器，其中，所述的混頻器包含有混頻級和緩沖放大濾波級兩級級聯，所述混頻級包括混頻主體電路，所述緩沖放大濾波級電路的結構為一基于運放的低通濾波器，

所述混頻主體電路包括：

第一電流源、第二電流源、第一射頻輸入NMOS管、第二射頻輸入NMOS管、第三射頻輸入NMOS管、第四射頻輸入NMOS管和第一開關級NMOS管、第二開關級NMOS管、第三開關級NMOS管和第四開關級NMOS管；

所述第一電流源的一端接地，另一端分別接第一射頻輸入NMOS管和第三射頻輸入NMOS管的源極，所述第二電流源的一端亦接地，另一端分別接第二射頻輸入NMOS管和第四射頻輸入NMOS管的源極；

所述第一開關級NMOS管和第二開關級NMOS管的漏極接VDD，其源極分別接到第一射頻輸入NMOS管和第二射頻輸入NMOS管的漏極，第一開關級NMOS管M5柵極接正向的本振信號；第二開關級NMOS管M6的柵極接反相的本振信號；

所述第三開關級NMOS管和第四開關級NMOS管的漏極亦接VDD，其源極分別接到第三射頻輸入NMOS管和第四射頻輸入NMOS管的漏極，第三開關級NMOS管柵極接反相的本振信號；

正向的射頻信號接第一射頻輸入NMOS管和第二射頻輸入NMOS管的柵極，反相的射頻信號接第三射頻輸入NMOS管和第四射頻輸入NMOS管的柵極。

優選的，所述緩沖放大濾波級電路由差分輸出運算放大器、與差分輸出運算放大器的正向輸入端相連的第一電阻、一端連接于差分輸出運算放大器的正向輸入端，另一端與差分輸出運算放大器的輸出端相連并與第二電阻并聯的第一電容、一端連接于差分輸出運算放大器的正向輸入端，另一端與差分輸出運算放大器的輸出端相連并與第一電容并聯的第二電阻、與差分輸出運算放大器的反向輸入端相連的第三電阻、一端連接于差分輸出運算放大器的正向輸入端，另一端與差分輸出運算放大器的反向輸入端相連并與第四電阻并聯的第二電容。