[發明專利]無源混頻器

有效

• 申請號: 200910077600.7
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號: CN101483408A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 馬欣龍;王文申
• 申請（專利權）人: 北京朗波芯微技術有限公司
• 主分類號: H03D7/16
• 分類號: H03D7/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余 剛

技術領域

本發明涉及集成電路領域，具體而言，涉及一種無源混頻器。

背景技術

混頻器是半導體集成電路中的重要模塊。一般混頻器由某一特定頻率的本振(Local?Oscillation)信號驅動，通過輸入信號與本振信號相乘，產生包含輸入信號頻率與本振信號一次諧波頻率和本振信號高次諧波頻率之和，以及輸入信號頻率與本振信號一次諧波頻率和本振信號高次諧波頻率之差的頻率分量的輸出信號。通常只有輸入信號與本振一次諧波(我們稱之為基波)相組合的頻率分量是我們想要的有用信號，其他高次諧波分量屬于諧波干擾。由于諧波干擾的存在，混頻器在將有用信號變頻的同時，也會將那些落在本振諧波分量變頻范圍內的干擾信號疊加到有用信號上，從而惡化輸出信號質量。因此在混頻器設計中諧波干擾抑制是一個重要課題。

模擬集成電路中常用的混頻器形式包括有源混頻器和無源混頻器。無源混頻器相比于有源混頻器具有結構簡單，線性度高，噪聲特性好等優點。隨著半導體工藝向深亞微米級發展，無源混頻器的優勢更加明顯，因此得到越來越普遍的應用。

圖1示出了傳統差分無源混頻器結構圖，它由輸入電阻、開關轉換電路和電流-電壓轉換器組成。其中輸入電阻由R1、R2組成，連接混頻器輸入端與開關轉換電路；開關轉換電路由NMOS晶體管M1、M2、M3和M4組成。其中M1和M2、M3和M4的源極彼此連接，M1和M3、M2和M4的漏極兩兩相連，組成“吉爾伯特”結構；電流-電壓轉換器連接開關轉換電路與混頻器輸出。工作時，輸入電壓信號由混頻器輸入端進入，經過輸入電阻轉換為電流信號，開關管M1、M2、M3和M4受差分本振信號VLOP、VLON驅動，將電流信號變頻到輸出頻率，最后由電流-電壓轉換器重新轉為電壓信號輸出。

由于無源混頻器開關管M1-M4完全工作在開/關狀態，因此可以使用方波本振信號驅動。采用方波本振信號可以簡化本振驅動電路的設計，在深亞微米工藝設計中具有優勢。

圖2示出了圖1中混頻器轉換增益為1時的時域轉換波形圖。不失一般性地，假設圖1中混頻器的轉換增益為1，則其時域轉換波形如圖2所示。圖2中虛線表示理想正弦轉換波形，實線表示方波本振驅動下的實際轉換波形。

圖3示出了圖2經拉普拉斯變換得到的轉換增益在頻域的波形圖。在圖3中，傳統無源混頻器在本振基波轉換增益之外存在奇次諧波轉換增益。一般靠近本振基頻的諧波成分對于系統的影響最為顯著，因此我們通常只關心三倍、五倍諧波干擾。由計算可知，圖1所示傳統無源混頻器基波轉換增益-0.91dB，三倍、五倍諧波轉換增益分別為-10.45dB、-14.89dB。由于諧波轉換增益同基波轉換增益非常接近，當諧波轉換頻帶內存在強的干擾信號時，輸出有用信號很可能被諧波干擾信號所淹沒，致使系統無法工作。

在實現本發明過程中，發明人發現現有技術中無源混頻器存在諧波干擾過大的問題，導致輸出有用信號很可能被諧波干擾信號所淹沒，致使系統無法工作。

發明內容

本發明旨在提供一種無源混頻器，能夠解決現有技術中無源混頻器存在諧波干擾過大，導致輸出有用信號很可能被諧波干擾信號所淹沒，致使系統無法工作的問題。

在本發明的實施例中，提供了一種無源混頻器，包括：輸入電阻電路，其包括串聯的第一電阻和第二電阻、以及開關管，其中，開關管的源極和漏極分別跨接在第一電阻的兩端，開關管的柵極接入本振信號VLOO，其源極接入電壓信號VIN；開關轉換電路，用于把由輸入電阻電路在VLOO控制下轉換VIN所流出的電流信號變頻到輸出頻率上；電流-電壓轉換電路，用于將變頻后的電流信號轉換為電壓信號輸出。

上述實施例通過在輸入電阻支路中采用開關管，可以有效的消除諧波干擾，克服了現有技術中無源混頻器存在諧波干擾過大，導致輸出有用信號很可能被諧波干擾信號所淹沒，致使系統無法工作的問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了傳統差分無源混頻器結構圖；

圖2示出了圖1中混頻器轉換增益為1時的時域轉換波形圖；

圖3示出了圖2經拉普拉斯變換得到的轉換增益在頻域的波形圖；

圖4示出了根據本發明的一個實施例的無源混頻器結構圖；

圖5示出了根據本發明的一個實施例的無源混頻器結構圖；

圖6示出了根據本發明的一個實施例的無源混頻器結構圖；

圖7示出了根據本發明的一個實施例的本振信號VLOP、本振信號VLON、本振信號VLOPO和本振信號VLONO的波形圖；