[發明專利]一種混頻器

無效

• 申請號: 201110458224.3
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102522955A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王劍;吳毅強;徐建;唐路;王志功
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03D7/14
• 分類號: H03D7/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種射頻前端集成電路中的混頻器，尤其涉及一種基于DMGTR結構的折疊式正交混頻器，屬于混頻器技術領域。

背景技術

傳統的混頻器一般采用吉爾伯特(Gilbert)單元的雙平衡結構，如圖1所示，雖然這種混頻器結構具有各端口隔離度高、對電源電壓和環境噪聲敏感度小等優點，但是Gilbert單元由于偏置管、跨導管和開關管的堆疊及負載的壓降，在低電源電壓下很難保證所有晶體管都工作在希望的飽和區。另外，為提高電路的轉換增益，需要增大跨導級的偏置電流，而偏置電流的增大將導致負載上的壓降增大，從而壓縮了開關對和跨導級的電壓空間，降低了電路的線性度。

線性度是混頻器最重要的技術指標，一般提高線性度的方法是增大晶體管的過驅動電壓，但在電流不變的情況下，這樣會降低晶體管的跨導，從而導致增益下降，噪聲增大。

如圖2所示的混頻器，即使采用了DMGTR(Differential?Multiple?Gate?Transistors，差分多柵晶體管)結構，線性度可以大大提高，但其仍然將晶體管堆疊，由于要使堆疊的晶體管全都偏置在希望的飽和區(偽差分對除外)，所以RL的值不能過大，否則電阻壓降過大會導致電壓空間不滿足偏置晶體管在飽和區的要求，而混頻器的增益與RL成正比，所以這種混頻器結構不能獲得很高的增益，其對后級電路噪聲的抑制作用有限。

發明內容

本發明針對現有混頻器技術存在的不足，而提出一種基于DMGTR結構的折疊式正交混頻器。

該混頻器包括跨導級、開關級和負載級，所述跨導級采用DMGTR結構；所述開關級是由折疊式的兩個吉爾伯特單元構成，第一吉爾伯特單元作為信號的同相通路，第二吉爾伯特單元作為信號的正交通路，兩個吉爾伯特單元均連接跨導級的輸出端；所述負載級包括兩個子負載級，每個吉爾伯特單元的輸出端連接一個子負載級。

所述DMGTR結構是由全差分對跨導和偽差分對跨導組成。

所述子負載級是由兩個電阻構成。

技術效果：

1、跨導級采用DMGTR結構，大大提高了混頻器的線性度。

2、開關級采用折疊式結構，使混頻器能夠獲得較高的轉換增益，提高了對后級電路噪聲的抑制效果。

3、折疊的開關對與輸入管相對獨立，降低了電壓裕度的要求。

附圖說明

圖1為傳統混頻器的電路結構圖。

圖2為DMGTR結構的非折疊式混頻器電路結構圖。

圖3為FDT電路結構圖。

圖4為PDT電路結構圖。

圖5為本發明混頻器的電路結構圖。

圖6為本發明混頻器的仿真電路原理圖。

圖7為本發明混頻器線性度指標的仿真結果圖。

圖8為本發明混頻器轉換增益的仿真結果圖。

具體實施方式

下面對本發明作進一步說明。

本發明混頻器的電路結構如圖5所示，包括跨導級、開關級和負載級。所述跨導級采用由全差分對跨導(FDT：Fully?Differential?Transconductance)和偽差分對跨導(PDT：Pseudo?Differential?Transconductance)組成DMGTR結構，FDT電路結構如圖3所示，PDT電路結構如圖4所示，在圖5中，M1和M2組成FDT，M13相當于電流源，M3和M4組成PDT；所述開關級是由折疊式的兩個吉爾伯特單元構成，在圖5中，由M5～M8構成的第一吉爾伯特單元作為信號的同相通路，由M9～M12構成的第二吉爾伯特單元作為信號的正交通路，兩個吉爾伯特單元均連接跨導級的輸出端；所述負載級包括兩個子負載級，在圖5中，第一吉爾伯特單元的輸出端連接由電阻R3、R4構成的第一子負載級，第二吉爾伯特單元的輸出端連接由電阻R5、R6構成的第二子負載級。

在圖5中，跨導級中的FDT和PDT作為兩個輸入管接進射頻信號RF+和RF-，開關級中的第一吉爾伯特單元(同相通路)接進同相本振信號ILO_P和ILO_N，第二吉爾伯特單元(正交通路)接進正交本振信號QLO_P和QLO_N，負載級作為混頻器的輸出，第一子負載級輸出同相(I路)中頻信號IIF_P和IIF_N，第二子負載級輸出正交(Q路)中頻信號QIF_P和QIF_N。