[發明專利]一種跨導級線性度提高電路及應用其的混頻器電路

在審

• 申請號: 201410652992.6
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104348419A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 武振宇;黃水龍;張海英
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H03D7/16
• 分類號: H03D7/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種跨導級線性度提高電路及應用其的混頻器電路。

背景技術

隨著無線通訊的發展，各種模式各種標準共存，帶來了不同通訊系統之間的干擾；在同一種通訊系統內，輸入信號也存在較大的變化。這就對系統的動態范圍提出了要求。動態范圍的下限由噪聲確定，而上限由大輸入信號引起的非線性確定。

在接收機系統中，LNA、Mixer以及濾波器等電路中，廣泛使用了跨導級進行V-I轉換。提高跨導級的線性度對于整個接收機的線性度提升具有非常重要的意義。

以混頻器為例，線性度決定了混頻器能處理的最大信號強度。三階交調點是衡量混頻器線性度性能的一個重要參數。如果混頻器存在奇數階非線性，相鄰的兩個干擾信號，會產生三階交調積成分，疊加在有用信號上，造成干擾。當混頻器的負載是線性負載時，混頻器的線性度與跨導級和開關對有關。跨導級的線性度限制了混頻器最高能達到的線性度性能。

已有多篇文獻對混頻器的線性度進行研究。Shengchang?Gao等人采用通常的源極負反饋來提高混頻器跨導級的線性度，但會造成增益和噪聲系數的惡化，存在艱難的折衷。作為源簡并元件的電阻會引入熱噪聲，而采用電容或者電感又會帶來穩定性問題，并增大版圖面積；洪琪等人采用分段線性近似技術來提高混頻器的線性度，IIP3提高了不足2dBm，功耗卻幾乎增大到3倍，代價高昂；Shoji?Otaka等人采用三階交調積消除技術，在主混頻器的基礎上再增加一個子混頻器，使它們的三階交調積疊加后可以互相抵消，顯著提高了混頻器的三階交調性能，但子混頻器的加入會增加混頻器的功耗和噪聲。

綜上所述，已有技術的高線性度混頻器電路存在各種較嚴重的缺陷：版圖面積較大、增益下降、噪聲增大、功耗增大等。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種跨導級線性度提高電路及應用其的混頻器電路。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種跨導級線性度提高電路，包括跨導級電路和線性度補償電路，其中：跨導級電路輸入差分電壓信號，輸出差分電流信號；線性度補償電路的輸入接跨導級電路的輸入，輸出接跨導級電路的輸出，與跨導級電路構成并聯結構。

上述方案中，所述跨導級電路采用共源結構，以實現電壓到電流的轉換。

上述方案中，所述跨導級電路采用共源共柵結構，以提高反向隔離度，增大輸出電阻。

上述方案中，所述線性度補償電路由工作在線性區的兩個MOS管M₁’和M₂’對跨導級電路的線性度進行補償。

上述方案中，所述線性度補償電路的半邊電路由第一MOS管M₁₁和第二MOS管M₁’堆疊構成，其中，第一MOS管M₁₁和第二MOS管M₁’的柵極由反相的信號驅動，這樣，第二MOS管M₁’的柵極和漏極也分別由反相的信號驅動；所述線性度補償電路的半邊電路中的第一MOS管M₁₁的柵極由電壓VB_TUNE經偏置第三電阻R_b3提供偏置，電壓VB_TUNE能夠進行調整，以得到最優的線性度性能；所述線性度補償電路中第一MOS管M₁₁的柵極由第四隔直電容C_b4連接V_rfn輸入，漏極連接I_rfp輸出，源極連接第二MOS管M₁’的漏極；所述線性度補償電路的半邊電路中的第二MOS管M₁’的柵極由電壓VB經過偏置第一電阻R_b1提供偏置，并由第一隔直電容C_b1連接V_rfp輸入；而第一電阻R_b1和第一隔直電容C_b1與跨導級電路共用，減少了器件數量和版圖面積。

上述方案中，該跨導級線性度提高電路應用于包含跨導級的混頻器電路、低噪聲放大器電路或濾波器電路中。