[發明專利]一種K波段的折疊式雙平衡有源混頻器

有效

• 申請號: 201710240670.4
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107040217B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 何進;彭堯;陳鵬偉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H03D7/14
• 分類號: H03D7/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

1.一種K波段的折疊式雙平衡有源混頻器，其特征是，包括第一平衡-不平衡轉換器T1、第二平衡-不平衡轉換器T2、第一跨導放大電路、第二跨導放大電路、第一電流源電路、第二電流源電路、開關級電路、負載級電路、第一緩沖電路和第二緩沖電路；

第一平衡-不平衡轉換器輸出一端為正向本振電壓信號LO+，另一端為反向本振電壓信號LO-；

第二平衡--不平衡轉換器輸出一端為正向射頻電壓信號RF+，另一端為反向射頻電壓信號RF-；

第一跨導放大電路和第二跨導放大電路分別接入正向射頻電壓信號RF+和反向射頻電壓信號RF-，且分別轉換為正向射頻電流信號和反向射頻電流信號，并耦合至開關級電路；

第一電流源電路和第二電流源電路向開關級電路輸出直流電流；

開關級電路分別接入正向本振電壓信號LO+和反向本振電壓信號LO-控制其導通和截止，對正向射頻電流信號和反向射頻電流信號進行周期性換向，產生正向中頻電流信號和反向中頻電流信號并輸入至負載級電路；

負載級電路接入電源電壓VDD，并將正向中頻電流信號和反向中頻電流信號轉換為正向中頻電壓信號IF+和反向中頻電壓信號IF-，實現混頻；

第一緩沖電路和第二緩沖電路分別接入正向中頻電壓信號IF+和反向中頻電壓信號IF-進行緩沖放大成為輸出信號；

第一跨導放大電路包括晶體管M1、M2和電容C1，晶體管M1和M2的柵極接入正向射頻電壓信號RF+，兩者的漏級相連，并與電容C1的一端相連，晶體管M1和M2的源極分別接地和電源電壓VDD；

第二跨導放大電路包括晶體管M3、M4和電容C2，晶體管M3和M4的柵極接入反向射頻電壓信號RF-，兩者的漏級相連，并與電容C2的一端相連，晶體管M3和M4的源極分別接地和電源電壓VDD；第一電流源電路包括晶體管M9，第二電流源電路包括晶體管M10，晶體管M9源極接地，漏級與電容C1一端相連并與開關級電路連接；晶體管M10源極接地，漏級與電容C2一端相連并與開關級電路連接；開關級電路包括晶體管M5、M6、M7和M8，電感L1和L2，電容C3，晶體管M5和M8的柵極接入正向本振電壓信號LO+，晶體管M6和M7的柵極接入反向本振電壓信號LO-；晶體管M5和M6的源極相連，并與電感L1的一端相連，晶體管M7和M8的源極相連，并與電感L2的一端相連；晶體管M5和M7的漏極相連，并與負載級電路連接，晶體管M6和M8的漏極相連，并與負載級電路連接；電感L1和L2的電感值相等，兩者的另一端相連并與電容C3的一端連接，電容C3的另一端接地；

負載級電路包括晶體管M11和M12，電阻RL1和RL2，電阻RL1一端與晶體管M11的漏級相連，作為正向中頻電壓信號端IF+，電阻RL1的另一端與晶體管M11的源級相連并連接至電源電壓VDD；電阻RL2一端與所述晶體管M12的漏級相連，作為反向中頻電壓信號端IF-，電阻RL2的另一端與晶體管M12的源級相連并連接至電源電壓VDD；

第一緩沖電路包括晶體管M13和M14，電阻RL3和電容C4，第二緩沖電路包括晶體管M15和M16，電阻RL4和電容C5，晶體管M13和M14的柵極相連，并與正向中頻電壓信號端IF+連接，電阻RL3一端與晶體管M14漏極相連，另一端與晶體管M14源極相連并連接至電源電壓VDD，晶體管M13和M14的漏極相連并與電容C4的一端連接，晶體管M13源極接地，電容C4的另一端作為正向中頻輸出信號IFoutput+；晶體管M15和M16的柵極相連，并與反向中頻電壓信號端IF-連接，電阻RL4一端與晶體管M16漏極相連，另一端與晶體管M16源極相連并連接至電源電壓VDD，晶體管M15和M16的漏極相連并與電容C5的一端連接，晶體管M15源極接地，電容C5的另一端作為反向中頻輸出信號IFoutput-。

2.如權利要求1所述的K波段的折疊式雙平衡有源混頻器，其特征是，第一平衡-不平衡轉換器T1和第二平衡-不平衡轉換器T2均采用微帶線巴倫并基于0.13um CMOS工藝設計，線圈1采用頂層金屬設計，金屬厚度為2.5um，線圈2采用第二層金屬設計，金屬厚度為0.534um，兩層金屬間距0.9um；第一、第二平衡-不平衡轉換器有3個端口分別作為單端輸入和兩個差分輸出端口，且輸出端口所在的線圈中點處與地金屬層相連。