[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

本發明涉及混頻器技術，特別涉及一種K波段的折疊式雙平衡有源混頻器，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。該混頻器解決了傳統混頻器結構噪聲、增益和線性度間的折中問題，有效提升混頻器的整體性能指標。提高了增益并減小噪聲；獲得了較理想的開關性能和較大的輸出擺幅空間，擴展了電路的線性度；通過消除寄生電容的影響，使增益和噪聲性能進一步提高。且電路在驅動后級50歐姆負載時能夠不衰減信號幅度。

技術領域

本發明屬于混頻器技術領域，尤其涉及一種K波段的折疊式雙平衡有源混頻器。

背景技術

隨著智能交通的迅速發展，雷達傳感器在汽車駕駛輔助系統中的運用越來越廣泛，24GHz雷達傳感器以其波束角度小、靈敏度高、體積小巧等優勢迅速成為汽車駕駛輔助系統中應用最為廣泛的雷達傳感器。混頻器作為雷達傳感器系統中負責頻率變換的關鍵模塊，具有十分重要的地位，其性能優劣直接決定著整體系統的性能。設計出高性能的混頻器，對于現代汽車雷達傳感器系統的發展具有十分重要的意義。

混頻器的設計一般采用雙平衡有源結構，但傳統的雙平衡電路呈多層堆疊式結構，占用了較多的電壓空間，難以進行低電壓低功耗設計。混頻器的噪聲和線性度主要由跨導級電路決定，為改善噪聲和線性度，需要提供電路較大的偏置電流，但大電流會在負載級產生較大壓降，導致開關級晶體管進入線性區，電路無法正常工作；使用源極電感負反饋技術可在不引入熱噪聲的情況下有效提高線性度，但會顯著的減小增益；增大本振信號擺幅可以提高增益，但大本振信號會通過晶體管寄生電容間接引入閃爍噪聲，同時產生更嚴重的本振信號串擾。可以看到，傳統的雙平衡電路結構在噪聲、增益和線性度間面臨艱難的折中問題，難以滿足高性能設計。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高了增益并減小噪聲，既獲得較理想的開關性能和較大的輸出擺幅空間，還擴展了電路的線性度，同時消除寄生電容的影響，使增益和噪聲性能進一步提高的混頻器。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種K波段的折疊式雙平衡有源混頻器，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。