[發(fā)明專利]基于變壓器結構的諧波控制CMOS混頻器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710334207.6
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107231129B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 伍晶;劉智卿;羅文玲;裘華英
• 申請（專利權）人: 成都通量科技有限公司
• 主分類號: H03D7/14
• 分類號: H03D7/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

1.一種基于變壓器結構的諧波控制CMOS混頻器，其特征在于，包括：依次連接的跨導級，基于六端口變壓器的諧波控制網絡，開關級和輸出級，射頻信號由跨導級放大后輸出至諧波控制網絡，諧波控制網絡控制放大后的射頻信號的諧波中的二次和三次諧波，再經過開關級產生中頻信號，最終經過輸出級輸出；

所述的基于六端口變壓器的諧波控制網絡包括：初級電感LP1、電感LP2和初級中心抽頭處電感LC；變壓器次級電感LS1、電感LS2和次級接地用中心抽頭；其中，六端口變壓器為全差分結構，使用初級電感LP1、電感LP2、初級中心抽頭處電感LC構成變壓器初級線圈部分，變壓器次級電感LS1、電感LS2構成變壓器次級線圈部分，電感LT1、電感LT2、電容CT1、電容CT2為變壓器次級輸出端的三次諧波控制網絡，跨導級輸出的差分信號通過初級電感線圈耦合到次級電感線圈；

所述的開關級包括：構成雙平衡結構開關級的四個相同尺寸的NMOS管MN3、NMOS管MN4、NMOS管MN5和NMOS管MN6；用作混頻器負載的差分電感L1、L2和電容C1、C2，使用電感L1和L2為差分電感的兩極，中心抽頭部分接電源電壓供電，使用電容C1、C2示意為連接差分電感兩端的電容；

其中，NMOS管MN3與NMOS管MN4構成第一開關支路，NMOS管MN5與NMOS管MN6構成第二開關支路；所述第一開關支路和第二開關支路的柵極分別連接差分本振信號的兩端LOP與LON；所述第一開關支路MN3與MN4的源極連接在一起，所述第二開關支路MN5與MN6的源極連接在一起，分別連接諧波控制網絡的次級差分信號端；NMOS管MN3和NMOS管MN5的漏極連接在一起，NMOS管MN4和NMOS管MN6的漏極連接在一起，分別連接差分負載的L1，C1部分和L2，C2部分，作為連接到輸出級的差分輸出端；

在跨導級和開關級之間連接的六端口變壓器用以耦合射頻信號；變壓器初級線圈的中心抽頭提供跨導級的電源供電，變壓器次級線圈的中心抽頭提供開關級的源極接地；變壓器的端口阻抗特性通過對變壓器建模獲得，即從跨導級的漏級往變壓器初級差分端口看進去的二次諧波阻抗呈現(xiàn)為高阻狀態(tài)，在變壓器次級差分端構造了一個電感電容串聯(lián)網絡諧振，在變壓器次級差分端三次諧波阻抗為短路到地。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于變壓器結構的諧波控制CMOS混頻器，其特征在于，所述的跨導級包括：NMOS管MN1，NMOS管MN2，其中，NMOS管MN1，NMOS管MN2的柵極作為兩個射頻輸入端并分別連接一個差分射頻電壓信號的兩端，NMOS管MN1和NMOS管MN2的源極連接在一起，NMOS管MN1，NMOS管MN2的漏極作為所述跨導級的兩個輸出端輸出差分射頻電流信號。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于變壓器結構的諧波控制CMOS混頻器，其特征在于，所述的輸出級基于TIA放大器結構，包括：PMOS管MP1、PMOS管MP2，NMOS管MN7、NMOS管MN8，電阻R1、電阻R2和電容CP、電容CN；

其中，在輸出級和開關級之間連接射頻耦合電容CP、CN起隔直作用，耦合開關級輸出的射頻信號到輸出級；PMOS管MP1、PMOS管MP2的源極接電源電壓，漏極分別接NMOS管MN7和NMOS管MN8的漏極；NMOS管MN7和NMOS管MN8的源極接地，柵極分別連接PMOS管MP1和PMOS管MP2的柵極；電阻R1兩端分別連接PMOS管MP1的柵極和NMOS管MN7漏極，電阻R2的兩端分別連接PMOS管MP2的柵極和NMOS管MN8的漏極。