[發(fā)明專(zhuān)利]一種低噪聲開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811268084.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109309480B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭本青;王雪冰;陳鴻鵬;陳俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03D7/16
• 分類(lèi)號(hào): H03D7/16
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發(fā)明屬于CMOS射頻集成電路領(lǐng)域，具體提供一種低噪聲開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器，包括：第一跨導(dǎo)輸入級(jí)、第二跨導(dǎo)輸入級(jí)、第三跨導(dǎo)輸入級(jí)、第四跨導(dǎo)輸入級(jí)、開(kāi)關(guān)混頻級(jí)、有源輸出負(fù)載級(jí)、第一諧振電路、第二諧振電路；本發(fā)明低噪聲開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器采用三角本振信號(hào)驅(qū)動(dòng)本振管的柵極，避免對(duì)本振驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載效應(yīng)，將跨導(dǎo)輸入級(jí)的射頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)輸出；此外，引入諧振電路，改善開(kāi)關(guān)管的切換時(shí)間，使得電路的增益、噪聲得到優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CMOS射頻集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種低噪聲開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器電路。

背景技術(shù)

混頻器是射頻接收機(jī)中的關(guān)鍵模塊，因?yàn)樗瓿蒖F-IF的頻率變換，并直接決定了接收機(jī)的架構(gòu)體系。為了降低混頻器，后級(jí)電路噪聲對(duì)于系統(tǒng)噪聲的貢獻(xiàn)，同時(shí)補(bǔ)償中頻濾波器的損耗，混頻器需要一定的轉(zhuǎn)換增益；其中基于Gilbert的有源混頻器由于其高的混頻增益和優(yōu)越的端口隔離度等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種架構(gòu)的射頻集成前端。

通常Gilbert具有噪聲指數(shù)相對(duì)較高的缺點(diǎn)，于是后續(xù)有電流注入技術(shù)的提出，用以降低流過(guò)開(kāi)關(guān)管的直流電流，使得開(kāi)關(guān)對(duì)的電流換向時(shí)間大大減小，以降低開(kāi)關(guān)對(duì)的噪聲貢獻(xiàn)；進(jìn)一步地，為了抑制尾節(jié)點(diǎn)寄生電容的間接充放電噪聲機(jī)制，可以使用諧振技術(shù)來(lái)加以克服；同時(shí)，又對(duì)跨導(dǎo)級(jí)采用了噪聲消除技術(shù)；如文獻(xiàn)《Benqing Guo,huifen wang,Guoning Yang,A Wideband Merged CMOS Active Mixer Exploiting NoiseCancellation and Linearity Enhancement,ieee Trans.Microwave theory andtechniques,Sep,2014》公開(kāi)一種融合了上述三項(xiàng)技術(shù)的有源混頻器，如圖1所示；即便如此，Gilbert混頻器在高頻下，其寄生電容誘發(fā)的間接噪聲機(jī)制相對(duì)于開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器呈現(xiàn)顯著劣勢(shì)。如文獻(xiàn)《A.Klumperink,S.M.Louwsma,G.J.Wienk,and B.Nauta,“A cmosswitched transconductor mixer,”IEEE J.Solid-State Circuits,vol.39,no.8,pp.1231–1240,2004》公開(kāi)一種開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器，如圖2所示，開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器具備天然的開(kāi)關(guān)級(jí)噪聲自消除效果，但是其跨導(dǎo)級(jí)采用反相器直接驅(qū)動(dòng)，使得反相器的負(fù)載牽引變得嚴(yán)重，對(duì)于本振的驅(qū)動(dòng)能力有高的要求，進(jìn)而在高頻下，數(shù)字本振產(chǎn)生電路勢(shì)必消耗大的功耗。

基于此，本發(fā)明提供一種低噪聲開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種低噪聲開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器；采用三角本振信號(hào)驅(qū)動(dòng)本振管的柵極，避免對(duì)本振驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載效應(yīng)；并引入諧振電路，改善開(kāi)關(guān)管的切換時(shí)間，使得電路的增益、噪聲得到優(yōu)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種低噪聲開(kāi)關(guān)跨導(dǎo)混頻器，包括：第一跨導(dǎo)輸入級(jí)、第二跨導(dǎo)輸入級(jí)、第三跨導(dǎo)輸入級(jí)、第四跨導(dǎo)輸入級(jí)、開(kāi)關(guān)混頻級(jí)、有源輸出負(fù)載級(jí)、第一諧振電路、第二諧振電路；其特征在于，

所述第一諧振電路包括：第一電感L₁、第一電容C₁、第三電容C₃，所述第一電感與第一電容并聯(lián)后、一端作為第一諧振電路的第一端、另一端串聯(lián)第三電容后接地；

所述第二諧振電路包括：第二電感L₂、第二電容C₂、第四電容C₄，所述第二電感與第二電容并聯(lián)后、一端作為第二諧振電路的第一端、另一端串聯(lián)第四電容后接地；

所述開(kāi)關(guān)混頻級(jí)包括：第一晶體管M₁、第二晶體管M₂，所述第一晶體管的柵極接電壓V_LO+、源級(jí)接地、漏極作為開(kāi)關(guān)混頻級(jí)的第一端，所述第二晶體管的柵極接電壓V_LO-、源級(jí)接地、漏極作為開(kāi)關(guān)混頻級(jí)的第二端；