一種帶雙反饋結(jié)構(gòu)的寬帶混頻器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于射頻集成電路領(lǐng)域，公開了一種應用于寬帶接收機的帶雙反饋結(jié)構(gòu)寬帶混頻器，該電路包括射頻跨導放大器級、本振開關(guān)級，中頻輸出級，電流溢出級，反饋環(huán)路LP1，反饋環(huán)路LP2。射頻跨導放大級采用共柵結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)輸入阻抗在寬頻帶范圍內(nèi)近似恒定，從而實現(xiàn)寬帶匹配特性；本振開關(guān)級將輸入差分射頻本振信號和輸入射頻信號混頻，產(chǎn)生中頻信號，通過中頻輸出級輸出；電流溢出級減少流過本振開關(guān)級電流，降低混頻器噪聲系數(shù)；反饋環(huán)路LP1和LP2通過形成兩反饋通路，實現(xiàn)在不增加工作電流情況下混頻器轉(zhuǎn)換增益的提高。
【專利說明】丨勺鏡像信號抑制，電路易于實現(xiàn)等優(yōu)點在寬目到超外差接收機時，接收機常需借助于片功率信號實現(xiàn)片外濾波器和接收機核心部波器和混頻器之間實現(xiàn)良好匹配。
I勺帶電流溢出級雙平衡611)361*1:混頻器，這信號間隔離度，提供一定轉(zhuǎn)換增益等優(yōu)點。卜差寬帶接收機時存在下面缺點:
口呈現(xiàn)窄帶特性，要使其應用到寬帶接收；10網(wǎng)絡，常需要多級IX網(wǎng)絡實現(xiàn)，這將占難度，所有這些將會帶來產(chǎn)品價格的增加。.和其工作電流密切相關(guān)，要提高其增益，通增加。
器應用于寬帶接收機存在的匹配復雜和需用于寬帶接收機的帶雙反饋結(jié)構(gòu)寬帶混頻氣帶接收機帶雙反饋結(jié)構(gòu)的寬帶混頻器，包號IF-端，晶體管M3的柵極和晶體管M6的柵級連接到本振信號LO+端，晶體管M4的柵極和晶體管M5的柵級連接到本振信號LO-端，偏置電路作用在本振信號LO+和LO-端，直流偏置電路保證本振開關(guān)級的晶體管M3、M5、M4和M6都工作在飽和區(qū)；
[0014]中頻輸出級由兩個負載阻抗Zl和Z2構(gòu)成，第一負載阻抗Zl的兩端分別接于中頻輸出信號IF+端和供電電源VCC，第二負載電阻Z2的兩端分別接于中頻輸出信號IF-和供電電源VCC;
[0015]射頻信號經(jīng)跨導放大級放大后和本振信號相混頻，產(chǎn)生中頻電流信號，中頻電流信號通過中頻輸出級輸出中頻電壓信號；
[0016]電流溢出級由PMOS晶體管Pl和P2組成，晶體管Pl的源級接于供電電源VCC，晶體管Pl的柵極連接第7節(jié)點，晶體管Pl的漏極連接第5節(jié)點；晶體管P2的源級接于供電電源VCC，晶體管P2的柵極連接第8節(jié)點，晶體管P2的漏極連接第6節(jié)點；晶體管Pl和P2的偏置電路分別作用于晶體管Pl和P2的柵極，直流偏置電路保證Pl和P2工作在飽和區(qū)；晶體管Pl的漏極接于第5節(jié)點，晶體管Ml的漏極也接于第5節(jié)點，晶體管Ml的直流電流將一部分來自于晶體管Pl ;晶體管P2的漏極接于第6節(jié)點，晶體管M2的漏極也接于第6節(jié)點，M2的直流電流將一部分來自于晶體管P2 ；
[0017]第一反饋環(huán)路LPl由反饋電容Cl和C2構(gòu)成，電容Cl兩端分別接于第3節(jié)點和第2節(jié)點，電容C2兩端分別接于第I節(jié)點和第4節(jié)點；射頻輸入信號RF+接于第I節(jié)點，射頻輸入信號RF-接于第2節(jié)點；射頻輸入信號RF+作用于晶體管Ml的源級，由于電容Cl的耦合作用，射頻輸入信號RF-將作用晶體管Ml的柵極；同樣，射頻輸入信號RF-作用于晶體管M2的源級，由于電容C2的耦合作用，射頻輸入信號RF+將作用于晶體管M2的柵極；
[0018]第二反饋環(huán)路LP2由反饋電容C3和C4構(gòu)成，電容C3兩端分別接于第6節(jié)點和第7節(jié)點，電容C4兩端分 別接于第5節(jié)點和第8節(jié)點。其工作原理同第一反饋環(huán)路LPl。
[0019]所述的負載阻抗Zl和Z2是電阻、電感、電容或晶體管；或者是由電阻、電感、電容或晶體管中的兩個或多個組合實現(xiàn)。
[0020]本實用新型的優(yōu)點及顯著效果：
[0021](I)典型帶電流溢出的雙平衡Gilbert混頻器射頻跨導放大器級為共源結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)因其自身特點具有窄帶特性，當其應用到寬帶接收機時，其射頻輸入寬帶阻抗匹配比較困難，通常需要采用多級無源LC匹配網(wǎng)絡，這將占用很大的芯片面積；同時匹配過程較為復雜，增加設(shè)計難度和不確定性。本實用新型電路克服典型Gilbert混頻器的這種缺陷，通過采用共柵級結(jié)構(gòu)和反饋環(huán)路LPl，其輸入阻抗在寬頻帶范圍約為I/ (2gm)，這樣其輸入端在較寬范圍內(nèi)得到匹配，從而簡化匹配電路，降低產(chǎn)品成本。
[0022](2)典型混頻器要提高其電壓增益，一般需要增加其工作電流，這對于現(xiàn)代接收機來說，將增加整個系統(tǒng)的功耗，從而限制其應用范圍。本實用新型在不增加整個電路功耗前提下，通過在電路中引入反饋結(jié)構(gòu)LPl來增加混頻器轉(zhuǎn)換增益。這種方法顯著的優(yōu)點是在不增加混頻器功耗的前提下提高了混頻器轉(zhuǎn)換增益，即在同等功耗情況下本實用新型具有更高的增益。
[0023](3)典型的電流溢出級結(jié)構(gòu)，通過采用電流源來減少進入到開關(guān)級的電流，從而降低開關(guān)級引入的噪聲；本實用新型在不改變電流溢出級的已有功能的前提下，引入反饋環(huán)路LP2，通過合理設(shè)計反饋環(huán)路參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在不影響溢出級功能的前提下達到提高增益的效果。
[0024](4)本實用新型電路在不增加工作電流的前提下降低了噪聲系數(shù)。
[0025]四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖I是現(xiàn)有技術(shù)中，典型帶電流溢出的雙平衡Gilbert混頻器電路圖。
[0027]圖2本實用新型實施的帶有雙反饋結(jié)構(gòu)的寬帶混頻器電路圖。
[0028]圖3無反饋結(jié)構(gòu)、帶LPl反饋結(jié)構(gòu)和帶LPl和LP2雙反饋結(jié)構(gòu)的混頻器增益曲線圖。
[0029]五、【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本技術(shù)方案進一步說明如下：
[0031]參考圖2，實用新型實施方案包括射頻跨導放大器級、本振開關(guān)級，中頻輸出級，電流溢出級（current bleeding),反饋環(huán)路LPl,反饋環(huán)路LP2共六個部分。信號端口：射頻差分輸入信號RF+/RF-，差分本振信號L0+/L0-和差分輸出中頻信號IF+/IF-。
[0032]射頻跨導放大器級由NMOS晶體管Ml和M2構(gòu)成，射頻輸入信號RF+接于節(jié)點I，射頻輸入信號RF-接于節(jié)點2，Ml的源級和節(jié)點I相連，Ml的柵極與節(jié)點3相連，M2的源級和節(jié)點2相連，M2的柵極與節(jié)點4相連，偏置電路作用在節(jié)點2和節(jié)點3上，保證實際工作中射頻跨導放大器級工作在飽和狀態(tài)；射頻信號經(jīng)跨導放大器級晶體管Ml和M2實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)化成電流。通過這種連接方法，射頻跨導放大級為共柵結(jié)構(gòu)，合理設(shè)置晶體管的參
[0033]數(shù)和偏置電路參數(shù)，其輸入阻抗在較寬的頻帶范圍近似不變，即射頻跨導放大級可以在寬頻帶范圍呈現(xiàn)良好輸入阻抗特性。
[0034]本振開關(guān)級由NMOS晶體管M3、M5、M4和M6構(gòu)成，M3的漏極和M5的漏極連接在到輸出中頻IF+端，M4的漏極和M6的漏極連接在中頻輸出IF-端，M3的柵極和M6的柵級連接到本振端L0+，M4的柵極和M5的柵級一起連接到本振端L0-。偏置電路作用在本振端LO+和本振端L0-，直流偏置電路保證本振開關(guān)級的晶體管M3、M5、M4和M6都工作在飽和區(qū)。
[0035]中頻輸出級由兩負載阻抗Zl和Z2構(gòu)成，Zl的兩端分別接于中頻輸出端IF+和供電電源VCC，Z2的兩端分別接于中頻輸出端IF-和供電電源VCC。
[0036]電流溢出級由PMOS管Pl和P2組成，Pl的源級接于供電電源VCC，柵極和節(jié)點7接在一起，其漏極和節(jié)點5接在一起；P2的源級接于供電電源VCC，柵極和節(jié)點8接在一起，其漏極和節(jié)點6接在一起，；PM0S管Pl和P2的偏置電路分別作用于Pl管和P2管的柵極，直流偏置電路保證Pl和P2工作在飽和區(qū)；PM0S管Pl的漏極接于節(jié)點5，晶體管Ml也接于節(jié)點5，Ml的工作直流電流一部分來自于PMOS管Pl ；PM0S管P2的漏極接于節(jié)點6，晶體管M2也接于節(jié)點6，M2的工作直流電流一部分來自于PMOS管P2。采用電流溢出級結(jié)構(gòu)減少了經(jīng)過本振開關(guān)級的電流，降低了開關(guān)管噪聲貢獻，提高混頻器噪聲性能。
[0037]反饋環(huán)路LPl由反饋電容Cl和C2構(gòu)成，Cl兩端分別接于節(jié)點3和節(jié)點2，C2兩端分別接于節(jié)點I和節(jié)點4 ;射頻輸入信號RF+接于節(jié)點1，射頻輸入信號RF-接于節(jié)點2。由于反饋電容Cl的耦合作用，射頻輸入信號RF+將作用于晶體管Ml的源級，而射頻輸入信號RF-將作用于Ml的柵極。同樣，由于反饋電容C2的耦合作用，射頻輸入信號RF-將作用于M2的源級，而射頻輸入信號RF+將作用于M2的柵極。反饋電容Cl和C2耦合作用可以使射頻輸入差分信號兩端分別作用于跨導級晶體管Ml和M2的源級和柵極，這將使電路在不增加工作電流前提下提高跨導級跨導，從而提高增益。當合理設(shè)計反饋電容Cl和C2的立感以及晶體管組合來實現(xiàn)。
段的具體實施例而已，并不僅限于本實用新何修改、等同替代、改進等均應包含在本實
【權(quán)利要求】
1.一種應用于寬帶接收機帶雙反饋結(jié)構(gòu)的寬帶混頻器，其特征是包括射頻跨導放大器級、本振開關(guān)級、中頻輸出級、電流溢出級、第一反饋環(huán)路LPl和第二反饋環(huán)路LP2 ； 本寬頻帶混頻器的射頻輸入信號、本振信號和中頻輸出信號都為差分信號；其中，設(shè)射頻輸入信號為RF+和RF-，中頻輸出信號為IF+和IF-，本振信號為LO+和LO-;另，設(shè)八個節(jié)點分別為第1、2、3、4、5、6、7和8節(jié)點； 射頻跨導放大器級由NMOS晶體管Ml和M2構(gòu)成；射頻輸入信號RF+接于第I節(jié)點，射頻輸入信號RF-接于第2節(jié)點，晶體管Ml的源級和第I節(jié)點相連，Ml的柵極接于第3節(jié)點，晶體管M2的源級接于第2節(jié)點，晶體管M2的柵極接于第4節(jié)點； 本振開關(guān)級由NMOS晶體管M3、M5、M4和M6構(gòu)成；晶體管M3的漏極和晶體管M5的漏極都連接到中頻輸出信號IF+端，晶體管M4的漏極和晶體管M6的漏極都連接到中頻輸出信號IF-端，晶體管M3的柵極和晶體管M6的柵級都連接到本振信號LO+端，晶體管M4的柵極和晶體管M5的柵級都連接到本振信號LO-端； 中頻輸出級由兩個負載阻抗Zl和Z2構(gòu)成，第一負載阻抗Zl的兩端分別接于中頻輸出信號IF+端和供電電源VCC，第二負載電阻Z2的兩端分別接于中頻輸出信號IF-和供電電源 VCC; 射頻輸入信號經(jīng)跨導放大級放大后和本振信號相混頻，產(chǎn)生中頻電流信號，中頻電流信號通過中頻輸出級輸出中頻電壓信號； 電流溢出級由PMOS晶體管Pl和P2組成，晶體管Pl的源級接于供電電源VCC，晶體管Pl的柵極連于第7節(jié)點，晶體管Pl的漏極接于第5節(jié)點；晶體管P2的源級接于供電電源VCC,晶體管P2的柵極接于第8節(jié)點，晶體管P2的漏極接于第6節(jié)點； 第一反饋環(huán)路LPl由反饋電容Cl和C2構(gòu)成，電容Cl兩端分別接于第3節(jié)點和第2節(jié)點，電容C2兩端分別接于第I節(jié)點和第4節(jié)點；射頻輸入信號RF+接于第I節(jié)點，射頻輸入信號RF-接于第2節(jié)點； 第二反饋環(huán)路LP2由反饋電容C3和C4構(gòu)成，電容C3兩端分別接于第6節(jié)點和第7節(jié)點，電容C4兩端分別接于第5節(jié)點和第8節(jié)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于寬帶接收機帶雙反饋結(jié)構(gòu)的寬帶混頻器，其特征是所述的負載阻抗Zl和Z2是電阻、電感、電容或晶體管；或者是由電阻、電感、電容或晶體管中的兩個或多個組合實現(xiàn)。
【文檔編號】H03D7/16GK203632620SQ201320667079
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】葉松, 沈劍均, 劉寶宏 申請人:江蘇博納雨田通信電子有限公司