專利名稱:高頻接口電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高頻接口電路，其在平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的不平衡信號一側(cè)的接地端通過一個隔直耦合電容后接地，然后把漏極或者柵極的偏置控制電壓的其中一個印加到平衡不平衡轉(zhuǎn)換器和隔直耦合電容的交接點處，使這個偏置控制電壓通過平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的線圈直接印加到放大器的漏極或柵極上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：1.混頻器集成電路可以用較少的端子來實現(xiàn)偏置控制以及射頻傳輸功能，可以降低集成電路的制造成本；2.可減少電路板的面積，降低機器的制造成本。
【專利說明】高頻接口電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無線通信高頻電路【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及高頻通信機器的前端和后端電路的高頻接口電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在無線通信機器中，信號接收機需要用到低噪聲放大器和降頻器電路，信號發(fā)射機需要用到升頻器電路。隨著集成電路制造工藝技術(shù)以及設(shè)計技術(shù)革新，即使是高頻無線通信，其降頻器或升頻器，包括本地振蕩器，鎖相環(huán)等功能電路多被集成到一個集成電路中。但是，比如說頻率高達(dá)12GHz的Ku波段的無線通信機中，接收機的低噪聲放大器以及發(fā)射機的功率放大器則多采用砷化鎵等化合物半導(dǎo)體器件，常用的有GaAs HJ-FETjHEMT等分立器件。這些器件在通常應(yīng)用時一般是源極接地，柵極上印加負(fù)的偏置電壓，漏極則印加正的偏置電壓以保證正常動作。而且，為了提高性能穩(wěn)定性，漏極的偏置電壓源的電流還需要被控制在某個一定的數(shù)值上。所以，上述降頻器或升頻器(統(tǒng)稱混頻器，也稱MIXER)的集成電路中還常常集成了偏置電壓發(fā)生及控制電路。還有，為了能夠提高混頻器的鏡像抑制性能、降低高次諧波和本地振蕩器信號漏泄、增加線性度，這些集成電路中，混頻器的輸入信號要求是雙相差動的平衡信號。但是，由GaAs HJ-FET或HEMT器件做低噪聲放大器或功率放大器則多為單相的不平衡信號。所以前述降頻器集成電路的射頻前端多設(shè)有平衡不平衡轉(zhuǎn)換器(BALUN)，以便把單相的低噪聲放大器的輸出信號變換為雙相差動信號，再印加到集成電路內(nèi)的高頻電路上。同理，前述升頻器集成電路的射頻后端也多設(shè)計有BALUNjEI相差動的射頻信號高效率地轉(zhuǎn)換為單相不平衡信號，以便驅(qū)動功率放大器。
[0003]現(xiàn)有的高頻接口電路以接收機的前端電路為例，如圖3所示，高頻接口電路具有混頻器集成電路1，混頻器集成電路I除了包含有高頻電路11外，還包含了平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10和偏置控制電路12。高頻電路11采用本領(lǐng)域的公知技術(shù)，其內(nèi)包含有混頻器、本地振蕩器、鎖相環(huán)等。平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的一個輸入端為不平衡射頻信號輸入端，另一個輸入端則為接地端；其兩個輸出端則分別輸出相位差為180度的差動信號，印加到差動的高頻電路11中。而偏置控制電路12則通過兩個端子分別輸出柵極控制電壓和漏極控制電壓。柵極控制電壓Vg通過第一連接線122、由1/4波長器構(gòu)成的第一開路截點(Open Stub)1221和由1/4波長器構(gòu)成的第一電感器1222印加到低噪聲放大器20的柵極，漏極控制電壓Vd也通過連接線121、由1/4波長器構(gòu)成的第二開路截點1211和由1/4波長器構(gòu)成的第二電感器1212印加到低噪聲放大器20的漏極。其中第一開路截點1221和第一電感器1212起著去除由偏置控制電路12產(chǎn)生的高頻噪聲的作用。而偏置控制電路12則通過控制柵極的負(fù)電壓的大小使得漏極的偏置電壓保持在一定數(shù)值的同時漏極電流穩(wěn)定在某給指定的數(shù)值上。這樣，低噪聲放大器可以穩(wěn)定的工作，讓接收機得到好的性能。
[0004]但是，這個現(xiàn)有的電路構(gòu)造決定了其集成電路需要有3個端子來完成其功能，而且電路板上需要設(shè)置的1/4波長器，電感器會占用比較大的電路板面積，造成通信機器的成本提聞。實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供了一種高頻接口電路，其混頻器的集成電路只要用兩個端子就可實現(xiàn)不平衡射頻信號的輸入和放大器的偏置控制，可降低通信機器的成本。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]高頻接口電路，包括單相射頻輸入端、第一隔直耦合電容、低噪聲放大器、由1/4波長器構(gòu)成的第一開路截點、由1/4波長器構(gòu)成的第一電感器、高頻電路、偏置控制電路、平衡不平衡轉(zhuǎn)換器和第二隔直耦合電容；單相射頻輸入端連接至第一隔直耦合電容的一極，第一隔直耦合電容的另一極分別連接第一電感器的一端和低噪聲放大器的柵極，低噪聲放大器的源極接地，第一電感器的另一端和第一開路截點共同通過第一連接線連接至偏置控制電路的柵極偏置電壓輸出端；偏置控制電路的漏極偏置電壓輸出端通過第二連接線連接至第二隔直耦合電容的一極和平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的初級線圈的一端，第二隔直耦合電容的另一極接地，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的初級線圈的另一端連接至低噪聲放大器的漏極，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的次級線圈的兩個輸出端對應(yīng)連接至高頻電路內(nèi)的差動電路的輸入端。
[0008]高頻接口電路，包括功率放大器輸出端、第三隔直耦合電容、功率放大器、由1/4波長器構(gòu)成的第二開路截點、由1/4波長器構(gòu)成的第二電感器、高頻電路、偏置控制電路、平衡不平衡轉(zhuǎn)換器和第二隔直耦合電容；高頻電路內(nèi)的差動電路的輸出端對應(yīng)連接至平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的初級線圈的兩端，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的次級線圈的一端和第二隔直耦合電容的一極共同通過第一連接線連接至偏置控制電路的柵極偏置電壓輸出端，第二隔直耦合電容的另一極接地，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的次級線圈的另一端連接至功率放大器的柵極，功率放大器的源極接地；偏置控制電路的漏極偏置電壓輸出端通過第二連接線與第二電感器的一端和第二開路截點相連接，第二電感器的另一端連接至第三隔直耦合電容的一極和功率放大器的漏極，第三隔直耦合電容的另一極連接至功率放大器輸出端。
[0009]采用上述方案后，本實用新型的高頻接口電路，在平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的不平衡信號一側(cè)的接地端通過一個隔直耦合電容后接地，然后把漏極或者柵極的偏置控制電壓的其中一個印加到平衡不平衡轉(zhuǎn)換器和隔直耦合電容的交接點處，使這個偏置控制電壓通過平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的線圈直接印加到放大器的漏極或柵極上。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0011]1、混頻器集成電路可以用較少的端子來實現(xiàn)偏置控制以及射頻傳輸功能，可以降低集成電路的制造成本；
[0012]2、可減少電路板的面積，降低機器的制造成本。

【附圖說明】

[0013]圖1為本實用新型實施例一的聞頻接口電路；
[0014]圖2為本實用新型實施例_■的聞頻接口電路；
[0015]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的接收機前端的高頻接口電路。
[0016]圖中各個部件的說明
[0017]I混頻器集成電路
[0018]10 平衡不平衡轉(zhuǎn)換器(BALUN)
[0019]11聞頻電路
[0020]12偏置控制電路
[0021]121第二連接線
[0022]122第一連接線
[0023]1211由1/4波長器構(gòu)成的第二開路截點
[0024]1221由1/4波長器構(gòu)成的第一開路截點
[0025]1212由1/4波長器構(gòu)成的第二電感器
[0026]1222由1/4波長器構(gòu)成的第一電感器
[0027]13第二隔直耦合電容
[0028]20低噪聲放大器
[0029]21第一隔直I禹合電容
[0030]22單相射頻輸入端
[0031]30功率放大器
[0032]31第三隔直耦合電容
[0033]32功率放大器輸出端。

【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0035]實施例一:
[0036]本實用新型實施例一中的高頻接口電路為接收機前端的高頻接口電路，如圖1所示，包括混頻器集成電路1、單相射頻輸入端22、第一隔直耦合電容21、低噪聲放大器20、由1/4波長器構(gòu)成的第一開路截點1221、由1/4波長器構(gòu)成的第一電感器1222和第二隔直率禹合電容13。混頻器集成電路I包括高頻電路11、平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10和偏置控制電路12。高頻電路11采用本領(lǐng)域的公知技術(shù)，其內(nèi)包含有混頻器、本地振蕩器、鎖相環(huán)等。
[0037]單相射頻輸入端22連接至第一隔直耦合電容21的一極，第一隔直耦合電容21的另一極分別連接第一電感器1222的一端和低噪聲放大器20的柵極,低噪聲放大器20的源極接地，第一電感器1222的另一端和第一開路截點1221共同通過第一連接線122連接至偏置控制電路12的柵極偏置電壓輸出端；偏置控制電路的漏極偏置電壓輸出端通過第二連接線121連接至第二隔直耦合電容13的一極和平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈的一端，第二隔直耦合電容13的另一極接地，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈的另一端連接至低噪聲放大器20的漏極，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈的兩個輸出端對應(yīng)連接至高頻電路11內(nèi)的差動電路的輸入端。
[0038]工作時，接收機接收到的射頻信號從單相射頻輸入端22輸入，經(jīng)過第一隔直耦合電容21耦合到低噪聲放大器20的柵極，經(jīng)過放大后，從漏極直接輸入到平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的單相輸入端，高頻信號經(jīng)平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈通過第二隔直耦合電容13流入接地點，在平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈內(nèi)形成勵磁電流，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈的兩個輸出端上便感應(yīng)產(chǎn)生了雙相差動電壓，印加到高頻電路11內(nèi)的差動電路的輸入端。同時，偏置控制電路12輸出柵極偏置電壓和漏極偏置電壓，柵極偏置電壓Vg經(jīng)過第一開路截點1221除去高頻噪聲，經(jīng)過第一電感器1222加到低噪聲放大器20的柵極。因為第一電感器1222的交流阻抗很大，射頻信號不會產(chǎn)生損失。而漏極偏置電壓Vd則直接加到平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈的接地端。漏極偏置電壓Vd的高頻噪聲經(jīng)過第二隔直耦合電容13流到接地點，而直流的偏置電壓則通過平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈直接印加到低噪聲放大器20的漏極上，使得低噪聲放大器20有正常的偏置電流從漏極流到源極。由于偏置控制電路12可以檢測出漏極的偏置電流，所以偏置控制電路12會自動調(diào)整柵極的偏置電壓，使得漏極偏置電流固定在某個設(shè)定值上。
[0039]因為漏極偏置電壓Vd在混頻器集成電路I內(nèi)部直接印加在平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈上，本高頻接口電路可以省去一條外部連接線，一個開路截點和一個電感器，整個接口電路的使用電路板面積減少，而且省去了一個外接端子而相應(yīng)地減少了成本。這樣，接收機的制造成本就降低了。
[0040]實施例二:
[0041]本實用新型實施例_■中的聞頻接口電路為發(fā)射機后端的聞頻接口電路，如圖2所示，包括混頻器集成電路1、功率放大器輸出端32、第三隔直耦合電容31、功率放大器30、由1/4波長器構(gòu)成的第二開路截點1212、由1/4波長器構(gòu)成的第二電感器1211和第二隔直耦合電容13?；祛l器集成電路I包括高頻電路11、平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10和偏置控制電路12。高頻電路11采用本領(lǐng)域的公知技術(shù)，其內(nèi)包含有混頻器、本地振蕩器、鎖相環(huán)等。
[0042]高頻電路11內(nèi)的差動電路的輸出端對應(yīng)連接至平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈的兩端，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈的一端和第二隔直耦合電容13的一極共同通過第一連接線122連接至偏置控制電路12的柵極偏置電壓輸出端，第二隔直耦合電容13的另一極接地，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈的另一端連接至功率放大器30的柵極，功率放大器30的源極接地；偏置控制電路12的漏極偏置電壓輸出端通過第二連接線121與第二電感器1211的一端和第二開路截點1212相連接，第二電感器1211的另一端連接至第三隔直耦合電容31的一極和功率放大器30的漏極，第三隔直耦合電容31的另一極連接至功率放大器輸出端32。
[0043]工作時，高頻電路11輸出差動的雙相信號分別印加到平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈的兩端，在平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的初級線圈中形成勵磁電流，使得在平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈中感應(yīng)出高頻信號。因為平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈的一端是通過第二隔直耦合電容13接地的，高頻的阻抗極低，于是平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈的另一端則產(chǎn)生了具有驅(qū)動功率的輸出信號。此輸出信號直接印加到功率放大器30的柵極，通過功率放大器30放大后，在功率放大器30的漏極產(chǎn)生了大功率信號，通過第三隔直耦合電容31輸出到功率放大器輸出端32上。同時，偏置控制電路12產(chǎn)生了柵極偏置電壓Vg印加到第二隔直耦合電容13與平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈的連接點上，經(jīng)過接地的第二隔直耦合電容13過濾掉高頻噪聲后，通過平衡不平衡轉(zhuǎn)換器10的次級線圈直接印加到功率放大器30的輸入端柵極上。而漏極偏置電壓Vd則通過第二連接線121經(jīng)過第二開路截點1212去除了偏置電壓線上的噪聲后，通過第二電感器1211印加到功率放大器30的漏極上，以提供功率放大器30的偏置電流。所以，功率放大器30與包含有混頻器的集成電路的接口只要有一條射頻傳輸線和一條直流連接線即可構(gòu)成。
[0044]這樣，與接收機能夠得到的效果一樣，發(fā)射機的電路板面積可以減少的同時，集成電路的偏置輸出端可以節(jié)省一個，降低了發(fā)射機的制造成本。
【權(quán)利要求】
1.高頻接口電路，其特征在于:包括單相射頻輸入端、第一隔直耦合電容、低噪聲放大器、由1/4波長器構(gòu)成的第一開路截點、由1/4波長器構(gòu)成的第一電感器、高頻電路、偏置控制電路、平衡不平衡轉(zhuǎn)換器和第二隔直耦合電容；單相射頻輸入端連接至第一隔直耦合電容的一極，第一隔直耦合電容的另一極分別連接第一電感器的一端和低噪聲放大器的柵極，低噪聲放大器的源極接地，第一電感器的另一端和第一開路截點共同通過第一連接線連接至偏置控制電路的柵極偏置電壓輸出端；偏置控制電路的漏極偏置電壓輸出端通過第二連接線連接至第二隔直耦合電容的一極和平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的初級線圈的一端，第二隔直耦合電容的另一極接地，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的初級線圈的另一端連接至低噪聲放大器的漏極，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的次級線圈的兩個輸出端對應(yīng)連接至高頻電路內(nèi)的差動電路的輸入端。2.高頻接口電路，其特征在于:包括功率放大器輸出端、第三隔直耦合電容、功率放大器、由1/4波長器構(gòu)成的第二開路截點、由1/4波長器構(gòu)成的第二電感器、高頻電路、偏置控制電路、平衡不平衡轉(zhuǎn)換器和第二隔直耦合電容；高頻電路內(nèi)的差動電路的輸出端對應(yīng)連接至平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的初級線圈的兩端，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的次級線圈的一端和第二隔直耦合電容的一極共同通過第一連接線連接至偏置控制電路的柵極偏置電壓輸出端，第二隔直耦合電容的另一極接地，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的次級線圈的另一端連接至功率放大器的柵極，功率放大器的源極接地；偏置控制電路的漏極偏置電壓輸出端通過第二連接線與第二電感器的一端和第二開路截點相連接，第二電感器的另一端連接至第三隔直耦合電容的一極和功率放大器的漏極，第三隔直耦合電容的另一極連接至功率放大器輸出端。
【文檔編號】H04B1-04GK204272090SQ201420665647
【發(fā)明者】王建欽, 澤入明弘 [申請人]廈門科塔電子有限公司