一種折疊正交雙平衡混頻器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混頻器領域，具體涉及一種折疊正交雙平衡混頻器。
【背景技術】
[0002]混頻器作為無線通信收發器中的重要模塊之一，其作用是進行信號的頻率搬移。在發射機中，其作用是上變頻，即將已調制的中頻信號搬移到較高的載波頻段；在接收機中，其作用是下變頻，將射頻信號搬移到中低頻段。先前的混頻器多采用吉爾伯特單元的雙平衡結構，該結構的混頻器各端口隔離度較差，當需要增大混頻器的轉換增益和降低噪聲時，需要增大跨導級的偏置電流，而偏置電流的增大將導致負載上的壓降增大，從而壓縮了開關級和跨導級的電壓空間，降低了混頻器的線性度。現代通信系統的信號多采用正交相移鍵控或者相似的正交頻移鍵控調制技術，接收機需要將射頻信號搬移為同相和正交兩路信號，通常這通過使用兩個吉爾伯特混頻器或者相似的混頻器并聯實現，但是這樣會產生大的功耗，不適合電子設備小型化、便攜化、低功耗的要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是提供一種折疊正交雙平衡混頻器，其可有效解決上述問題，其可提高混頻器的線性度、端口隔離度，且具有高增益和低功耗的特點。
[0004]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案進行實施:
[0005]一種折疊正交雙平衡混頻器，其特征在于:包括跨導級模塊、開關級模塊、尾電流源模塊、負載電流源模塊以及共模反饋模塊；負載電流源模塊包括晶體管Ml、M2，尾電流源模塊包括晶體管Ml 1、Ml2，開關級模塊包括晶體管M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、MlO，跨導級模塊包括晶體管M13、M14、M15、M16，晶體管Ml、M2的源極均連接電源電壓，晶體管Ml、M2的柵極均連接到共模反饋模塊的電壓控制信號輸出端VB1，晶體管Ml的漏極分五路分別連接晶體管M3、M5、M7、M9的源極以及晶體管Mll的漏極，晶體管M2的漏極分五路分別連接晶體管M4、M6、M8、MlO的源極以及晶體管M12的漏極；晶體管M3、M6的柵極分別連接同相本振信號的正輸入端ILO+，晶體管M3、M4、M13的漏極短接在一起且短接點作為同相中頻輸出信號輸出端IIF的一接點；晶體管M4、M5的柵極分別連接同相本振信號的負輸入端ILO-，晶體管M5、M6、M14的漏極短接在一起且短接點作為同相中頻輸出信號輸出端IIF的另一接點；晶體管M7、M10的柵極分別連接到正交本振信號的正輸端QLO+，晶體管M7、M8、M15的漏極短接在一起且短接點作為正交中頻輸出信號端QIF的一個接點；晶體管M8、M9的柵極均連接正交本振信號的負輸端QLO-，晶體管M9、M10、M16的漏極短接在一起且短接點作為正交中頻輸出信號端QIF的另一接點；晶體管Mll的柵極連接輸入射頻信號的正端RF+，晶體管M12的柵極連接輸入射頻信號的負端RF-;晶體管M13、M14、M15、M16的柵極均連接外部電路提供的偏置電壓VB2，晶體管Mil、M12、M13、M14、M15、M16的源極均接地。
[0006]上述技術方案中，采用折疊的開關級模塊提高端口間的隔離度；采用電流源負載模塊提高混頻器的增益；采用共模反饋模塊為混頻器各個關鍵節點提供穩定的工作電流、提高混頻器的線性度；另外同相和正交兩個混頻器支路共用一組射頻輸入端口，實現正交混頻的同時降低功耗。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明電路原理圖；
[0008]圖2為共模反饋模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0009]為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行具體說明。應當理解，以下文字僅僅用以描述本發明的一種或幾種具體的實施方式，并不對本發明具體請求的保護范圍進行嚴格限定。
[0010]本發明采取的技術方案如圖1所示，一種折疊正交雙平衡混頻器，包括跨導級模塊15、開關級模塊、尾電流源模塊14、負載電流源模塊11以及共模反饋模塊16 ;負載電流源模塊11包括晶體管M1、M2，尾電流源模塊14包括晶體管M11、M12，開關級模塊由兩個吉爾伯特單元12、13組成、包括晶體管M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10，跨導級模塊15包括晶體管M13、M14、M15、M16，晶體管Ml、M2的源極均連接電源電壓，晶體管Ml、M2的柵極均連接到共模反饋模塊16的電壓控制信號輸出端VB1，晶體管Ml的漏極分五路分別連接晶體管M3、M5、M7、M9的源極以及晶體管Mll的漏極，晶體管M2的漏極分五路分別連接晶體管M4、M6、M8、MlO的源極以及晶體管M12的漏極；晶體管M3、M6的柵極分別連接同相本振信號的正輸入端ILO+，晶體管M3、M4、M13的漏極短接在一起且短接點作為同相中頻輸出信號輸出端IIF的一接點；晶體管M4、M5的柵極分別連接同相本振信號的負輸入端ILO-，晶體管M5、M6、M14的漏極短接在一起且短接點作為同相中頻輸出信號輸出端IIF的另一接點；晶體管M7、MlO的柵極分別連接到正交本振信號的正輸端QLO+，晶體管M7、M8、M15的漏極短接在一起且短接點作為正交中頻輸出信號端QIF的一個接點；晶體管M8、M9的柵極均連接正交本振信號的負輸端QLO-，晶體管M9、M10、M16的漏極短接在一起且短接點作為正交中頻輸出信號端QIF的另一接點；晶體管Mll的柵極連接輸入射頻信號的正端RF+，晶體管M12的柵極連接輸入射頻信號的負端RF-;晶體管M13、M14、M15、M16的柵極均連接外部電路提供的偏置電壓犯2，晶體管肌1、112、113、114、115、1116的源極均接地。其中:由兩個吉爾伯特單元組成的開關級，尾電流源，負載電流源和共模反饋電路。RF+和RF-分別為混頻器射頻信號的正、負輸入信號，ILO+和ILO-分別為同相本振信號的正、負輸入信號，QLO+和QLO-分別為正交本振信號的正、負輸入信號，IIF和QIF分別為混頻器的同相中頻輸出信號和正交中頻輸出信號，VBl為共模反饋模塊16提供的電壓控制信號，VB2為外部電路提供的偏置電壓。
[0011]本發明采用折疊的開關級模塊提高端口間的隔離度；采用電流源負載模塊提高混頻器的增益；采用共模反饋模塊16為混頻器各個關鍵節點提供穩定的工作電流、提高混頻器的線性度；另外同相和正交兩個混頻器支路共用一組射頻輸入端口，實現正交混頻的同時降低功耗。
[0012]更為詳細的方案為:共模反饋模塊16包括晶體管M17、M18、M19、M20以及電阻R1、R2、R3、R4，晶體管M17的源極連接電源電壓，晶體管M17的柵極連接外部電路提供的偏置電壓VB3，晶體管M17的漏極分三路分別與晶體管M18、M19、M20的源極相連接；電阻Rl的PLUS端連接輸入信號P，電阻Rl的MINUS端與電阻R2的PLUS端以及晶體管M18的柵極連接在一起；電阻R2的MINUS端連接輸入信號Q ;電阻R3的PLUS端連接輸入信號R，電阻R3的MINUS端與電阻R4的PLUS端以及M19的柵極短接在一起，電阻R4的MINUS端連接輸入信號S ;晶體管M18、M19、M21的漏極短接在一起且短接點分兩路分別連接晶體管M21、M22的柵極，晶體管M20的柵極連接外部電路提供的參考電壓Vref，晶體管M20、M22的漏極連接在一起且兩者的接點作為共模反饋模塊16的電壓控制信號輸出端VBl ;晶體管M21、M22的源極接地。晶體管M18、M19的尺寸相同且為晶體管M20的一半。具體如圖2所示，其中:VBl為共模反饋模塊16輸出的電壓控制信號，Vref為外部電路提供的參考電壓，VB3為外部電路提供的偏置電壓，P、Q、R、S為輸入信號。
[0013]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在獲知本發明中記載內容后，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對其作出若干同等變換和替代，這些同等變換和替代也應視為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種折疊正交雙平衡混頻器，其特征在于:包括跨導級模塊、開關級模塊、尾電流源模塊、負載電流源模塊以及共模反饋模塊；負載電流源模塊包括晶體管Ml、M2，尾電流源模塊包括晶體管Ml 1、Ml2，開關級模塊包括晶體管M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、MlO，跨導級模塊包括晶體管M13、M14、M15、M16，晶體管M1、M2的源極均連接電源電壓，晶體管M1、M2的柵極均連接到共模反饋模塊的電壓控制信號輸出端VB1，晶體管Ml的漏極分五路分別連接晶體管M3、M5、M7、M9的源極以及晶體管Mll的漏極，晶體管M2的漏極分五路分別連接晶體管M4、M6、M8、MlO的源極以及晶體管M12的漏極；晶體管M3、M6的柵極分別連接同相本振信號的正輸入端ILO+，晶體管M3、M4、M13的漏極短接在一起且短接點作為同相中頻輸出信號輸出端IIF的一接點；晶體管M4、M5的柵極分別連接同相本振信號的負輸入端ILO-，晶體管M5、M6、M14的漏極短接在一起且短接點作為同相中頻輸出信號輸出端IIF的另一接點；晶體管M7、MlO的柵極分別連接到正交本振信號的正輸端QLO+，晶體管M7、M8、M15的漏極短接在一起且短接點作為正交中頻輸出信號端QIF的一個接點；晶體管M8、M9的柵極均連接正交本振信號的負輸端QLO-，晶體管M9、M10、M16的漏極短接在一起且短接點作為正交中頻輸出信號端QIF的另一接點；晶體管Mll的柵極連接輸入射頻信號的正端RF+，晶體管M12的柵極連接輸入射頻信號的負端RF-;晶體管M13、M14、M15、M16的柵極均連接外部電路提供的偏置電壓VB2，晶體管Mil、M12、M13、M14、M15、M16的源極均接地。2.根據權利要求1所述的折疊正交雙平衡混頻器，其特征在于:共模反饋模塊包括晶體管M17、M18、M19、M20以及電阻Rl、R2、R3、R4，晶體管M17的源極連接電源電壓，晶體管M17的柵極連接外部電路提供的偏置電壓VB3，晶體管M17的漏極分三路分別與晶體管M18、M19、M20的源極相連接；電阻Rl的PLUS端連接輸入信號P，電阻Rl的MINUS端與電阻R2的PLUS端以及晶體管M18的柵極連接在一起；電阻R2的MINUS端連接輸入信號Q ；電阻R3的PLUS端連接輸入信號R，電阻R3的MINUS端與電阻R4的PLUS端以及M19的柵極短接在一起，電阻R4的MINUS端連接輸入信號S ;晶體管M18、M19、M21的漏極短接在一起且短接點分兩路分別連接晶體管M21、M22的柵極，晶體管M20的柵極連接外部電路提供的參考電壓Vref，晶體管M20、M22的漏極連接在一起且兩者的接點作為共模反饋模塊的電壓控制信號輸出端VBl ;晶體管M21、M22的源極接地。3.根據權利要求2所述的折疊正交雙平衡混頻器，其特征在于:晶體管M18、M19的尺寸相同且為晶體管M20的一半。
【專利摘要】本發明涉及一種折疊正交雙平衡混頻器，包括跨導級模塊、開關級模塊、尾電流源模塊、負載電流源模塊以及共模反饋模塊；負載電流源模塊包括晶體管M1、M2，尾電流源模塊包括晶體管M11、M12，開關級模塊包括晶體管M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10，跨導級模塊包括晶體管M13、M14、M15、M16。本發明中采用折疊的開關級模塊提高端口間的隔離度；采用電流源負載模塊提高混頻器的增益；采用共模反饋模塊為混頻器各個關鍵節點提供穩定的工作電流、提高混頻器的線性度；另外同相和正交兩個混頻器支路共用一組射頻輸入端口，實現正交混頻的同時降低功耗。
【IPC分類】H03D7/16
【公開號】CN104935259
【申請號】CN201510299059
【發明人】李迪, 柴常春, 王瑜, 石佐辰, 房濤, 趙中陽, 楊銀堂
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月3日