[发明专利]次谐波激励的混频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含晶体管配置和晶体管端口的次谐波激励的 变频混频器装置，其中，晶体管端口用于本机振荡信号的加入、射频 信号的加入/取出和中频信号的取出/加入。

背景技术

混频器首先用于无线电系统，以实现频率偏移，并且实际上构成 无线电系统中最关键的部件。已知不同种类的混频器。一种类型的混 频器是所谓的次谐波激励的混频器。次谐波激励的混频器由本机振荡 器(LO)信号驱动，其频率仅仅是用于基波混频器的本机振荡器的频率 的一半或(更一般地说)几分之一，例如1/3、1/4。与其它诸如有源 FET混频器和二极管混频器等混频器相比，具有吸引力的是它是具有 较低的LO功率需求和较大频带宽度范围的混频器，并且非常适用于 高线性的混频。次谐波激励的电阻式混频器具有优良的LO-RF和 LO-IF隔离，这是由于LO频率分别与IF频率和RF频率不同(这尤其 利于滤波)，并且在一些情况下还由于不同的LO信号。然而，这种结 构需要有可能占用较大芯片面积的LO平衡转换器，或差分VCO。出 于若干原因次谐波激励的混频器是有吸引力的，首先因为易于达到较 低相位噪声的LO源，因为LO频率允许分频，例如传统的(非次谐波 激励的)混频器的LO频率的一半。特别地，在毫米波范围中，不易实 现较低相位噪声的LO源。在一些次谐波激励的混频器中，如上所述， 必须使用平衡转换器或差分信号发生电路，以提供彼此之间相位相差 180度的两个LO信号。这两个LO信号驱动在栅极端并联的两个FET 元件。图1举例说明了这种变频次谐波无源混频器10₀，它构成现有 技术的次谐波激励的混频器。图1表示带有互连的漏极的第一FET晶 体管1₀和第二FET晶体管2₀。RF信号在互连的漏极处加入，且IF 信号从互连的漏极取出，并且在RF输入端设有RF(带通)滤波器，且 在IF输出端设有IF滤波器，以滤除RF成分和任何其它不需要的信 号。两个LO信号驱动在栅极端并联的两个FET元件1₀、2₀，因此， 这两个有源元件交替地工作在信号的半周期。平衡转换器21₀连接在 栅极上。

H.Zirath的文章″次谐波激励的电阻式双HEMT混频器″(″A subharmonically pumped resistive dual-HEMT-mixer″by H.Zirath，Proc. Of IEEE MTT-S，pp.875-878，1991)揭示了基于次谐波激励的高电子 迁移率晶体管(HEMT)的电阻式混频器，它基于并联HEMT设置，其 中LO以相同的振幅但相反的相位加到栅极。有利的是，LO频率仅仅 是激励基波混频器所需频率的一半，并且抑制了AM-LO噪声，而且 大大地分离了RF和LO频率，这有利于滤波器的构建。所说明的混 频器基于并联HEMT设置，这表示混频元件基本上由两个HEMT构 成，其源极和漏极分别连在一起。本机振荡器以相同的振幅但相反的 相位加到两个栅极上。RF信号加到漏极上，并且由于随时间变化的 沟道电导而发生频率混合。电导波形仅仅包括LO的偶次谐波。中频 通过IF滤波器从漏极取出。

M.F.Lei等人的文章″微小W频带MMIC次谐波激励的电阻式混 频器的设计与分析″(″Design and analysis of miniature W-band MMIC subharmonically pumped resistive mixer″by M.F.Lei，etal.，Proc.Of IEEE MTT-S，pp.235-238，2004)揭示了另一种次谐波激励的电阻式混 频器。