[发明专利]供RF下变频混频器用的共栅共源跨导级

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年12月8日提交且题为“COMMON-GATECOMMON-SOURCE TRANSCONDUCTANCE STAGE FOR RFDOWNCONVERSION MIXER(供RF下变频混频器用的共栅共源跨导级)的美国临时专利申请No.60/748,854的优先权。

背景

无线通信网络被广泛地部署以提供诸如语音、分组数据、广播、消息接发等的各种通信服务。此类无线网络的示例包括码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、和正交FDMA(OFDMA)网络。这些无线网络也可利用诸如宽带CDMA(W-CDMA)、cdma2000、和全球移动通信系统(GSM)等的各种无线电技术。

此类无线网络中使用的无线设备包括用于将天线所接收到的射频(RF)信号转换成基带信号供数字处理的接收机段。图1示出了无线设备中的示例性接收机链100的一部分。无线地传送的RF信号由天线102来接收。这些RF信号由LNA(低噪声放大器)104来放大。经放大的信号被传递给典型地为声表面波(SAW)滤波器的RF级间带通滤波器106，而经滤波的信号被传回给混频器108。

LNA 104和混频器108通常被设在集成电路(“IC”或“芯片”)110上，而带通滤波器106通常被设在芯片外。可设匹配网络(MN)112以供在将来自带通滤波器106的经滤波信号传回芯片110时作阻抗匹配之用。这些来自匹配网络112的信号作为差分信号被输入到混频器108的输入级114，该混频器将信号下变频至基带或某一中频。

该混频器的输入级114可如图2中所示地具有常规的唯共栅(CGO)配置。分别在NMOS晶体管206、208的源处提供来自匹配网络的彼此相同但相位相差180°的差分输入信号202、204。NMOS晶体管206、208的栅极通过电阻器210、212被耦合，从而提供了此电路的“共栅”方面。每个NMOS晶体管206、208的栅极还被交叉耦合至与提供给其源极的相反的输入信号。PMOS晶体管220、222在其栅极处通过电阻器224、226被连接至恒定电压V_g228，并且在其源极处被连接至电源电压V_dd 230。所产生的通过每个NMOS晶体管的电流是归因于其栅极和源极处的输入信号。通过每个PMOS晶体管的电流因在其栅极和源极处提供的恒定电压而是恒定的。总电流I_t是通过此电路的每一列上的PMOS晶体管和NMOS晶体管的电流之和。

对于CGO输入级，为了实现高增益，NMOS晶体管的跨导g_mn必须相对较大，这要求匹配网络具有十分高的Q匹配因子。由此推知，CGO输入级潜在可能的不利之处是对输入Q匹配因子的高敏感性。

概述

在一个实施例中，一种无线设备接收机链包括具有共栅共源(CGCS)输入级的混频器。来自片外(off-chip)匹配网络的差分信号可被输入到该混频器的CGCS输入级，该混频器将这些信号下变频至基带或某一中频。此输入级包括：共栅级，其可包括在其栅极和源极处耦合至差分输入的一对NMOS晶体管；以及共源级，其可包括在其源极处耦合至电流源、在其栅极处耦合至差分输入、并且在其漏极处耦合至该共栅级的一对PMOS晶体管；以及耦合在差分输入与地之间的RF扼流圈电感器。

此CGCS输入级超过现有CGO跨导级配置的潜在优势在于藉由通过PMOS差分对来添加共源级，使得跨导增益与高Q匹配网络解耦。

附图简述

图1示出了无线设备的收发机中的接收链的一部分。

图2是图1的接收链中混频器的唯共栅(CGO)输入级的框图。

图3示出了无线设备的收发机中的接收链的一部分，其在混频器中纳入了共栅共源(CGCS)输入级。

图4图解了示例性CGCS输入级。

图5是向/从匹配网络输入和输出的信号的框图。

详细描述

图3是根据一个实施例的无线设备接收机链的一部分的框图，其纳入了具有共栅共源(CGCS)输入级的混频器。

天线302所接收到的RF信号由设在芯片303上的LNA 304放大。经放大的信号被片外地传递给带通滤波器306。匹配网络308提供阻抗匹配以将经滤波器的信号310、311传回到芯片303上。差分信号被输入到混频器314的CGCS输入级312，该混频器将这些信号下变频至基带或某一中频。