[发明专利]一种混频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频前端集成电路中的混频器，尤其涉及一种基于DMGTR结构的折叠式正交混频器，属于混频器技术领域。

背景技术

传统的混频器一般采用吉尔伯特(Gilbert)单元的双平衡结构，如图1所示，虽然这种混频器结构具有各端口隔离度高、对电源电压和环境噪声敏感度小等优点，但是Gilbert单元由于偏置管、跨导管和开关管的堆叠及负载的压降，在低电源电压下很难保证所有晶体管都工作在希望的饱和区。另外，为提高电路的转换增益，需要增大跨导级的偏置电流，而偏置电流的增大将导致负载上的压降增大，从而压缩了开关对和跨导级的电压空间，降低了电路的线性度。

线性度是混频器最重要的技术指标，一般提高线性度的方法是增大晶体管的过驱动电压，但在电流不变的情况下，这样会降低晶体管的跨导，从而导致增益下降，噪声增大。

如图2所示的混频器，即使采用了DMGTR(Differential Multiple Gate Transistors，差分多栅晶体管)结构，线性度可以大大提高，但其仍然将晶体管堆叠，由于要使堆叠的晶体管全都偏置在希望的饱和区(伪差分对除外)，所以RL的值不能过大，否则电阻压降过大会导致电压空间不满足偏置晶体管在饱和区的要求，而混频器的增益与RL成正比，所以这种混频器结构不能获得很高的增益，其对后级电路噪声的抑制作用有限。

发明内容

本发明针对现有混频器技术存在的不足，而提出一种基于DMGTR结构的折叠式正交混频器。

该混频器包括跨导级、开关级和负载级，所述跨导级采用DMGTR结构；所述开关级是由折叠式的两个吉尔伯特单元构成，第一吉尔伯特单元作为信号的同相通路，第二吉尔伯特单元作为信号的正交通路，两个吉尔伯特单元均连接跨导级的输出端；所述负载级包括两个子负载级，每个吉尔伯特单元的输出端连接一个子负载级。

所述DMGTR结构是由全差分对跨导和伪差分对跨导组成。

所述子负载级是由两个电阻构成。

技术效果：

1、跨导级采用DMGTR结构，大大提高了混频器的线性度。

2、开关级采用折叠式结构，使混频器能够获得较高的转换增益，提高了对后级电路噪声的抑制效果。

3、折叠的开关对与输入管相对独立，降低了电压裕度的要求。

附图说明

图1为传统混频器的电路结构图。

图2为DMGTR结构的非折叠式混频器电路结构图。

图3为FDT电路结构图。

图4为PDT电路结构图。

图5为本发明混频器的电路结构图。

图6为本发明混频器的仿真电路原理图。

图7为本发明混频器线性度指标的仿真结果图。

图8为本发明混频器转换增益的仿真结果图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本发明混频器的电路结构如图5所示，包括跨导级、开关级和负载级。所述跨导级采用由全差分对跨导(FDT：Fully Differential Transconductance)和伪差分对跨导(PDT：Pseudo Differential Transconductance)组成DMGTR结构，FDT电路结构如图3所示，PDT电路结构如图4所示，在图5中，M1和M2组成FDT，M13相当于电流源，M3和M4组成PDT；所述开关级是由折叠式的两个吉尔伯特单元构成，在图5中，由M5～M8构成的第一吉尔伯特单元作为信号的同相通路，由M9～M12构成的第二吉尔伯特单元作为信号的正交通路，两个吉尔伯特单元均连接跨导级的输出端；所述负载级包括两个子负载级，在图5中，第一吉尔伯特单元的输出端连接由电阻R3、R4构成的第一子负载级，第二吉尔伯特单元的输出端连接由电阻R5、R6构成的第二子负载级。

在图5中，跨导级中的FDT和PDT作为两个输入管接进射频信号RF+和RF-，开关级中的第一吉尔伯特单元(同相通路)接进同相本振信号ILO_P和ILO_N，第二吉尔伯特单元(正交通路)接进正交本振信号QLO_P和QLO_N，负载级作为混频器的输出，第一子负载级输出同相(I路)中频信号IIF_P和IIF_N，第二子负载级输出正交(Q路)中频信号QIF_P和QIF_N。