[发明专利]CMOS下变频混频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种CMOS下变频混频器。

背景技术

无线收发机射频(RF)前端在本质上主要完成频率变换的功能，接收机射频前端将接收到的射频信号转换成基带信号，而发射机射频前端将要发射的基带信号转换成射频信号，频率转换功能由混频器完成。混频器是射频前端电路中的重要模块，它一种非线性电路，依靠电路本身的非线性来完成频率转换功能。下变频混频器把一个接收到的RF信号变换成一个较低的频率，称为中频（IF）。可见乘法产生了在输入信号的频率和处与频率差处的输出信号，它们的幅值正比于RF和本振信号（LO）幅值的乘积。因此，如果LO幅值不变，那么在RF信号中任何幅值调制都传递给了IF信号。

双极型双平衡混频器（Gilbert乘法器）拥有较好的LO-RF、RF-IF、LO-IF端口隔离，因此在设计中常采用此结构。图1是现有CMOS Gilbert下变频混频器的电路图；Gilbert乘法器包括：

由NMOS管101和NMOS管102组成的射频差分输入电路，NMOS管101和NMOS管102的源极连接在一起并和由NMOS管103组成的电流源连接在一起。NMOS管101和NMOS管102的栅极分别连接一个差分射频电压信号RFP或RFN。NMOS管103的源极接地，栅极接偏置电压Vbiasn。射频差分输入电路分别在NMOS管101和NMOS管102的漏极产生包含射频电压信号RFP或RFN的频率的射频电流信号。

由NMOS管104、NMOS管105、NMOS管106和NMOS管107组成的开关电路，NMOS管104和NMOS管105的源极都和NMOS管101的漏极相连，NMOS管106和NMOS管107的源极都和NMOS管102的漏极相连，NMOS管104和NMOS管107的栅极都接一个差分本振信号LOP，NMOS管105和NMOS管106的栅极都接另一个差分本振信号LON。NMOS管104和NMOS管106的漏极相连并作为一个差分中频信号IFP的输出端，NMOS管105和NMOS管107的漏极相连并作为另一个差分中频信号IFN的输出端。NMOS管104和NMOS管106的漏极和电源之间还连接有负载，NMOS管105和NMOS管107的漏极和电源之间还连接有负载。差分中频信号的频率为差分本振信号和差分射频电压信号的频率差。

如图1所示的现有CMOS Gilbert下变频混频器相比较单平衡混频器而言，隔离性能良好，尤其是本振至中频端口的隔离性能有所改进，另外是线性范围较大，但随着工艺的进一步发展及应用领域的拓展，对混频器的性能提出了更多的应用需求，客观上要求更高性能的混频器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CMOS下变频混频器，能提高增益并实现增益可调，能提高线性度和噪声性能，能降低工作电压。

为解决上述技术问题，本发明提供的CMOS下变频混频器包括：

射频差分输入电路，包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的栅极作为两个射频输入端并分别连接两个差分射频电压信号，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的源极连接在一起，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的漏极作为所述射频差分输入电路的两个输出端并分别输出和所述差分射频电压信号频率相同的两路差分射频电流信号。

开关电路，所述开关电路包括两个对称且为全差分结构的第一开关支路和第二开关支路，所述第一开关支路和所述第二开关支路的控制端都分别连接两个差分本振信号，所述第一开关支路的输入端连接所述第一NMOS管的漏极、所述第二开关支路的输入端连接所述第二NMOS管的漏极，所述第一开关支路和所述第二开关支路的正相输出端连接在一起并输出差分中频电压信号的正相信号，所述第一开关支路和所述第二开关支路的反相输出端连接在一起并输出差分中频电压信号的反相信号。

所述第一开关支路和所述第二开关支路的正相输出端和电源电压之间连接有第一负载电路，所述第一开关支路和所述第二开关支路的反相输出端和电源电压之间有第二负载电路。

所述第一负载电路由第一电阻和第一PMOS管并联而成，所述第一电阻和所述第一PMOS管的漏极连接并接两个所述开关支路的正相输出端，所述第一电阻和所述第一PMOS管的源极连接并接电源电压。