[发明专利]具有集成平衡-不平衡转换器的宽带集成RF/微波/毫米波混频器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2014年5月23日提交的标题为“NovelBalunTopologiesforHighFrequency,BroadbandIntegratedCircuits(用于高频的、宽带集成电路的新型平衡-不平衡转换器拓扑)”的代理号为P-00624-PRO的美国临时专利申请第62/002,473号，并且要求其优先权。该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及RF/微波/毫米波混频器和平衡-不平衡转换器。

背景技术

宽带混频器可能需要用集总元件或者与集成电路(IC)制造技术和几何兼容的其它结构制成。

平衡混频器可以提供比不平衡混频器更好的整体性能，包括更好的线性度、噪声以及端对端隔离度。

平衡-不平衡转换器可以用于单平衡混频器和双平衡混频器以在平衡与不平衡配置之间转换射频(RF)、本地振荡器(LO)和中频(IF)信号。平衡-不平衡转换器还需要使用标准IC铸造工艺集成，从而可以生产宽带集成混频器。

混频器的重要性能参数可以包括变频增益、线性度、噪声和工作带宽。平衡-不平衡转换器可以用于集成混频器并且可以对所有这些性能参数产生显著影响。集成平衡-不平衡转换器的重要性能参数可以包括工作频率范围、插入损耗、振幅/相位平衡、阻抗匹配/变换以及物理大小。

遗憾的是，利用集成平衡-不平衡转换器实现所需参数的期望集合可能非常困难。

发明内容

一种宽带射频、微波或者毫米波混频器系统可以包括平衡-不平衡转换器和混频器。所述平衡-不平衡转换器可以具有：不平衡端口；平衡端口；彼此紧密且反向地磁耦合的第一和第二电感器；以及不磁耦合至所述第一或者第二电感器的第三电感器。所述混频器可以连接至所述平衡-不平衡转换器的所述平衡端口。所述包括三个电感器的平衡-不平衡转换器以及所述混频器均可以集成到形成集成电路的单个衬底上。

这些以及其它组件、步骤、特征、目的、益处以及优点现在将通过以下对图示性的实施例、附图和权利要求书的详细说明的综述而变得清晰。

附图说明

附图是图示性的实施例。它们不图示所有实施例。可以另外地或者替代地使用其它实施例。可以忽略可能是显而易见的或者不必要的细节，以节省空间或者用于更有效的图示。可以利用另外的组件或者步骤和/或在没有所图示的所有组件或者步骤的情况下实践一些实施例。当相同的数字出现在不同的附图中时，其指示相同的或者相似的组件或者步骤。

图1图示了基于现有技术的变压器的平衡-不平衡转换器的示例的示意图；

图2图示了基于现有技术的变压器的平衡-不平衡转换器的另一示例的示意图；

图3图示了现有技术的带片上平衡-不平衡转换器的示例的集成电路布局，该带片上平衡-不平衡转换器具有对称的两个单独的螺旋缠绕耦合的电感器和在次级上的接地中心抽头；

图4图示了现有技术的带片上平衡-不平衡转换器的集成电路布局，该带片上平衡-不平衡转换器具有螺旋绕组，该螺旋绕组具有比传统螺旋更加对称的地下通道(underpass)；

图5图示了可以具有绕在磁芯(或者多个磁芯)周围的三个电感器接线并且在高达几GHz下工作的现有技术的平衡-不平衡转换器的示例的示意图；

图6至图8是可以用包裹住磁芯的接线构造而成的现有技术的平衡-不平衡转换器的示例的照片；

图9、图10和图11图示了可以用于集成电路的平面的、宽带三电感器平衡-不平衡转换器的示例；

图12A和图12B比较了在图9中示出的平衡-不平衡转换器的示例与传统平衡-不平衡转换器的性能，图12A比较了相位差，而图12B比较了振幅平衡；

图13图示了在初级侧和次级侧上均使用螺旋的现有技术的变压器拓扑的示例的集成电路布局；

图14图示了在初级侧和次级侧上均使用螺旋的现有技术的变压器拓扑的示例的集成电路布局，初级侧和次级侧已经互相缠绕以提高电对称性；

图15和图16图示了具有平衡端口和不平衡端口的平衡-不平衡转换器的示例的示意图(图15)和集成电路布局(图16)；

图17图示了使用在图9中示出的平衡-不平衡拓扑#1的宽带混频器的示例的示意图；

图18和图19图示了不同的平衡宽带混频器的示例的示意图；

图20图示了使用三电感器平衡-不平衡转换器(在各个端口处各使用一个电感器平衡-不平衡转换器)的宽带混频器的示例的示意图；