[发明专利]具有高隔离度的低功率高动态范围的基于有源混频器的微波下变频器

说明书

本申请公开一种具有高隔离度的低功率高动态范围的基于有源混频器的微波下变频器。一种下变频器(100)，其包括：第一(140A)和第二(140B)偏置电路；混频器(120)；以及变压器(150)，其被耦合以接收放大器输出信号(RF信号115)。第一和第二偏置电路分别各自包括偏置晶体管(M1；M4)以及第一(111)和第二(121)节点。混频器包括耦合到第一节点的第一(M2)和第二(M3)晶体管以及耦合到第二节点的第三(M5)和第四(M6)晶体管。第二和第四晶体管耦合到第三节点(131)。第一和第三晶体管耦合到第四节点(141)。混频器还包括耦合到第四节点及电源电压节点(Vdd 105)的第一电阻器(R1)以及耦合到第三节点及电源电压节点的第二电阻器(R2)。变压器包括：初级绕组(154)，其被耦合以接收放大器输出信号并且耦合到电源电压(Vdd105)；以及次级绕组(156)，其在第一节点处耦合到混频器和第一偏置电路，并且在第二节点处耦合到混频器和第二偏置电路。

背景技术

射频下变频器通常受到低动态范围、高功耗和差的本地振荡器端口到射频端口隔离的影响。电流换向吉尔伯特(Gilbert)单元混频器通过用低振幅本地振荡器信号来驱动以提供极好的开关速度，这使得它们对微波或毫米波操作具有吸引力。然而，这些混频器是有噪声的，因此伴随有低噪声放大器(LNA)以保持整体噪声在系统预算内。传统的解决方案难以实现良好的动态范围，其特征在于输入参考三阶截断点(Input-referred Third-Order Intercept Point)减去噪声系数(IIP3-NF)，同时保持较低的功耗和本地振荡器(LO)端口到射频(RF)端口隔离。

发明内容

在一些示例中，一种下变频器包括放大器、混频器、第一偏置电路、第二偏置电路和变压器。该放大器被配置为接收射频输入。该变压器包括初级绕组和次级绕组。该初级绕组被耦合以接收放大器输出信号并耦合到电源电压。该次级绕组在第一节点处耦合到混频器和第一偏置电路，并且在第二节点处耦合到混频器和第二偏置电路。该第一偏置电路包括第一偏置晶体管和配置成耦合到混频器的第一节点。在一些示例中，该第一偏置电路还包括第一滤波器。该第二偏置电路包括第二偏置晶体管和配置成耦合到混频器的第二节点。在一些示例中，该第二偏置电路还包括第二滤波器。该混频器包括：第一晶体管和第二晶体管，其在第一节点处耦合到第一偏置电路；第三晶体管和第四晶体管，其在第二节点处耦合到第二偏置电路；以及第一电阻器和第二电阻器。第二晶体管和第四晶体管耦合到第三节点。第一晶体管和第三晶体管耦合到第四节点。第一电阻器耦合到第四节点和电源电压节点，并且第二电阻器耦合到第三节点和电源电压节点。

附图说明

对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：

图1示出了根据一个实施例的示例性基于有源混频器的微波下变频器。

图2示出了根据一个实施例的基于有源混频器的微波下变频器的示例配置。

图3示出了根据一个实施例的基于有源混频器的微波下变频器的附加示例配置。

图4示出了根据一个实施例的基于有源混频器的微波下变频器的另一示例配置。

图5示出了根据一个实施例的基于有源混频器的微波下变频器的另一示例配置。

具体实施方式

本文描述的是基于有源混频器的微波下变频器的示例。在所公开的示例中，下变频器包括混频器、低噪声放大器(LNA)、变压器和两个偏置电路。所公开的混频器是Gilbert单元混频器的衍生物，并用作有源混频器。所公开的混频器通过变压器磁耦合到LNA。每个偏置电路包括被偏置以在饱和区中作为电流源工作的晶体管和用于降低充当电流源的晶体管的噪声的滤波器。一些下变频器包括隔离变压器，其中次级绕组耦合到馈入混频器的开关芯(switching core)中的输入晶体管的栅极。然而，在所公开的示例中，隔离变压器被耦合以使得次级绕组耦合到混频器的开关端口晶体管的发射极。