[发明专利]一种低功耗高性能正交下混频器

摘要

本发明属于射频无线接收机集成电路技术领域，具体为一种低功耗高性能正交下混频器。它由射频RF转换变压器、正交本振LO开关级、中频IF负载级和电流源偏置组成。其中RF转换变压器将接收到的RF电流信号进行放大传递，正交LO开关级使RF电流信号以相位差为90度的LO频率在输出差分负载上交替输出，从而实现RF频率与正交LO频率相乘后得到的正交IF信号在负载上的输出。该电路结构与传统的基尔伯特混频器相比，用片上集成变压器代替了RF放大级的差分晶体管，可使该混频器适用于低电源电压并显著减小电路噪声和信号失真；将两路正交的LO开关级合并在一个电路中，可使该混频器同时输出正交中频IF信号，简化了无线接收机的设计，并显著降低了混频器模块的功耗。

主权项

1.一种低功耗正交下混频器，其特征在于电路包括四部分：射频RF转换变压器、正交本振LO开关级、中频IF负载级和电流源偏置；RF转换变压器线圈T1的初级一端接RF信号的正极RF+，另一端接地，线圈T2的初级一端接RF信号的负极RF-，另一端接地；线圈T1的次级同相端接节点1，另一端接节点3，线圈T2的次级同相端接节点2，另一端接节点3；I路的LO开关级晶体管M1和M4的栅极接I路LO信号的正极ILO+，晶体管M2和M3的栅极接I路LO信号的负极ILO-，M1和M2共源端接节点4，晶体管M3和M4共源端接节点5；晶体管M1和M3的漏极与负载ZL1相连，输出信号为IIF+，晶体管M2和M4的漏极与负载ZL2相连，输出信号为IIF-；Q路的LO开关级晶体管M5和M8的栅极接Q路LO信号的正极QLO+，晶体管M6和M7的栅极接Q路LO信号的负极QLO-，晶体管M5和M6共源端接节点6，晶体管M7和M8共源端接节点7；晶体管M5和M7的漏极与负载ZL3相连，输出信号为QIF+，晶体管M6和M8的漏极与负载ZL4相连，输出信号为QIF-；负载ZL1、ZL2、ZL3和ZL4的另一端接同一电源电压VDD；节点4和节点6与节点1相连，节点5和节点7与节点2相连；电流偏置管M9的栅极接信号Vbias，漏极接节点3，源极接信号GND；信号RF+和RF-表示射频RF输入差分信号，即接收机接收放大得到的带有基带信号的高频调制信号；信号ILO+和ILO-表示I路的本地振荡信号，与RF信号的载波频率相同；信号QLO+和QLO-表示Q路的本地振荡信号，与RF信号的载波频率相同，与I路的本地振荡信号相位差90度，即成正交，；信号IIF+和IIF-为RF信号与I路LO信号混频得到的I路的中频信号，信号QIF+和QIF-为RF信号与Q路LO信号混频得到的Q路的中频信号；VDD信号为本电路的电源电压，为正1.5V至1.8V；GND信号为本电路的地信号，为0；Vbias为本电路电流偏置管的偏置电压信号，通常通过额外的电流镜电路提供。