一种可切换增益的高线性度混频器制造技术

一种可切换增益的高线性度混频器电路，包括：第一、第二跨导单元，开关单元，负载单元和电源控制单元。当要求混频器为高增益模式时，第一跨导单元处于工作状态，第二跨导单元处于关断状态，射频输入差分信号经第一跨导单元转变成电流信号输出至开关单元；当要求混频器为低增益模式工作时，第一跨导单元处于关断状态，第二跨导单元处于工作状态，射频输入差分信号经第二跨导单元转变成电流信号输出至开关单元，电流控制单元控制第一跨导单元或第二跨导单元的尾电流源工作或关断；输入差分本振信号和差分射频信号通过开关单元实现相乘，产生中频电流信号；负载单元将中频电流信号转化成差分中频信号输出。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

A high linearity mixer with switchable gain

A high linearity mixer circuit with switchable gain includes: first, second transconductance unit, switching unit, load unit and power control unit. When the requirements of mixer for high gain mode, a first transconductance unit in working state, the second transconductance unit in the off state, the RF input signal into a differential output current signal to the switch unit via a first transconductance unit; when the requirements for low gain mode mixer, the first transconductance unit in the off state, the second unit in transconductance the working state, the RF input signal into a differential output current signal to the switch unit with second transconductance unit, a current control unit controls the first transconductance unit or second unit transconductance tail current source or turn off; the input differential local oscillator signal and differential RF signals to achieve multiplication through the switching unit, generates intermediate frequency current signal; load unit if current signal is converted to differential signal output.

【技术实现步骤摘要】
一、
本技术属于CMOS射频集成电路领域，涉及一种可切换增益的高线性度混频器。二、
技术介绍
混频器是射频接收机的重要组成部件，其主要作用是将接收机接收的射频信号转化成中频信号。对于混频器而言，其输入信号能量较高，因此要求混频器必须具有较高的线性度；另一方面，对于多数应用，要求混频器能够进行增益切换，同时，为保证系统具有良好的大信号处理能力，要求混频器在切换增益时其线性度不受影响。双平衡Gilbert混频器因为具有良好的本振信号抑制，良好的信号间隔离度，提供一定转换增益等优点在接收机电路中得到了广泛应用。通常，这种结构增益切换主要通过改变跨导管接入电路中数量或改变负载阻抗大小来实现，这种增益切换方式存在下面缺点：1.改变接入混频器电路中跨导管数量和改变负载阻抗大小方法来实现增益切换需要在射频通路上来实现，由于切换开关位于信号通路上，其导通和关断的寄生参数将对电路性能产生影响，因此这种切换增益的方法对混频器射频性能影响大。2.改变跨导管数量或改变负载阻抗大小方法，将改变电路的工作状态，如在低增益状态下，电路工作电流或负载阻抗低于高增益状态，其线性度将会急剧恶化。三、
技术实现思路
本技术目的是克服上述混频器技术缺点，提供一种可切换增益的高线性度混频器。（一）技术方案为了实现上述目标，本技术的可切换增益的高线性度混频器电路，包括：第一跨导单元、第二跨导单元、开关单元、负载单元和电源控制单元；本混频器的射频输入信号、本振信号和中频输出信号为差分信号；其中：射频差分输入信号为RF+/RF-，差分本振信号为L0+/LO-，差分输出中频信号为IF+/IF-；第一、二跨导单元都是带尾电流源的共源结构；所述第一、第二跨导单元的射频差分输入信号端分别连接射频差分输入信号RF+/RF-；所述开关单元的差分本振信号输入端分别连接差分本振信号L0+/LO-；所述开关单元的差分输出中频信号端分别输出差分输出中频信号IF+/IF-；所述负载单元连接在电源VCC和差分输出中频信号端之间；所述电源控制单元的输入端连接直流电流源；电源控制单元的输出端连接单刀双掷开关SW1的输入端，开关SW1的两个输出端分别接第一、二跨导单元的尾电流源输入端。通过开关控制单元控制第一跨导单元或第二跨导单元的尾电流源接于电路与否实现：高增益时，第一跨导单元工作，第二跨导单元关闭；低增益时，第一跨导单元关闭，第二跨导单元工作。所述电源控制单元的结构是NMOS晶体管M90的源级接于公共地，晶体管M90的栅极和漏极接于一起（用于给第一跨导单元或者第二跨导单元提供镜像电流源），开关SW1的输入端连接晶体管M90的栅极；所述外部电源的电流自晶体管M90的栅极流入；所述第一跨导单元由NMOS晶体管M1、M3和M91组成，晶体管M1和晶体管M3的源级都接于晶体管M91的漏极，晶体管M1的栅极接于射频信号输入RF+端，晶体管M3的栅极接于射频信号输入RF-端，晶体管M91的栅极接于开关SW1的第一输出端，晶体管M91的源级接于公共地；第二跨导单元由NMOS管M2、M4、M92、M93和第三电抗元件Z3组成，晶体管M2的源级接于晶体管M92的漏极，晶体管M2的栅极接于射频信号输入RF+端，晶体管M4的源级接于晶体管M93的漏极，晶体管M4的栅极接于射频信号输入RF-端，晶体管M92的栅极和晶体管M93的栅极都接于开关SW1的第二输出端，晶体管M92的源级和晶体管M93的源级接于公共地，第三电抗元件Z3的两端分别接于晶体管M2的源级和晶体管M4的源级；所述开关单元包括NMOS晶体管M5、M6、M7和M8；晶体管M5的栅极接于本振信号LO+端，晶体管M5的源级接于晶体管M1漏极和晶体管M2漏极，晶体管M7的栅极接于本振信号LO-端，晶体管M7的源级接于晶体管M3漏极和晶体管M4漏极，晶体管M6的栅极接于本振信号LO-端，晶体管M6的源级接于晶体管M1漏极和晶体管M2漏极，晶体管M8的栅极接于本振信号LO+端，晶体管M8的源级接于晶体管M3漏极和晶体管M4漏极，晶体管M5的漏极和晶体管M7的漏极接于输出中频IF+端，晶体管M6的漏极和晶体管M8的漏极接于输出中频IF-端；偏置点作用在本振信号L0+和LO-端，保证晶体管M5、M6、M7和M8工作在饱和区；所述负载阻抗单元包括第一、二负载阻抗Z1和Z2;第一负载阻抗Z1分别接于电源VCC和输出中频信号IF+端，第二负载阻抗Z2分别接于电源VCC和输出中频信号IF-端；所述的第一、二中频输出级阻抗Z1和Z2是由电阻、电感、电容或晶体管实现；或者是由电阻、电感、电容或晶体管中的两个或多个的组合。所述第三电抗元件在Z3是电阻、电感、电容或晶体管；或者是电阻、电感、电容或晶体管中的两个或多个组合实现。本技术的原理说明如下：所述第一跨导单元是带尾电流源的共源结构，第二跨导单元是带尾电流源的源级负反馈的共源结构；当要求混频器为高增益模式时，第一跨导单元处于工作状态，第二跨导单元处于关断状态，射频输入差分信号经第一跨导单元转变成电流信号输出至开关单元；当要求混频器为低增益模式工作时，第一跨导单元处于关断状态，第二跨导单元处于工作状态，射频输入差分信号经第二跨导单元转变成电流信号输出至开关单元。所述开关单元将输入差分本振信号和差分射频信号相乘，产生中频差分电流信号；负载单元将中频电流信号转化成差分中频信号输出；电流控制单元控制第一跨导单元或第二跨导单元的尾电流源工作或关断，实现混频器高增益或低增益状态工作。开关SW1根据外部控制信号选择第一跨导单元的尾电流源晶体管M91接于晶体管M90的栅极，同时第二跨导单元的晶体管M92和晶体管M93的栅极接于公共地；或者选择第二跨导单元的尾电流源晶体管M92和晶体管M93接于晶体管M90的栅极，同时第一跨导单元的晶体管M91的栅极接于公共地。当要求混频器为高增益模式时，晶体管M91的栅极通过开关SW1接于晶体管M90的栅极，电流源电流通过电流镜实现第一跨导单元处于正常工作状态；当要求混频器工作在低增益模式时，晶体管M91的栅极接于公共地，晶体管M91处于关断状态，第一跨导单元关断。当要求混频器为低增益模式工作时，晶体管M92和晶体管M93的栅极通过电源控制单元中开关SW1接于晶体管M90的栅极，电流源电流通过电流镜实现第二跨导单元处于正常工作状态；当要求混频器工作在高增益模式时，晶体管M92和晶体管M93的栅极接于公共地，晶体管M92和晶体管M93处于关断状态，第二跨导单元关断。所述电源控制单元中，NMOS晶体管M90的源级接于公共地，晶体管M90的栅极和漏极接于一起，用于给第一跨导单元或者第二跨导单元提供镜像电流源，第一开关SW1根据外部控制信号选择第一跨导单元的尾电流源晶体管M91接于晶体管M90的栅极，同时第二跨导单元的晶体管M92和晶体管M93的栅极接于公共地，或者选择第二跨导单元的尾电流源晶体管M92和晶体管M93接于晶体管M90的栅极，同时第一跨导单元的晶体管M91的栅极接于公共地；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可切换增益的高线性度混频器电路，其特征是包括：第一跨导单元、第二跨导单元、开关单元、负载单元和电源控制单元；本混频器的射频输入信号、本振信号和中频输出信号为差分信号；其中：射频差分输入信号为RF+/RF‑，差分本振信号为L0+/LO‑，差分输出中频信号为IF+/IF‑； 第一、二跨导单元都是带尾电流源的共源结构；所述第一、第二跨导单元的射频差分输入信号端分别连接射频差分输入信号RF+/RF‑；所述开关单元的差分本振信号输入端分别连接差分本振信号L0+/LO‑；所述开关单元的差分输出中频信号端分别输出差分输出中频信号IF+/IF‑；所述负载单元连接在电源VCC和差分输出中频信号端之间；所述电源控制单元的输入端连接直流电流源；电源控制单元的输出端连接单刀双掷开关SW1的输入端，开关SW1的两个输出端分别接第一、二跨导单元的尾电流源输入端。

【技术特征摘要】
1.一种可切换增益的高线性度混频器电路，其特征是包括：第一跨导单元、第二跨导单元、开关单元、负载单元和电源控制单元；本混频器的射频输入信号、本振信号和中频输出信号为差分信号；其中：射频差分输入信号为RF+/RF-，差分本振信号为L0+/LO-，差分输出中频信号为IF+/IF-；
第一、二跨导单元都是带尾电流源的共源结构；
所述第一、第二跨导单元的射频差分输入信号端分别连接射频差分输入信号RF+/RF-；所述开关单元的差分本振信号输入端分别连接差分本振信号L0+/LO-；所述开关单元的差分输出中频信号端分别输出差分输出中频信号IF+/IF-；所述负载单元连接在电源VCC和差分输出中频信号端之间；
所述电源控制单元的输入端连接直流电流源；电源控制单元的输出端连接单刀双掷开关SW1的输入端，开关SW1的两个输出端分别接第一、二跨导单元的尾电流源输入端。
2.根据权利要求1所述的可切换增益的高线性度混频器电路，其特征是所述电源控制单元的结构是NMOS晶体管M90的源级接于公共地，晶体管M90的栅极和漏极接于一起，开关SW1的输入端连接晶体管M90的栅极；所述外部电源的电流自晶体管M90的栅极流入；
所述第一跨导单元由NMOS晶体管M1、M3和M91组成，晶体管M1和晶体管M3的源级都接于晶体管M91的漏极，晶体管M1的栅极接于射频信号输入RF+端，晶体管M3的栅极接于射频信号输入RF-端，晶体管M91的栅极接于开关SW1的第一输出端，晶体管M91的源级接于公共地；
第二跨导单元由NMOS管M2、M4、M92、M93和第三电抗元件Z3组成，晶体管M2的源级接于晶体管M92的漏极，晶体管M2的栅极接于...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶松，沈剑均，刘宝宏，
申请(专利权)人：江苏博纳雨田通信电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32