一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，设置在射频接收机的信号通路上，作为射频接收机中的第二混频器，通过电路连接设置在第一混频器与低通滤波器之间，包含两个结构相同的混频电路，由第一混频器输出的射频信号分别与本振信号在各个混频电路中进行混频，输出中频信号，并经低通滤波器滤波；每个混频电路的本振信号均采用25%占空比的I/Q正交方波信号，由两个混频电路实现同相正交I/Q变频。本实用新型专利技术能够解决现有技术中二次变频架构的接收机中，第二个混频器为电压型有源混频器和电流型无源混频器两种形式所存在的不足，实现同时兼具低功耗、低成本、高线性度、宽频带特点的射频接收机。

A low power, low cost, high linearity, voltage mode passive mixer

The utility model relates to a low power consumption low cost and high linear voltage mode passive mixer, set in the signal pathway of RF receiver, as the second mixer in a radio receiver, the circuit connection is provided between the first mixer and low pass filter, comprising two identical structure mixer circuit by the RF signal of the first mixer output with the vibration signal in each mixer by mixing the intermediate frequency signal output, and the low pass filter; the vibration signal of each mixer circuit adopts 25% duty cycle I/Q quadrature Fang Bo signal, by two in-phase quadrature I/Q frequency mixing circuit. The utility model can solve the receiver two conversion architecture in the prior art, the second mixers for defects of voltage type and current type mixer active passive mixer two forms, to achieve both low power consumption, low cost, high linearity, wide band characteristics of the RF receiver.

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器
本技术涉及一种电压模式无源混频器，具体是指一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，属于射频接收机

技术介绍
随着无线通信技术的应用领域不断的扩展，人们对便携穿戴、智能家居、智能医疗和高清定位系统等设备的需求量在迅速的提高。而对于这些设备而言，更高灵敏度，更小体积，更低的能耗，更宽的动态范围等设计指标要求也越来越苛刻。混频器是这些设备射频接收系统中的一个非常重要的模块，其作用就是把射频信号和本振信号相混频后，提取出中频信号。就目前的技术水平和广泛应用系统架构来说，射频接收机的下变频采用一次变频和二次变频这两种方式。一次变频的优点是实现简单、低功耗、高集成度，但缺点主要是高频本振泄漏严重，容易造成信号通道阻塞，严重影响动态范围。二次变频就需要两套本振，两个混频器再加上一些辅助电路，从而增加设计面积、功耗和电路的复杂度，但是具有很高的隔离度，很好的线性度和很宽的动态范围。综合整体的设计指标要求来考虑，对射频和本振频率越高的系统，接收机一般采用二次变频架构，这就要求在功耗、面积和线性度之间进行折中。就传统的二次变频架构中，第二个混频器采用电压型有源混频器和电流型无源混频器两种形式。电压型有源混频器的优点是噪声系数(NF)好，最大缺点是线性度差和功耗大，不适合应用在动态范围宽的系统。而电流型无源混频器一般的负载连接跨导放大器实现电流转换成电压，方便后续信号处理，这种架构的优点是线性度高，适合应用在窄带通信系统，不适合应用在宽带和超宽带的通信系统中，原因是跨导放大器需要消耗很大的电流才能实现大带宽。为了克服上述的二次变频架构的接收机中，第二个混频器为电压型有源混频器和电流型无源混频器两种形式所存在的不足，目前亟需提出一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，从而能够实现低功耗低成本高线性度宽频带的射频接收机。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，能够解决现有技术中二次变频架构的接收机中，第二个混频器为电压型有源混频器和电流型无源混频器两种形式所存在的不足，实现同时兼具低功耗、低成本、高线性度、宽频带特点的射频接收机。为了达到上述目的，本技术通过以下技术方案实现：一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，设置在射频接收机的信号通路上，作为射频接收机中的第二混频器，通过电路连接设置在第一混频器与低通滤波器之间，包含两个结构相同的混频电路，由第一混频器输出的射频信号分别与本振信号在各个混频电路中进行混频，输出中频信号，并经低通滤波器滤波；每个混频电路的本振信号均采用25％占空比的I/Q正交方波信号，由两个混频电路实现同相正交I/Q变频。所述的混频电路包含：核心处理模块，与第一混频器通过电路连接，将经过第一次混频输出的射频信号与本振信号进行混频以输出中频信号；电压偏置模块，与核心处理模块通过电路连接，提供偏置电压，使核心处理模块工作在稳定的电压范围内；源极跟随器，通过电路连接设置在核心处理模块与低通滤波器之间，提高驱动能力以驱动低通滤波器。所述的核心处理模块包含由四个无源PMOS晶体管组成的双平衡混频器，其中，第一PMOS晶体管的栅极连接第一路本振信号，源极连接输入的第一路射频信号，漏极连接输出的第一路中频信号；第二PMOS晶体管的源极连接输入的第一路射频信号，即连接第一PMOS晶体管的源极，漏极连接输出的第二路中频信号；第三PMOS晶体管的栅极连接第二PMOS晶体管的栅极，即连接第二路本振信号，源极连接输入的第二路射频信号，漏极连接输出的第一路中频信号；第四PMOS晶体管的栅极连接第一PMOS晶体管的栅极，即连接第一路本振信号，源极连接输入的第二路射频信号，即连接第三PMOS晶体管的源极，漏极连接输出的第二路中频信号。所述的核心处理模块还包含：衬偏电压输入电路，连接设置在第一、第二PMOS晶体管的源极与第三、第四PMOS晶体管的源极之间，由依次串联的第一电阻和第二电阻组成，阻止两路输入的射频信号流入电压偏置模块；第一隔直流电路，包含第一电容和第二电容，该第一电容设置在第一路射频信号与第一、第二PMOS晶体管的源极之间，该第二电容设置在第二路射频信号与第三、第四PMOS晶体管的源极之间，阻隔直流并防止共模串扰。所述的核心处理模块还包含：栅偏电压输入电路，连接设置在第一、第四PMOS晶体管的栅极与第二、第三PMOS晶体管的栅极之间，由依次串联的第三电阻和第四电阻组成，阻止两路输入的本振信号流入电压偏置模块；第二隔直流电路，包含第三电容和第四电容，该第三电容设置在第一路本振信号与第一、第四PMOS晶体管的栅极之间，该第四电容设置在第二路本振信号与第二、第三PMOS晶体管的栅极之间，阻隔直流。所述的电压偏置模块包含：第一电流源，产生恒定电流输出；电流复制电路，由镜像连接的第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管组成，对第一电流源的输出电流进行复制，其中，该第一NMOS晶体管连接第一电流源；偏置电压生成电路，由依次连接的第五PMOS晶体管、第六电阻和第五电阻组成，其中，第五PMOS晶体管连接第二NMOS晶体管；第一电流源的输出电流经复制后通过第五PMOS晶体管，利用其阈值电压产生栅偏电压，并由第三电阻和第四电阻之间输入核心处理模块；第一电流源的输出电流经复制后通过第五PMOS晶体管、第六电阻和第五电阻，利用电流流经第六电阻和第五电阻形成的压降产生衬偏电压，并由第一电阻和第二电阻之间输入核心处理模块。所述的源极跟随器由第三NMOS晶体管和第二电流源连接组成，由核心处理模块输出的中频信号经过第三NMOS晶体管后输出至低通滤波器。综上所述，本技术所提供的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，能够解决现有技术中二次变频架构的接收机中，第二个混频器为电压型有源混频器和电流型无源混频器两种形式所存在的不足，实现同时兼具低功耗、低成本、高线性度、宽频带特点的射频接收机。附图说明图1为本技术中的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器在射频接收机信号通路上的位置示意图；图2为本技术中的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器的混频电路的结构示意图；图3为本技术中的核心处理模块的电路示意图；图4为本技术中的电压偏置模块的电路示意图；图5为本技术中的源极跟随器的电路示意图；图6为本技术中的输入采用25％占空比I/Q正交方波信号的示意图；图7为本技术中的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器的-3dB带宽仿真结果图；图8为本技术中的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器的输入1dB压缩点仿真结果图。具体实施方式以下结合图1～图8，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本技术做进一步阐述。如图1所示，为本技术所提供的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器在射频接收机信号通路上的位置示意图，该电压模式无源混频器100作为射频接收机中的第二混频器，通过电路连接设置在第一混频器(mixer)130与低通滤波器(LowPassFilter，LPF)110之间，包含两个结构相同的混频电路。经过低噪声放大器(LNA)140放大的射频信号与第一本振信号(LO_1)在第一混频器130中进行混频，输出的射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，其特征在于，设置在射频接收机的信号通路上，作为射频接收机中的第二混频器，通过电路连接设置在第一混频器与低通滤波器之间；所述的电压模式无源混频器包含两个结构相同的混频电路，由第一混频器输出的射频信号分别与本振信号在各个混频电路中进行混频，输出中频信号，并经低通滤波器滤波；每个混频电路的本振信号均采用25%占空比的I/Q正交方波信号，由两个混频电路实现同相正交I/Q变频。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，其特征在于，设置在射频接收机的信号通路上，作为射频接收机中的第二混频器，通过电路连接设置在第一混频器与低通滤波器之间；所述的电压模式无源混频器包含两个结构相同的混频电路，由第一混频器输出的射频信号分别与本振信号在各个混频电路中进行混频，输出中频信号，并经低通滤波器滤波；每个混频电路的本振信号均采用25%占空比的I/Q正交方波信号，由两个混频电路实现同相正交I/Q变频。2.如权利要求1所述的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，其特征在于，所述的混频电路包含：核心处理模块，与第一混频器通过电路连接，将经过第一次混频输出的射频信号与本振信号进行混频以输出中频信号；电压偏置模块，与核心处理模块通过电路连接，提供偏置电压，使核心处理模块工作在稳定的电压范围内；源极跟随器，通过电路连接设置在核心处理模块与低通滤波器之间，提高驱动能力以驱动低通滤波器。3.如权利要求2所述的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，其特征在于，所述的核心处理模块包含由四个无源PMOS晶体管组成的双平衡混频器，其中：第一PMOS晶体管的栅极连接第一路本振信号，源极连接输入的第一路射频信号，漏极连接输出的第一路中频信号；第二PMOS晶体管的源极连接输入的第一路射频信号，即连接第一PMOS晶体管的源极，漏极连接输出的第二路中频信号；第三PMOS晶体管的栅极连接第二PMOS晶体管的栅极，即连接第二路本振信号，源极连接输入的第二路射频信号，漏极连接输出的第一路中频信号；第四PMOS晶体管的栅极连接第一PMOS晶体管的栅极，即连接第一路本振信号，源极连接输入的第二路射频信号，即连接第三PMOS晶体管的源极，漏极连接输出的第二路中频信号。4.如权利要求3所述的低功耗低成本高线性的电压模式无源混频器，其特征在于，所述的核心处理模块还包含：衬偏电压输入电路，连接设置在第一、第二PMOS晶体管的源极与第三、第四PMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍荣涛，谢婷婷，倪文海，徐文华，
申请(专利权)人：上海迦美信芯通讯技术有限公司，杭州迦美信芯通讯技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31