一种基于跨导系数修正结构的混频器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于跨导系数修正结构的混频器，包括依次电连接的跨导级电路、开关级电路和负载级电路，跨导级电路采用跨导系数修正结构和源简并电感结构；跨导级电路用于接入射频电压信号，并将射频电压信号转化为射频电流信号；开关级电路用于接入本振信号和射频电流信号，并根据本振信号控制开关级电路设置的多个开关管轮流导通，且利用多个开关管轮流导通对射频电流信号进行切换调制，生成中频电流信号；负载级电路用于将中频电流信号转换成电压信号进行输出。在本发明专利技术中跨导级电路采用跨导系数修正结构，在低功耗的基础上提高了混频器的线性度；同时采用源简并电感结构，进一步提高了电路的转换增益和线性度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于跨导系数修正结构的混频器
本专利技术涉及一种混频器，具体涉及一种基于跨导系数修正结构的混频器。
技术介绍
近几年以来，在当今信息技术高速发展的社会，无线应用在手机、个人电脑等领域正在大量增长，使得人们对通信设备需求不断增加，并且对其性能要求越来越高，无线通信的快速增长导致了低功耗射频集成电路的设计。射频接收机是无线通信的重要模块，它的性能指标影响着整个无线通信系统。其中混频器的设计在射频收发系统中扮演着重要的角色，同时也是射频前端信号最强的部分，所以混频器的性能指标影响着整个射频前端的性能指标，因此提高混频器的性能具有重要的意义。射频接收器上存在的微弱信号首先由低噪声放大器放大，然后传送到混频器。因此，在混频器的设计中，需要对转换增益、噪声、线性度、功耗、隔离度等性能指标进行综合考虑，对混频器的性能参数进行折中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于跨导系数修正结构的混频器，在低功耗的基础上提高混频器的性能。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于跨导系数修正结构的混频器，包括依次电连接的跨导级电路、开关级电路和负载级电路，其中，所述跨导级电路采用跨导系数修正结构和源简并电感结构；所述跨导级电路，其用于接入射频电压信号，并将射频电压信号转化为射频电流信号，且对射频电流信号进行反复使用；所述开关级电路，其用于接入本振信号和射频电流信号，并根据本振信号控制所述开关级电路设置的多个开关管轮流导通，且利用多个开关管轮流导通对射频电流信号进行切换调制，生成中频电流信号传输至负载级电路；所述负载级电路，其用于将中频电流信号转换成电压信号进行输出；所述跨导级电路包括晶体管M1～M7、电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻Rb1和电阻Rb2；所述晶体管M1的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，所述晶体管M1的漏极与所述电感L1的一端连接，所述晶体管M1的源级接地，所述电感L1的另一端与所述晶体管M2的漏极连接；所述晶体管M3的栅极与所述晶体管M4的栅极连接，所述晶体管M3的漏极与所述晶体管M1的漏极连接，所述晶体管M3的漏极还与所述开关级电路连接，所述晶体管M3的源级接地；所述晶体管M2的栅极与射频电压信号的负极端RF-连接，所述晶体管M2的源级接地；所述晶体管M4的漏极与所述晶体管M2的漏极连接，所述晶体管M4的漏极还与所述开关级电路连接，所述晶体管M4的源级接地；所述电阻Rb2的一端连接直流偏置电压v2，所述电阻Rb2的另一端与所述晶体管M3的栅极连接；所述晶体管M5的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，所述晶体管M5的漏极与所述电容C1的一端连接，所述晶体管M5的源级接地，所述电容C1的另一端与所述晶体管M7的栅极连接；所述晶体管M6的栅极与射频电压信号的负极端RF-连接，所述晶体管M6的源级接地，所述晶体管M6的漏极与所述晶体管M5的漏极连接；所述电阻Rb1的一端与所述晶体管M7的栅极连接，所述电阻Rb1的另一端连接直流偏置电压V1；所述晶体管M7的源级接地，所述晶体管M7的漏极与所述电阻R2的一端连接，所述R2的另一端连接电压VDD；所述电阻R1的一端与所述晶体管M5的漏极连接，所述电阻R1的另一端连接电压VDD；所述电容C2的一端与所述晶体管M7的漏极连接，所述电容C2的另一端与所述晶体管M4的栅极连接。本专利技术的有益效果是：在本专利技术一种基于跨导系数修正结构的混频器中，跨导级电路采用跨导系数修正结构，在低功耗的基础上提高了混频器的线性度；同时采用源简并电感结构，进一步提高了电路的转换增益和线性度。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述开关级电路包括晶体管M8～M11，所述晶体管M8的栅极与本振信号的正极端LO+连接，所述晶体管M8的源级与所述晶体管M1的漏极连接，所述晶体管M8的漏极与所述负载级电路连接；所述晶体管M9的栅极与本振信号的负极端LO-连接，所述晶体管M9的源级与所述晶体管M8的源极连接，所述晶体管M9的漏极与所述晶体管M11的漏极连接；所述晶体管M10的栅极与本振信号的负极端LO-连接，所述晶体管M10的源级与所述晶体管M2的漏极连接，所述晶体管M10的漏极与所述晶体管M8的漏极连接；所述晶体管M11的栅极与本振信号的负极端LO+连接，所述晶体管M11的源级与所述晶体管M2的漏极连接，所述晶体管M11的漏极与所述负载级电路连接。采用上述进一步方案的有益效果是：接入本振信号，采用晶体管在本振大信号的控制下轮流导通，对电流进行切换调制，来实现频率的转换。进一步，所述负载级电路包括电阻R3、电阻R4、电容C3和电容C4；所述电阻R3的一端与所述晶体管M8的漏极连接，所述电阻R3的另一端与电源电压VDD连接；所述电容C3的一端与所述晶体管M8的漏极连接，所述电容C3的另一端与电源电压VDD连接；所述电阻R4的一端与所述晶体管M11的漏极连接，所述电阻R4的另一端与电源电压VDD连接；所述电容C4的一端与所述晶体管M11的漏极连接，所述电容C4的另一端与电源电压VDD连接。采用上述进一步方案的有益效果是：RC低通滤波器负载可以提供一定的电压增益，还能滤除差模干扰信号，以及本振泄露到中频输出端的信号。进一步，还包括电流注入电路，所述电流注入电路包括晶体管M12和晶体管M13，所述晶体管M12的栅极连接与直流偏置电压V0连接，所述晶体管M12的源极与电源电压VDD连接，所述晶体管M12的漏极与所述晶体管M9的源极连接；所述晶体管M13的栅极与所述晶体管M12的栅极连接，所述晶体管M13的漏极与所述晶体管M10的源极连接，所述晶体管M13的源级与电源电压VDD连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过增加电流注入电路既可以使得跨导级电流增大，还能减小流过开关级的电流，以使负载电阻的直流压降减小，从而增加输出摆幅来提高混频器的线性度，进一步，还可以减小开关级直接机制引起的闪烁噪声和热噪声。进一步，所述晶体管M1～M11均为NMOS管，所述晶体管M12和晶体管M13均为PMOS管。附图说明图1为本专利技术一种基于跨导系数修正结构的混频器的电路原理图；图2为本专利技术一种基于跨导系数修正结构的混频器中转换增益随本振功率变化的仿真图；图3为本专利技术一种基于跨导系数修正结构的混频器中转换增益随输出频率变化的仿真图；图4为本专利技术一种基于跨导系数修正结构的混频器的噪声系数仿真结果图；图5为本专利技术一种基于跨导系数修正结构的混频器的线性度仿真结果图；图6为本专利技术一种基于跨导系数修正结构的混频器的功耗截图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种基于跨导系数修正结构的混频器，包括依次电连接的跨导级电路、开关级电路和负载级电路，其中，所述跨导级电路采用跨导系数修正结构和源简并电感结构；所述跨导级电路，其用于接入射频电压信号，并将射频电压信号转化为射频电流信号，且对射频电流信号进行反复使用；所述开关级电路，其用于接入本振信号和射频电流信号，并根据本振信号控制所述开关级电路设置的多个开关管轮流导通，且利用多个开关管轮流导通对射频电流信号进行切换调制，生成中频电流信号传输至负载级电路；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于跨导系数修正结构的混频器，其特征在于：包括依次电连接的跨导级电路、开关级电路和负载级电路，其中，所述跨导级电路采用跨导系数修正结构和源简并电感结构；所述跨导级电路，其用于接入射频电压信号，并将射频电压信号转化为射频电流信号，且对射频电流信号进行反复使用；所述开关级电路，其用于接入本振信号和射频电流信号，并根据本振信号控制所述开关级电路设置的多个开关管轮流导通，且利用多个开关管轮流导通对射频电流信号进行切换调制，生成中频电流信号传输至负载级电路；所述负载级电路，其用于将中频电流信号转换成电压信号进行输出；所述跨导级电路包括晶体管M1～M7、电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻Rb1和电阻Rb2；所述晶体管M1的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，所述晶体管M1的漏极与所述电感L1的一端连接，所述晶体管M1的源级接地，所述电感L1的另一端与所述晶体管M2的漏极连接；所述晶体管M3的栅极与所述晶体管M4的栅极连接，所述晶体管M3的漏极与所述晶体管M1的漏极连接，所述晶体管M3的漏极还与所述开关级电路连接，所述晶体管M3的源级接地；所述晶体管M2的栅极与射频电压信号的负极端RF‑连接，所述晶体管M2的源级接地；所述晶体管M4的漏极与所述晶体管M2的漏极连接，所述晶体管M4的漏极还与所述开关级电路连接，所述晶体管M4的源级接地；所述电阻Rb2的一端连接直流偏置电压v2，所述电阻Rb2的另一端与所述晶体管M3的栅极连接；所述晶体管M5的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，所述晶体管M5的漏极与所述电容C1的一端连接，所述晶体管M5的源级接地，所述电容C1的另一端与所述晶体管M7的栅极连接；所述晶体管M6的栅极与射频电压信号的负极端RF‑连接，所述晶体管M6的源级接地，所述晶体管M6的漏极与所述晶体管M5的漏极连接；所述电阻Rb1的一端与所述晶体管M7的栅极连接，所述电阻Rb1的另一端连接直流偏置电压V1；所述晶体管M7的源级接地，所述晶体管M7的漏极与所述电阻R2的一端连接，所述R2的另一端连接电压VDD；所述电阻R1的一端与所述晶体管M5的漏极连接，所述电阻R1的另一端连接电压VDD；所述电容C2的一端与所述晶体管M7的漏极连接，所述电容C2的另一端与所述晶体管M4的栅极连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于跨导系数修正结构的混频器，其特征在于：包括依次电连接的跨导级电路、开关级电路和负载级电路，其中，所述跨导级电路采用跨导系数修正结构和源简并电感结构；所述跨导级电路，其用于接入射频电压信号，并将射频电压信号转化为射频电流信号，且对射频电流信号进行反复使用；所述开关级电路，其用于接入本振信号和射频电流信号，并根据本振信号控制所述开关级电路设置的多个开关管轮流导通，且利用多个开关管轮流导通对射频电流信号进行切换调制，生成中频电流信号传输至负载级电路；所述负载级电路，其用于将中频电流信号转换成电压信号进行输出；所述跨导级电路包括晶体管M1～M7、电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻Rb1和电阻Rb2；所述晶体管M1的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，所述晶体管M1的漏极与所述电感L1的一端连接，所述晶体管M1的源级接地，所述电感L1的另一端与所述晶体管M2的漏极连接；所述晶体管M3的栅极与所述晶体管M4的栅极连接，所述晶体管M3的漏极与所述晶体管M1的漏极连接，所述晶体管M3的漏极还与所述开关级电路连接，所述晶体管M3的源级接地；所述晶体管M2的栅极与射频电压信号的负极端RF-连接，所述晶体管M2的源级接地；所述晶体管M4的漏极与所述晶体管M2的漏极连接，所述晶体管M4的漏极还与所述开关级电路连接，所述晶体管M4的源级接地；所述电阻Rb2的一端连接直流偏置电压v2，所述电阻Rb2的另一端与所述晶体管M3的栅极连接；所述晶体管M5的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，所述晶体管M5的漏极与所述电容C1的一端连接，所述晶体管M5的源级接地，所述电容C1的另一端与所述晶体管M7的栅极连接；所述晶体管M6的栅极与射频电压信号的负极端RF-连接，所述晶体管M6的源级接地，所述晶体管M6的漏极与所述晶体管M5的漏极连接；所述电阻Rb1的一端与所述晶体管M7的栅极连接，所述电阻Rb1的另一端连接直流偏置电压V1；所述晶体管M7的源级接地，所述晶体管M7的漏极与所述电阻R2的一端连接，所述R2的另一端连接电压VDD；所述电阻R1的一端与所述晶体管M5的漏极连接，所述电阻R1的另一端连接电压VDD；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋树祥，李桂琴，岑明灿，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西,45