混频器电路制造技术

本发明专利技术涉及一种混频器电路，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，利用本振信号控制开关级晶体管轮流导通；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晶体管叠加技术结构，提高了混频器的转换增益；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】
混频器电路
本专利技术涉及射频前端集成电路，尤其涉及一种射频前端接收机中的混频器电路。
技术介绍
21世纪以来，无线通信技术高速发展，人们对通信设备的需求也越来越高。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，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。所以在混频器的设计中，需要对转换增益、噪声、线性度、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。传统的吉尔伯特混频器电路只能提供一定的转换增益、噪声和线性度，因此，高性能的混频器电路成为当前的研究热点。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是为了提供一种高增益的混频器电路。本专利技术采用的技术方案如下：一种混频器，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，其用于接入射频电压信号，将射频电压信号转化为射频电流信号；开关级电路，其用于接入本振信号和射频电流信号，利用本振信号控制开关级晶体管轮流导通，输出中频电流信号；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。跨导级电路包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、电感L1、电感L2、电感L3；晶体管M1的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，晶体管M1的漏极与晶体管M2的漏极连接，晶体管M1的源级与电感L2的一端连接，电感L2的另一端接地；晶体管M2的栅极与晶体管M1的栅极连接，晶体管M2的源级接地。晶体管M4的栅极与射频电压信号的负极端RF-连接，晶体管M4的漏极与晶体管M3的漏极连接，晶体管M4的源级与电感L3的一端连接，电感L3的另一端接地；晶体管M3的栅极与晶体管M4的栅极连接，晶体管M3的源级接地；电感L1的一端与晶体管M1的漏极连接，另一端与晶体管M4的漏极连接。开关级电路包括晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8，晶体管M5的栅极与本振信号的正极端LO+连接，晶体管M5的源级与所述晶体管M1的漏极连接，晶体管M5的漏极与所述负载级电路连接；晶体管M6的栅极与本振信号的负极端LO-连接，晶体管M6的源级与晶体管M5的源极连接，晶体管M6的漏极与晶体管M8的漏极连接；晶体管M7的栅极与本振信号的负极端LO-连接，晶体管M7的源级与所述晶体管M4的漏极连接，晶体管M7的漏极与所述晶体管M5的漏极连接；晶体管M8的栅极与本振信号的负极端LO+连接，晶体管M8的源级与所述晶体管M4的漏极连接，晶体管M8的漏极与所述负载级电路连接。负载级电路包括电阻R1、电阻R2、晶体管M9和晶体管M10；晶体管M9的栅极与晶体管M10的栅极连接，电阻R1的一端与晶体管M9的栅极连接，另一端与晶体管M9的源级连接，晶体管M9的源级与晶体管M5的漏极连接，晶体管M9的漏极接电源电压；电阻R2的一端与晶体管M10的栅极连接，另一端与晶体管M10的源级连接，晶体管M10的源级与晶体管M8的漏极连接，晶体管M10的漏极接电源电压。晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10均为NMOS晶体管。本专利技术的有益效果是：在本专利技术的混频器电路中，跨导级电路采用了晶体管叠加结构，使得跨导级晶体管一个工作在饱和区，另一个工作在亚阈值区，此时两个晶体管的第三阶跨导系数可以相互消除，从而改善了电路的转换增益和线性度；跨导级还采用了源简并电感结构，进一步提高了电路的转换增益和线性度。开关级电路接入了本振信号，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。负载级电路采用有源负载，可以使得混频器电路的转换增益和线性度得到改善，而且还能避免转换增益在高本振功率下降低。本专利技术的混频器电路中，转换增益较高。附图说明图1为本专利技术混频器的电路原理图；图2为本专利技术混频器的转换增益随本振功率变化的仿真图；图3为本专利技术混频器的转换增益随输出频率变化的仿真图；图4为本专利技术混频器的噪声系数仿真结果图；图5为本专利技术混频器的线性度仿真结果图。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，混频器电路包括依次电连接的跨导级电路、开关级电路和负载级电路，跨导级电路采用晶体管叠加结构和源简并电感结构，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；开关级电路用于接入本振信号和射频电流信号，利用本振信号控制开关级晶体管轮流导通；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。具体的：跨导级电路包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、电感L1、电感L2、电感L3；晶体管M1的栅极与射频电压信号的正极端RF+连接，晶体管M1的漏极与晶体管M2的漏极连接，晶体管M1的源级与电感L2的一端连接，电感L2的另一端接地；晶体管M2的栅极与晶体管M1的栅极连接，晶体管M2的源级接地。晶体管M4的栅极与射频电压信号的负极端RF-连接，晶体管M4的漏极与晶体管M3的漏极连接，晶体管M4的源级与电感L3的一端连接，电感L3的另一端接地；晶体管M3的栅极与晶体管M4的栅极连接，晶体管M3的源级接地；电感L1的一端与晶体管M1的漏极连接，另一端与晶体管M4的漏极连接。如图1所示，跨导级使用派生叠加技术结构，通过设置不同的偏置电压将晶体管M1、M4工作在饱和区，M2、M3工作在亚阈值区，可以使得第三阶跨导系数相互消除，提高电路的转换增益和线性度。MOS管M1的电流为：MOS管M2的电流可以表示为：上式中，I0表示特征电流。混频器跨导级的总电流为：从上式可以发现，通过设置不同的直流偏置电压使得跨导级晶体管在不同的区域工作，可以使两个晶体管的第三阶跨导系数互为相反数，此时两个MOS管的第三阶跨导系数相互抵消，电路的转换增益和线性度得到改善。跨导级采用了电感L2、L3用于输入阻抗匹配，还使得电路的线性度得到改善。具体的：开关级电路包括晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8，晶体管M5的栅极与本振信号的正极端LO+连接，晶体管M5的源级与所述晶体管M1的漏极连接，晶体管M5的漏极与负载级电路连接；晶体管M6的栅极与本振信号的负极端LO-连接，晶体管M6的源级与晶体管M5的源极连接，晶体管M6的漏极与晶体管M8的漏极连接；晶体管M7的栅极与本振信号的负极端LO-连接，晶体管M7的源级与所述晶体管M4的漏极连接，晶体管M7的漏极与晶体管M5的漏极连接；晶体管M8的栅极与本振信号的负极端LO+连接，晶体管M8的源级与晶体管M4的漏极连接，晶体管M8的漏极与所述负载级电路连接。开关级接入本振信号，采用晶体管在本振大信号的控制下轮流导通，当LO+导通时，晶体管M5和晶体管M8导通，晶体管M6和晶体管M7截止；当LO-导通时，晶体管M6和晶体管M7导通，晶体管M5和晶体管M8截止，以此来对电流进行切换调制，实现频率的转换。具体的：负载级电路包括电阻R1、电阻R2、晶体管M9和晶体管M10；晶体管M9的栅极与晶体管M10的栅极连接，电阻R1的一端与晶体管M9的栅极连接，另一端与晶体管M9的源级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混频器电路，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；所述跨导级电路，采用晶体管叠加技术结构和源简并电感结构，其用于接入射频电压信号，将射频电压信号转化为射频电流信号；所述开关级电路，其用于接入本振信号和射频电流信号，利用本振信号控制开关级晶体管轮流导通，输出中频电流信号；所述负载级电路，其用于将中频电流信号转换成电压信号输出；所述跨导级电路包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、电感L1、电感L2、电感L3；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的漏极与晶体管M2的漏极连接，所述晶体管M1的源级与电感L2的一端连接，电感L2的另一端接地；晶体管M2的栅极与晶体管M1的栅极连接，晶体管M2的源级接地；所述晶体管M4的栅极与射频电压信号的负极端RF‑连接，所述晶体管M4的漏极与晶体管M3的漏极连接，所述晶体管M4的源级与电感L3的一端连接，电感L3的另一端接地；晶体管M3的栅极与晶体管M4的栅极连接，晶体管M3的源级接地；所述电感L1的一端与晶体管M1的漏极连接，另一端与晶体管M4的漏极连接。

【技术特征摘要】
1.一种混频器电路，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；所述跨导级电路，采用晶体管叠加技术结构和源简并电感结构，其用于接入射频电压信号，将射频电压信号转化为射频电流信号；所述开关级电路，其用于接入本振信号和射频电流信号，利用本振信号控制开关级晶体管轮流导通，输出中频电流信号；所述负载级电路，其用于将中频电流信号转换成电压信号输出；所述跨导级电路包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、电感L1、电感L2、电感L3；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的漏极与晶体管M2的漏极连接，所述晶体管M1的源级与电感L2的一端连接，电感L2的另一端接地；晶体管M2的栅极与晶体管M1的栅极连接，晶体管M2的源级接地；所述晶体管M4的栅极与射频电压信号的负极端RF-连接，所述晶体管M4的漏极与晶体管M3的漏极连接，所述晶体管M4的源级与电感L3的一端连接，电感L3的另一端接地；晶体管M3的栅极与晶体管M4的栅极连接，晶体管M3的源级接地；所述电感L1的一端与晶体管M1的漏极连接，另一端与晶体管M4的漏极连接。2.根据权利要求1所述的混频器电路，其特征在于：所述开关级电路包括晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8，所述晶体管M5的栅极与本振信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊璠，
申请(专利权)人：南通朝旭环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32