一种高转换增益的四倍频器制造技术

本发明专利技术公开了一种高转换增益的四倍频器，包括依次连接的输入匹配模块、第一级二倍频模块、级间巴伦模块、第二级二倍频模块和输出匹配模块；本发明专利技术提供的一种高转换增益的四倍频器采用了两级push

【技术实现步骤摘要】
一种高转换增益的四倍频器


[0001]本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种高转换增益的四倍频器。

技术介绍

[0002]随着网络技术和通讯技术的快速发展，自动驾驶、虚拟现实(VR)等应用逐渐兴起，而这就需要高精准、高稳定性的雷达系统。毫米波雷达具有稳定性强，精度高，抗恶劣天气等优点，因此逐渐引起了研究人员的注意。而对于高性能雷达来说，其至关重要的一部分就是高精度本振信号的产生。为了实现高性能本振信号的产生，采用锁相环系统(PLL)加倍频器这一结构是一种非常实用的方法。对于实现60
‑
77GHz的本振信号来说，可采用对15
‑
20GHz的PLL源信号四倍频来实现。因此倍频器(frequencymultiplier)的性能直接影响到信号发射和接收的准确性，所以倍频器面临着极大的需求和挑战。然而随着倍频次数的升高，倍频器器件的转换增益(Conversion Gain)会降低，从而导致倍频器的输出频率带宽变窄，同时对于谐波的抑制度会变差。
[0003]现有的四倍频器通过传统的两级级联倍频器实现，其电路原理图如图1所示，第一级结构为单管式倍频器，第二级为push
‑
push结构倍频器，两级通过一种有源巴伦结构进行级联和实现单端信号转为差分信号的功能。其中晶体管M1为第一级单管倍频器，产生单端二次谐波信号后，经过AB(有源巴伦)后转换为差分信号接入第二级push
‑
push倍频器(由晶体管M2、M3构成)，然后经L2、C2匹配网络输出四次谐波信号。但是由于有源巴伦的平衡性较差，会造成第二级转换增益的降低。当M1管处于导通状态时，控制M2管的通断，实现在半个周期内两次电流峰值，从而在整个周期实现四次倍频的效果。该结构的缺点是：当频率升高时，由于晶体管M2源极与地之间的寄生电容C
S
‑
GND
影响逐渐升高，当M2截止时，从该电容向M1提供电流，使得M1不能完全关闭，影响转换效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种高转换增益的四倍频器解决了现有的四倍频器的转换增益较低的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高转换增益的四倍频器，包括依次连接的输入匹配模块、第一级二倍频模块、级间巴伦模块、第二级二倍频模块和输出匹配模块；
[0006]其中，所述输入匹配模块的输入端作为高转换增益的四倍频器的输入端，所述输入匹配模块的第一输出端与所述第一级二倍频模块的第一输入端连接，所述输入匹配模块的第二输出端与所述第一级二倍频模块的第二输入端连接；
[0007]所述第一级二倍频模块的输出端与所述级间巴伦模块的输入端连接，所述级间巴伦模块的第一输出端与所述第二级二倍频模块的第一输入端连接，所述级间巴伦模块的第二输出端与所述第二级二倍频模块的第二输入端连接；所述第二级二倍频模块的输出端与所述输出匹配模块的输入端连接，所述输出匹配模块的输出端作为高转换增益的四倍频器
的输出端；
[0008]所述输入匹配模块用于匹配输入信号，所述第一级二倍频模块用于根据输入信号产生二次谐波信号，所述级间巴伦模块用于根据二次谐波信号产生差分二次谐波信号，所述第二级二倍频模块用于根据差分二次谐波信号产生四次谐波信号，所述输出匹配模块用于根据四次谐波信号产生输出信号。
[0009]进一步地：所述输入匹配模块包括变压器巴伦TF1、电容Cp、电感Lp1和Lp2；
[0010]其中，所述变压器巴伦TF1原边的一端作为所述输入匹配模块的输入端，所述变压器巴伦TF1原边的另一端接地，所述变压器巴伦副边的一端分别与所述电感Lp1的一端和电容Cp的一端连接，所述变压器巴伦副边的另一端分别与所述电感Lp2的一端和电容Cp的另一端连接，所述电感Lp1的另一端作为所述输入匹配模块的第一输出端，所述电感Lp2的另一端作为所述输入匹配模块的第二输出端。
[0011]上述进一步方案的有益效果为：本专利技术采用单圈变压器巴伦，降低了级间转换的损耗的同时，提高了输出差分信号的平衡性，提高了转换增益，增强了谐波抑制的能力。同时降低了芯片的功耗。
[0012]进一步地：所述第一级二倍频模块包括晶体管M1n和晶体管M1p；
[0013]其中，所述晶体管M1n的栅极作为第一级二倍频模块的第一输入端，所述晶体管M1n的源极与所述晶体管M1p的源极连接并接地，所述晶体管M1p的栅极作为第一级二倍频模块的第二输入端，所述晶体管M1p的漏极与所述晶体管M1n的漏极连接，并作为所述第一级二倍频模块的输出端。
[0014]上述进一步方案的有益效果为：本专利技术提出了一种基于push
‑
push差分对结构的第一级二倍频模块和第二级二倍频模块，两级级联的四倍频器，可以很好地抑制奇次谐波，提高基次谐波的抑制度。
[0015]进一步地：所述级间巴伦模块包括变压器巴伦TF2、电感Lp3和电感Lp4；
[0016]其中，所述变压器巴伦TF2原边的一端作为所述级间巴伦模块的输入端，所述变压器巴伦TF2原边的另一端与VCC电源连接，所述变压器巴伦TF2副边的一端与所述电感Lp3的一端连接，所述电感Lp3的另一端作为所述级间巴伦模块的第一输出端，所述变压器巴伦TF2副边的另一端与所述电感Lp4的一端连接，所述电感Lp4的另一端作为所述级间巴伦模块的第二输出端。
[0017]上述进一步方案的有益效果为：级间巴伦模块采用无源变压器巴伦的结构，保证其输出差分信号较小的相位误差和幅度误差，提高了总体的转换增益，同时也减小了整体功耗，提高了工作带宽。
[0018]进一步地：所述第二级二倍频模块包括晶体管M2n、晶体管M2p、电感L1和电容C1；
[0019]其中，所述晶体管M2n的栅极作为所述第二级二倍频模块的第一输入端，所述晶体管M2n的源极与所述晶体管M2p的源极连接并接地，所述晶体管M2p的栅极作为所述第二级二倍频模块的第二输入端，所述晶体管M2p的漏极分别与所述晶体管M2n的漏极、电感L1的一端和电容C1的一端连接，所述电感L1的另一端与VCC电源连接，所述电容C1的另一端作为第二级二倍频模块的输出端。
[0020]进一步地：所述输出匹配模块包括晶体管M31、晶体管M32、晶体管M33、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、电感L7、电容C2、电容C4和电容C5；
[0021]其中，所述晶体管M31的栅极与所述电感L2的一端连接，并作为所述输出匹配模块的输入端，所述电感L2的另一端与VB1电源连接；所述晶体管M31的源极接地，所述晶体管M31的漏极分别与所述电感L3的一端和电容C2的一端连接，所述电感L3的另一端与VCC电源连接，所述电容C2的另一端分别与所述电感L4的一端和晶体管M32的栅极连接，所述电感L4的另一端与VB1电源连接，所述晶体管M32的源极接地，所述晶体管M32的漏极分别与所述电感L5的一端和电容C4的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高转换增益的四倍频器，其特征在于，包括依次连接的输入匹配模块、第一级二倍频模块、级间巴伦模块、第二级二倍频模块和输出匹配模块；其中，所述输入匹配模块的输入端作为高转换增益的四倍频器的输入端，所述输入匹配模块的第一输出端与所述第一级二倍频模块的第一输入端连接，所述输入匹配模块的第二输出端与所述第一级二倍频模块的第二输入端连接；所述第一级二倍频模块的输出端与所述级间巴伦模块的输入端连接，所述级间巴伦模块的第一输出端与所述第二级二倍频模块的第一输入端连接，所述级间巴伦模块的第二输出端与所述第二级二倍频模块的第二输入端连接；所述第二级二倍频模块的输出端与所述输出匹配模块的输入端连接，所述输出匹配模块的输出端作为高转换增益的四倍频器的输出端；所述输入匹配模块用于匹配输入信号，所述第一级二倍频模块用于根据输入信号产生二次谐波信号，所述级间巴伦模块用于根据二次谐波信号产生差分二次谐波信号，所述第二级二倍频模块用于根据差分二次谐波信号产生四次谐波信号，所述输出匹配模块用于根据四次谐波信号产生输出信号。2.根据权利要求1所述的高转换增益的四倍频器，其特征在于，所述输入匹配模块包括变压器巴伦TF1、电容Cp、电感Lp1和Lp2；其中，所述变压器巴伦TF1原边的一端作为所述输入匹配模块的输入端，所述变压器巴伦TF1原边的另一端接地，所述变压器巴伦副边的一端分别与所述电感Lp1的一端和电容Cp的一端连接，所述变压器巴伦副边的另一端分别与所述电感Lp2的一端和电容Cp的另一端连接，所述电感Lp1的另一端作为所述输入匹配模块的第一输出端，所述电感Lp2的另一端作为所述输入匹配模块的第二输出端。3.根据权利要求2所述的高转换增益的四倍频器，其特征在于，所述第一级二倍频模块包括晶体管M1n和晶体管M1p；其中，所述晶体管M1n的栅极作为第一级二倍频模块的第一输入端，所述晶体管M1n的源极与所述晶体管M1p的源极连接并接地，所述晶体管M1p的栅极作为第一级二倍频模块的第二输入端，所述晶体管M1p的漏极与所述晶体管M1n的漏极连接，并作为所述第一级二倍频模块的输出端。4.根据权利要求3所述的高转换增益的四倍频器，其特征在于，所述级间巴伦模块包括变压器巴伦TF2、电感Lp3和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘岗，
申请(专利权)人：成都通量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：