一种超宽带异构有源混频器制造技术

本发明专利技术属于无线通讯技术领域，具体为一种超宽带异构有源混频器。包括射频输入级、本振输入级、吉尔伯特混频核心和中频输出级。通过改变混频器开关管偏置电压，实现有源混频器在共源共栅放大器结构与吉尔伯特混频器结构之间的异构，进而实现低频频段的直通模式和高频频段的混频模式的切换。通过射频输入级和本振输入级宽带匹配设计，扩展了吉尔伯特有源混频器的工作带宽；在本振输入级采用单端转差分放大器电路设计，简化了差分信号产生电路的设计、降低了对本振信号的功率要求。与现有技术相比，本发明专利技术在简化系统设计的同时，实现了混频频段内4.3～6.3dB的转换增益与直通频段内6.5～10dB的增益，减轻了后续链路的设计压力。减轻了后续链路的设计压力。减轻了后续链路的设计压力。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带异构有源混频器


[0001]本专利技术属于无线通讯
，具体涉及一种超宽带异构有源混频器。

技术介绍

[0002]混频器是射频前端电路中的一个关键模块，用于实现信号频率的变换。在不同的接收机系统架构中，从天线接收下来的射频信号，往往都需要由射频前端的混频器进行射频频率到中频频率的变频。因此，混频器对于整个接收机系统非常重要。
[0003]随着无线通信系统的发展，通讯终端设备往往需要多种无线通讯技术共存，以满足不同的通讯功能需求。这就导致了超宽带接收机芯片的需求不断增加，特别是要求在很宽的频带范围内实时接收信号的应用场景中，如电磁频谱监测设备等。传统的超宽带接收机通过将多个分别工作于不同频段的接收机并行使用，来实现宽带覆盖，但是这样的方式存在着重复使用混频器这种通用模块的情况，从而导致设备体积、功耗与成本大幅提升。
[0004]此外，接收机在实现超宽带信号接收时，对不同频段信号具有不同的需求。对于低频段信号，可直接放大后接收；对于高频段信号，则需要将放大的信号下变频至中频频率后再进行接收。为满足这一需求，目前采用开关切换的方式实现，但是这种方式存在面积大、功耗大、结构复杂的问题。
[0005]因此，研究一种可以实现配置灵活的超宽带异构混频器，对解决上述问题具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种超宽带异构有源混频器，以满足在超宽带应用场景下实现直通与变频的灵活配置，满足移动通信、电磁检测等接收系统中的下变频需求，有助于设备的小型化、低功耗和低成本。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种超宽带异构有源混频器，包括射频输入级、本振输入级、吉尔伯特混频核心和中频输出级；
[0009]所述射频输入级用于接收天线端口输入的射频信号，并对接收的射频信号进行阻抗变换与宽带匹配后传输至吉尔伯特混频核心；
[0010]所述本振输入级用于接收单端本振信号，将接收的单端本振信号进行放大并转换为等幅反相差分本振信号传输至吉尔伯特混频核心；
[0011]所述吉尔伯特混频核心连接射频输入级和本振输入级，用于将射频输入级提供的射频信号与本振输入级提供的差分本振信号混合为中频信号，同时实现混频模式与直通模式的切换；
[0012]所述中频输出级连接吉尔伯特混频核心，用于对收到的中频信号进行阻抗变换与宽带匹配后输出，同时抑制射频与本振泄露。
[0013]进一步地，所述射频输入级包括电容C
10
和电容C
11
，传输线TL4、传输线TL5和传输线
TL6，电阻R
19
和电阻R
20
，晶体管M
17
和晶体管M
18
；
[0014]电容C
10
依次经传输线TL4、传输线TL5与晶体管M
17
的栅极相连，电容C
11
的一端连接传输线TL4与传输线TL5的共接点，另一端接地；电阻R
19
的一端连接在传输线TL5与晶体管M
17
的栅极之间，另一端经传输线TL6接偏置电压V
b11
；电阻R
20
的一端接偏置电压V
b12
，另一端连接晶体管M
18
的栅极；晶体管M
17
的漏极接供电VDD，源极与晶体管M
18
的漏极相连后作为射频输入级的输出端；晶体管M
18
的源极接地。
[0015]更进一步的，所述电容C
10
、电容C
11
、传输线TL4、传输线TL5、传输线TL6和电阻R
19
构成用于实现阻抗匹配的射频输入匹配网络，电阻R
19
、电阻R
20
、传输线TL6、晶体管M
17
和晶体管M
18
构成共漏放大器单元一。
[0016]进一步的，所述本振输入级包括输入共漏放大器、差分共源放大器和输出共漏放大器；
[0017]所述输入共漏放大器包括电容C3和共漏放大器单元二；电容C3一端接本振输入，另一端连接共漏放大器单元二输入；共漏放大器单元二包括电阻R8、电阻R9、传输线TL1、晶体管M8和晶体管M9；电阻R8的一端与晶体管M8的栅极共接后作为共漏放大器单元二输入端连接电容C3的另一端，另一端经传输线TL1接偏置电压V
b5
；电阻R9的一端接偏置电压V
b6
，另一端连接晶体管M9的栅极；晶体管M8的漏极接供电VDD，源极与晶体管M9的漏极相连后作为共漏放大器单元二的输出端连接差分共源放大器的输入端；晶体管M9的源极接地。共漏放大器单元二与共漏放大器单元一结构相同，参数有所调整；
[0018]所述差分共源放大器包括电容C4和电容C5，电阻R
10
、电阻R
11
、电阻R
12
、电阻R
13
和电阻R
14
，晶体管M
10
、晶体管M
11
和晶体管M
12
，传输线TL2和传输线TL3；电容C4的一端接输入共漏放大器输出，另一端连接晶体管M
10
的栅极；电容C5的一端连接晶体管M
11
的栅极，另一端接地；电阻R
10
串联传输线TL2，传输线TL2另一端接供电VDD；电阻R
11
串联传输线TL3，传输线TL3另一端接供电VDD；电阻R
12
的一端连接在电容C4与晶体管M
10
的栅极之间，另一端接偏置电压V
b7
；电阻R
13
的一端连接在电容C5与晶体管M
11
的栅极之间，另一端接偏置电压V
b7
；电阻R
14
的一端连接晶体管M
12
的栅极，另一端接偏置电压V
b8
；晶体管M
10
的漏极接电阻R
10
后作为差分共源放大器的第一输出端，源极连接晶体管M
12
的漏极；晶体管M
11
的漏级连接电阻R
11
后作为差分共源放大器的第二输出端，源极连接晶体管M
12
的漏极；晶体管M
12
的源极接地。
[0019]所述输出共漏放大器包括共漏放大器单元三、共漏放大器单元四、电容C8和电容C9；共漏放大器单元三包括电容C6，电阻R
15
和电阻R
16
，晶体管M
13
和晶体管M
14
；电容C6的一端作为共漏放大器单元三的输入端，接差分共源放大器的第一输出端，另一端连接晶体管M
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带异构有源混频器，包括射频输入级、本振输入级、吉尔伯特混频核心和中频输出级，其特征在于：所述射频输入级用于接收天线端口输入的射频信号，并对接收的射频信号进行阻抗变换与宽带匹配后传输至吉尔伯特混频核心；所述本振输入级用于接收单端本振信号，将接收的单端本振信号进行放大并转换为等幅反相差分本振信号传输至吉尔伯特混频核心；所述吉尔伯特混频核心连接射频输入级和本振输入级，用于将射频输入级提供的射频信号与本振输入级提供的差分本振信号混合为中频信号，同时实现混频模式与直通模式的切换；所述中频输出级连接吉尔伯特混频核心，用于对收到的中频信号进行阻抗变换与宽带匹配后输出，同时抑制射频与本振泄露。2.根据权利要求1所述的一种超宽带异构有源混频器，其特征在于：所述射频输入级包括电容C
10
和电容C
11
，传输线TL4、传输线TL5和传输线TL6，电阻R
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和电阻R
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，晶体管M
17
和晶体管M
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；电容C
10
依次经传输线TL4、传输线TL5与晶体管M
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的栅极相连，电容C
11
的一端连接传输线TL4与传输线TL5的共接点，另一端接地；电阻R
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的一端连接在传输线TL5与晶体管M
17
的栅极之间，另一端经传输线TL6接偏置电压V
b11
；电阻R
20
的一端接偏置电压V
b12
，另一端连接晶体管M
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的栅极；晶体管M
17
的漏极接供电VDD，源极与晶体管M
18
的漏极相连后作为射频输入级的输出端；晶体管M
18
的源极接地。3.根据权利要求1所述的一种超宽带异构有源混频器，其特征在于：所述本振输入级包括输入共漏放大器、差分共源放大器和输出共漏放大器；所述输入共漏放大器包括电容C3和共漏放大器单元二；电容C3一端接本振输入，另一端连接共漏放大器单元二输入；共漏放大器单元二包括电阻R8、电阻R9、传输线TL1、晶体管M8和晶体管M9；电阻R8的一端与晶体管M8的栅极共接后作为共漏放大器单元二输入端连接电容C3的另一端，另一端经传输线TL1接偏置电压V
b5
；电阻R9的一端接偏置电压V
b6
，另一端连接晶体管M9的栅极；晶体管M8的漏极接供电VDD，源极与晶体管M9的漏极相连后作为共漏放大器单元二的输出端连接差分共源放大器的输入端；晶体管M9的源极接地；所述差分共源放大器包括电容C4和电容C5，电阻R
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、电阻R
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、电阻R
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、电阻R
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和电阻R
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，晶体管M
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、晶体管M
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和晶体管M
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，传输线TL2和传输线TL3；电容C4的一端接输入共漏放大器输出，另一端连接晶体管M
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的栅极；电容C5的一端连接晶体管M
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的栅极，另一端接地；电阻R
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串联传输线TL2，传输线TL2另一端接供电VDD；电阻R
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串联传输线TL3，传输线TL3另一端接供电VDD；电阻R
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的一端连接在电容C4与晶体管M
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的栅极之间，另一端接偏置电压V
b7
；电阻R
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的一端连接在电容C5与晶体管M
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的栅极之间，另一端接偏置电压V
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；电阻R
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的一端连接晶体管M
12
的栅极，另一端接偏置电压V
b8
；晶体管M
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的漏极接电阻R
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后作为差分共源放大器的第一输出端，源极连接晶体管M
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的漏极；晶体管M
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的漏级连接电阻R
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后作为差分共源放大器的第二输出端，源极连接晶体管M
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的漏极；晶体管M
12
的源极接地；所述输出共漏放大器包括共漏放大器单元三、共漏放大器单元四、电容C8和电容C9；共漏放大器单元三包括电容C6，电阻R
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和电阻R
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，晶体管M
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和晶体管M
14
；电容C6的一端作为共漏放大器单元三的输入端，接差分共源放大器的第一输出端，另一端连接晶体管M

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，李鑫炎，马殊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：