一种宽频带高线性混频器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于射频收发机集成电路的宽带高线性混频器。本发明专利技术依次包括跨导级、开关级、负载级、输出级。所述宽带高线性混频器整体采用折叠双平衡架构，降低对供电电压的要求；所述跨导级采用PMOS差分输入对结构，利用源级电感负反馈效应提升跨导级的三阶交调积以及工作宽带；开关级采用共源共栅输入技术提升端口隔离度，改善二阶交调现象，利用谐振技术提升线性度；负载级采用长沟道有源晶体管实现高增益；输出级采用共源放大器结构增加对后级电路的驱动能力。本发明专利技术具有支持工作频带宽、高线性的特点，能够用于导航收发机、卫星通信收发机、蓝牙收发机等无线通信射频集成电路中。路中。路中。

【技术实现步骤摘要】
一种宽频带高线性混频器


[0001]本专利技术涉及射频集成电路设计领域，具体涉及宽频带高线性混频器。

技术介绍

[0002]无线通信技术发展日新月异，人们对无线通信的质量提出了更高的要求，对发展大带宽和高传输速率技术的需求愈发迫切。超宽带(或宽频带)无线系统能够携带大量的数据和较强的抗干扰能力，因此超宽带无线通信系统发展势必成为新的趋势。而作为收发系统频率转换器件的混频器，在收发机当中扮演着至关重要的角色。因此，具有宽频带、高线性度、低损耗特性的混频器越来越受到重视。
[0003]传统的吉尔伯特混频器采用多个MOS管堆叠形式对电源电压需求较高，而先进CMOS工艺制程下的供电电压集中在1.2V及以下，传统的吉尔伯特混频器在先进工艺制程下难以实现，同时CMOS工艺中存在的寄生电容效应随频率升高愈专利技术显，使得传统吉尔伯特混频器难以实现宽带化。
[0004]鉴此，本专利技术在传统吉尔伯特混频器基础上提出了一种可满足先进CMOS制程工艺的宽频带、高线性混频器，用以适应宽频带无线通信的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的就是针对上述应用场景对混频器的需求，提出了一种宽频带高线性度混频器。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种宽频带高线性度混频器依次包括跨导级、开关级、负载级、输出级。所述宽频带高线性混频器整体采用折叠双平衡架构，降低对供电电压的要求，减少输出频谱干扰信号。所述跨导级采用PMOS差分输入对结构将射频电压信号转换为电流形式，利用源级电感负反馈效应提升跨导级的三阶交调积实现高线性度，同时抵消PMOS差分输入对部分寄生电容，降低高频效应提升工作宽频带；开关级采用共源共栅输入技术提升端口隔离度，改善因信号馈通效应产生的二阶交调现象，利用谐振技术减小开关对引入的三阶和二阶交调积从而提升线性度；负载级采用长沟道有源晶体管，将电流信号转换为电压信号，实现高增益；输出级采用共源放大器结构提高混频器的输出摆幅，增加对后级电路的驱动能力。本专利技术具有支持工作频带宽、高线性的特点，能够用于导航收发机、卫星通信收发机、蓝牙收发机等无线通信射频集成电路中。
[0007]所述跨导级包括PMOS管MP1、MP2、MP3，电感L1、L2、L3、L4；
[0008]所述开关级包括NMOS管MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2、C3、C4，电感L5、L6；
[0009]所述负载级包括PMOS管MP4、MP5，电阻R7、R8，
[0010]所述输出级包括PMOS管MP6、MP7，NMOS管MN9，MN10，电阻R9,R10；
[0011]其中PMOS管MP1源级与电源相连接，栅极与偏置电压VB1相连接，漏级分别与电感L1右端、L2左端相连接，PMOS管MP2源级与电感L1左端相连接，栅极与输入电压VIN+相连接，
漏级与电感L3上端和NMOS管MN4源级相连接，PMOS管MP1源级与电感L2右端相连接，栅极与输入电压VIN
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相连接，漏级与电感L4上端和NMOS管MN3源级相连接，电感L3、L4下端与地相连接，NMOS管MN3栅极
[0012]与电阻R1左端相连接，漏级与电感L5左端和NMOS管MN5、MN6的源级相连接，NMOS管MN4栅极与电阻R2右端相连接，漏级与电感L6右端和NMOS管MN7、MN8的源级相连接，电阻R1右端、R2左端均与偏置电压VB6相连接，电感L5右端与电感L6左端相连接，NMOS管MN5栅极与电容C1上极板、电阻R3下端相连接，漏级与NMOS管MN7漏级、PMOS管MP4漏级、MP6栅极以及电阻R7左端相连接，电容C1下极板与本振信号LO+相连接，电阻R3上端与偏置电压VB2相连接,NMOS管MN6栅极与电容C2上极板、电阻R4下端相连接，NMOS管MN7栅极与电容C3上极板、电阻R5下端相连接，NMOS管MN7栅极与电容C4上极板、电阻R6下端相连接，漏级与MN6漏级、PMOS管MN5漏级、MP7栅极以及电阻R8右端相连接，电容C4下极板与本振信号LO+相连接，电阻R6上端与偏置电压VB4相连接，电阻R4与R5上端均与偏置电压VB3相连接，电容C2和电容C3下极板均与本振信号LO
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相连接，PMOS管MP4源级与电源相连接，栅极与PMOS管MP5栅极、电阻R7右端和电阻R8左端相连接，PMOS管MP5源级与电源电压相连接，PMOS管MP6和MP7的源级均与电源电压相连接，MP6的漏级与NMOS管MN9漏级相连接，MP7漏级与NMOS管MN10的漏级相连接，NMOS管MN9栅极与电阻R9左端相连接，源级与地相连接，NMOS管MN10栅极与电阻R10右端相连接，源级与地相连接，电阻R9右端与电阻R10左端均与偏置电压VB5相连接。
[0013]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0014]1、本专利技术中的混频器可实现0.1～6GHz的工作频带；
[0015]2、本专利技术中的混频器可实现输入15dBm的三阶输入交调；
附图说明
[0016]图1本专利技术
技术介绍
的传统吉尔伯特混频器示意图。
[0017]图2本专利技术的宽频带高线性混频器电路结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图，对本专利技术的进行详细描述。本专利技术的宽频带高线性混频器包括跨导级、开关级、负载级、输出级。与传统吉尔伯特混频器(图1)相比，本专利技术的宽频带高线性混频器采用折叠架构，与传统吉尔伯特混频器的晶体管堆叠架构相比，更适用于对低电源电压；跨导级采用PMOS差分输入对结构将射频电压信号转换为电流形式，利用源级电感负反馈效应提升跨导级的三阶交调积实现高线性度，同时抵消PMOS差分输入对部分寄生电容，降低高频效应提升工作宽频带；开关级采用共源共栅输入技术提升端口隔离度，改善因信号馈通效应产生的二阶交调现象，利用谐振技术减小开关对引入的三阶和二阶交调积从而提升线性度；负载级采用长沟道有源晶体管，将电流信号转换为电压信号，实现高增益；输出级采用共源放大器结构提高混频器的输出摆幅，增加对后级电路的驱动能力。
[0019]图2为本专利技术中宽频带高线性混频器整体电路结构，具体的所述跨导级包括PMOS管MP1、MP2、MP3，电感L1、L2、L3、L4；所述开关级包括NMOS管MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2、C3、C4，电感L5、L6；所述负载级包括PMOS管MP4、MP5，电阻R7、R8，所述输出级包括PMOS管MP6、MP7，NMOS管MN9，MN10，电阻R9,R10；
[0020]其中PMOS管MP1源级与电源相连接，栅极与偏置电压VB1相连接，漏级分别与电感L1右端、L2左端相连接，PMOS管MP2源级与电感L1左端相连接，栅极与输入电压VIN+相连接，漏级与电感L3上端和NMOS管MN4源级相连接，PMOS管MP1源级与电感L2右本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽频带、高线性的混频器，其特征在于，包括跨导级、开关级、负载级、输出级。所述跨导级包括PMOS管MP1、MP2、MP3，电感L1、L2、L3、L4；所述开关级包括NMOS管MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2、C3、C4，电感L5、L6；所述负载级包括PMOS管MP4、MP5，电阻R7、R8，所述输出级包括PMOS管MP6、MP7，NMOS管MN9，MN10，电阻R9、R10。2.根据权利要求1所述的宽频带高线性的混频器，请特征在于：其中，PMOS管MP1源级与电源相连接，栅极与偏置电压VB1相连接，漏级分别与电感L1右端、L2左端相连接，PMOS管MP2源级与电感L1左端相连接，栅极与输入电压VIN+相连接，漏级与电感L3上端和NMOS管MN4源级相连接，PMOS管MP1源级与电感L2右端相连接，栅极与输入电压VIN
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相连接，漏级与电感L4上端和NMOS管MN3源级相连接，电感L3、L4下端与地相连接。3.根据权利要求1所述的宽频带高线性的混频器，请特征在于：其中，NMOS管MN3栅极与电阻R1左端相连接，漏级与电感L5左端和NMOS管MN5、MN6的源级相连接，NMOS管MN4栅极与电阻R2右端相连接，漏级与电感L6右端和NMOS管MN7、MN8的源级相连接，电阻R1右端、R2左端均与偏置电压VB6相连接，电感L5右端与电感L6左...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛海昆，
申请(专利权)人：北京汇芯通电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：