【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频通信领域，特别是指一种混频器。
技术介绍
1、在射频通信领域，混频器占据着极为重要的地位，混频器用于将前级电路输出的差分射频信号进行混频处理而形成混频电压信号输出。
2、传统的混频器普遍采用gilebert结构，配合图1所示，传统的gilebert结构混频器包括依次连接的输入级（也称跨导级）、开关级和负载级，其中，开关级的四个mos管需要较强的本振信号来形成理想的开关对，本振信号可以通过交替开关输入的射频电流信号实现电流相位随本振信号频率的周期性变化。输入级主要由两个mos管形成差分对，输入级将射频输入电压信号转换成射频电流信号输入到开关级。传统的gilebert结构混频器的变换增益同输入级的跨导成正比，并受到输入级的输出阻抗（即开关级的输入阻抗）的影响。开关级的输入阻抗越小，则输入级的增益就越小，从而导致混频器增益的低下。而为了降低混频器的噪声系数，除了输入级的mos管需要选择较大的尺寸以及需要供应较大的尾电流给mos管以外，开关级的mos管也需要选择较大的尺寸。但随着开关级的mos管的尺寸的增加，则开关级的输入阻抗降低，即输入级的输出阻抗降低，导致输入级增益的降低以及混频器的噪声系数增加。此外，输入级和开关级的mos管尺寸的增加也会导致其寄生电容的增加，从而导致混频器高频增益的减少。还有，因为在高频集成电路中，开关级的负载多选择电阻负载，由于电压机动范围的限制，流过开关级的电流不能太大，但是，输入级为了增加增益又需要较大的电流，这也限制了混频器性能的发挥。因此，传统的gilebert在电流一定的
3、为了解决传统的gilbert结构的混频器的各种问题点，提高混频器的整体增益，降低噪声系数，中国专利cn101145760a公开了一种具有较小失真度的低噪声混频器及方法，中国专利cn101145760a公开的混频器主张在切换级（即开关级）的第一开关对和第二开关对的源极结合节点注入dc电流，这样既不会损失切换级的射频信号，又可以增加输入级的偏置电流，从而提高了输入级的跨导，进而改善了整个混频器的增益和线性度，又减小了闪烁噪声的影响而得以降低噪声系数。同时，为了改善由于输入级的mos管的漏极和开关级的mos管的源极存在的较大的寄生容性阻抗而造成的高频增益退化，中国专利cn101145760a还主张在输入级的mos管的输入端接入电感以改善了高频部分的增益，进而改善了混频器整体的噪声系数性能。
4、但是，不管是传统的gilbert结构的混频器，还是中国专利cn101145760a公开的混频器，都存在着在动作频率更高的情况下，混频器的增益上不去、噪声系数下不来、且功耗大等问题。主要原因是，这两种混频器的输入级采用的都是共源放大器结构，在输入级的mos管处于饱和状态时会使得输入级的输出阻抗较大，而开关级的输入端则是共源电路的源端而使得开关级的输入阻抗较小，因此，输入级与开关级之间存在着巨大的阻抗差异，使得输入级和开关级之间存在级间不匹配的问题而会造成高频信号损失，从而使得输入级的放大效率低下、混频器的功耗增加。
5、有鉴于上述问题的存在，有必要研究一种混频器，其能使得输入级和开关级之间实现级间匹配，从而能提高该混频器的性能并降低功耗。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种混频器，其能使得输入级和开关级之间实现级间匹配，从而能提高该混频器的性能并降低功耗。
2、为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
3、一种混频器，其包括输入级、开关级以及负载级；所述输入级包括差分放大器和输入巴伦，输入巴伦的初级线圈和次级线圈的匝数比为2：1，差分放大器的第一输出端和第二输出端分别连接输入巴伦的初级线圈的第一输入端和第二输入端，输入巴伦的次级线圈的第一输出端和第二输出端分别连接开关级的第一输入端和第二输入端，开关级的各个输出端连接负载级。
4、所述差分放大器包括第一放大管、第二放大管、第一电阻、第二电阻和输入级尾电流源，第一放大管的源极和第二放大管的源极连接输入级尾电流源的正极，输入级尾电流源的负极接地，第一放大管的栅极和第二放大管的栅极分别连接差分放大器的第一输入端和第二输入端，第一放大管的漏极和第一电阻的第一端连接差分放大器的第一输出端，第二放大管的漏极和第二电阻的第一端连接差分放大器的第二输出端，第一电阻的第二端和第二电阻的第二端连接输入级电源。
5、所述差分放大器包括第一放大管、第二放大管和输入级尾电流源，第一放大管的源极和第二放大管的源极连接输入级尾电流源的正极，输入级尾电流源的负极接地，第一放大管的栅极和第二放大管的栅极分别连接差分放大器的第一输入端和第二输入端，第一放大管的漏极连接差分放大器的第一输出端，第二放大管的漏极连接差分放大器的第二输出端；
6、所述输入巴伦的初级线圈的中心抽头连接输入级电源。
7、所述开关级包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一开关级电流源和第二开关级电流源，第一开关管的源极、第二开关管的源极和第一开关级电流源的输入端连接开关级的第一输入端，第三开关管的源极、第四开关管的源极和第二开关级电流源的输入端连接开关级的第二输入端，第一开关级电流源的输出端和第二开关级电流源的输出端接地，第一开关管的栅极和第四开关管的栅极连接开关级的第一本振信号端，第二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接开关级的第二本振信号端，第一开关管的漏极和第三开关管的漏极连接开关级的第一输出端，第二开关管的漏极和第四开关管的漏极连接开关级的第二输出端。
8、所述开关级包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管的源极和第二开关管的源极连接开关级的第一输入端，第三开关管的源极和第四开关管的源极连接开关级的第二输入端，第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别连接开关级的第一本振信号端和第二本振信号端，第一开关管的漏极和第三开关管的漏极连接开关级的第一输出端，第二开关管的漏极和第四开关管的漏极连接开关级的第二输出端；所述输入巴伦的次级线圈的中心抽头连接开关级电流源。
9、所述负载级包括第一负载电阻和第二负载电阻，第一负载电阻的第一端连接开关级的第一输出端，第二负载电阻的第一端连接开关级的第二输出端，第一负载电阻的第二端和第二负载电阻的第二端连接负载电源。
10、所述开关级包括第一开关级和第二开关级；第一开关级包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管的源极和第二开关管的源极连接第一开关级的第一输入端，第三开关管的源极和第四开关管的源极连接第一开关级的第二输入端，第一开关管的栅极和第四开关管的栅极连接第一开关级的第一本振信号端，第二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接第一开关级的第二本振信号端，第一开关管的漏极和第三开关管的漏极连接第一开关级的第一输出端，第二开关管的漏极和第四开关管的漏极连接第一开关级的第二输出端；第二开关级包括第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.混频器，其特征在于：包括输入级、开关级以及负载级；所述输入级包括差分放大器和输入巴伦，输入巴伦的初级线圈和次级线圈的匝数比为2：1，差分放大器的第一输出端和第二输出端分别连接输入巴伦的初级线圈的第一输入端和第二输入端，输入巴伦的次级线圈的第一输出端和第二输出端分别连接开关级的第一输入端和第二输入端，开关级的各个输出端连接负载级。
2.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述差分放大器包括第一放大管、第二放大管、第一电阻、第二电阻和输入级尾电流源，第一放大管的源极和第二放大管的源极连接输入级尾电流源的正极，输入级尾电流源的负极接地，第一放大管的栅极和第二放大管的栅极分别连接差分放大器的第一输入端和第二输入端，第一放大管的漏极和第一电阻的第一端连接差分放大器的第一输出端，第二放大管的漏极和第二电阻的第一端连接差分放大器的第二输出端，第一电阻的第二端和第二电阻的第二端连接输入级电源。
3.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述差分放大器包括第一放大管、第二放大管和输入级尾电流源，第一放大管的源极和第二放大管的源极连接输入级尾电流源的正极，输入级尾电流源
4.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述开关级包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一开关级电流源和第二开关级电流源，第一开关管的源极、第二开关管的源极和第一开关级电流源的输入端连接开关级的第一输入端，第三开关管的源极、第四开关管的源极和第二开关级电流源的输入端连接开关级的第二输入端，第一开关级电流源的输出端和第二开关级电流源的输出端接地，第一开关管的栅极和第四开关管的栅极连接开关级的第一本振信号端，第二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接开关级的第二本振信号端，第一开关管的漏极和第三开关管的漏极连接开关级的第一输出端，第二开关管的漏极和第四开关管的漏极连接开关级的第二输出端。
5.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述开关级包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管的源极和第二开关管的源极连接开关级的第一输入端，第三开关管的源极和第四开关管的源极连接开关级的第二输入端，第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别连接开关级的第一本振信号端和第二本振信号端，第一开关管的漏极和第三开关管的漏极连接开关级的第一输出端，第二开关管的漏极和第四开关管的漏极连接开关级的第二输出端；
6.如权利要求4或5所述的混频器，其特征在于：所述负载级包括第一负载电阻和第二负载电阻，第一负载电阻的第一端连接开关级的第一输出端，第二负载电阻的第一端连接开关级的第二输出端，第一负载电阻的第二端和第二负载电阻的第二端连接负载电源。
7.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述开关级包括第一开关级和第二开关级；
8.如权利要求1或7所述的混频器，其特征在于：所述负载级包括第一负载电阻、第二负载电阻、第三负载电阻和第四负载电阻，第一负载电阻的第一端连接第一开关级的第一输出端，第二负载电阻的第一端连接第一开关级的第二输出端，第三负载电阻的第一端连接第二开关级的第一输出端，第四负载电阻的第一端连接第二开关级的第二输出端，第一负载电阻的第二端、第二负载电阻的第二端、第三负载电阻的第二端和第四负载电阻的第二端连接负载电源。
9.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述输入巴伦的初级线圈绕置两圈且初级线圈的两圈交叉设置，所述输入巴伦的次级线圈绕置一圈且次级线圈避让开初级线圈的交叉处。
10.如权利要求9所述的混频器，其特征在于：所述输入巴伦的初级线圈包括第一初级半环段、第二初级半环段、第三初级半环段、第四半初级环段、第一初级衔接段和第二初级衔接段，第一初级半环段位于第二初级半环段外侧，第四半初级环段位于第三初级半环段内侧，第一初级半环段的第一端引出作为初级线圈的第一输入端的第一初级连接段，第一初级半环段的第二端通过第一初级衔接段连接第三初级半环段的第一端，第三初级半环段的第二端连接第二初级半环段的第一端，第二初级半环段的第二端通过第二初级衔接段连接第四半初级环段的第一端，第四半初级环段的第二端引出作为初级线圈的第二输入端的第二初级连接段，第二初级衔接段与第一初级衔接段异面相交设置；
11.如权利要求10所述的混频器，其特征在于：所述第一次级半环段位于第一初级半环段和第二初级半环段之间，第二次级半环段位于第三初级半环段和第四初级半环段之间，第一初级半环段、第二初级半环段、第三...
【技术特征摘要】
1.混频器，其特征在于：包括输入级、开关级以及负载级；所述输入级包括差分放大器和输入巴伦，输入巴伦的初级线圈和次级线圈的匝数比为2：1，差分放大器的第一输出端和第二输出端分别连接输入巴伦的初级线圈的第一输入端和第二输入端，输入巴伦的次级线圈的第一输出端和第二输出端分别连接开关级的第一输入端和第二输入端，开关级的各个输出端连接负载级。
2.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述差分放大器包括第一放大管、第二放大管、第一电阻、第二电阻和输入级尾电流源，第一放大管的源极和第二放大管的源极连接输入级尾电流源的正极，输入级尾电流源的负极接地，第一放大管的栅极和第二放大管的栅极分别连接差分放大器的第一输入端和第二输入端，第一放大管的漏极和第一电阻的第一端连接差分放大器的第一输出端，第二放大管的漏极和第二电阻的第一端连接差分放大器的第二输出端，第一电阻的第二端和第二电阻的第二端连接输入级电源。
3.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述差分放大器包括第一放大管、第二放大管和输入级尾电流源，第一放大管的源极和第二放大管的源极连接输入级尾电流源的正极，输入级尾电流源的负极接地，第一放大管的栅极和第二放大管的栅极分别连接差分放大器的第一输入端和第二输入端，第一放大管的漏极连接差分放大器的第一输出端，第二放大管的漏极连接差分放大器的第二输出端；
4.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述开关级包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一开关级电流源和第二开关级电流源，第一开关管的源极、第二开关管的源极和第一开关级电流源的输入端连接开关级的第一输入端，第三开关管的源极、第四开关管的源极和第二开关级电流源的输入端连接开关级的第二输入端，第一开关级电流源的输出端和第二开关级电流源的输出端接地，第一开关管的栅极和第四开关管的栅极连接开关级的第一本振信号端，第二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接开关级的第二本振信号端，第一开关管的漏极和第三开关管的漏极连接开关级的第一输出端，第二开关管的漏极和第四开关管的漏极连接开关级的第二输出端。
5.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述开关级包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管的源极和第二开关管的源极连接开关级的第一输入端，第三开关管的源极和第四开关管的源极连接开关级的第二输入端，第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别连接开关级的第一本振信号端和第二本振信号端，第一开关管的漏极和第三开关管的漏极连接开关级的第一输出端，第二开关管的漏极和第四开关管的漏极连接开关级的第二输出端；
6.如权利要求4或5所述的混频器，其特征在于：所述负载级包括第一负载电阻和第二负载电阻，第一负载电阻的第一端连接开关级的第一输出端，第二负载电阻的第一端连接开关级的第二输出端，第一负载电阻的第二端和第二负载电阻的第二端连接负载电源。
7.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述开关级包括第一开关级和第二开关级；
8.如权利要求1或7所述的混频器，其特征在于：所述负载级包括第一负载电阻、第二负载电阻、第三负载电阻和第四负载电阻，第一负载电阻的第一端连接第一开关级的第一输出端，第二负载电阻的第一端连接第一开关级的第二输出端，第三负载电阻的第一端连接第二开关级的第一输出端，第四负载电阻的第一端连接第二开关级的第二输出端，第一负载电阻的第二端、第二负载电阻的第二端、第三负载电阻的第二端和第四负载电阻的第二端连接负载电源。
9.如权利要求1所述的混频器，其特征在于：所述输入巴伦的初级线圈绕置两圈且初级线圈的两圈交叉设置，所述输入巴伦的次级线圈绕置一圈且次级线圈避让开初级线圈的交叉处。
10.如权利要求9所述的混频器，其特征在于：所述输入巴伦的初级线圈包括第一初级半环段、第二初级半环段、第三初级半环段、第四半初级环段、第一初级衔接段和第二初级衔接段，第一初...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪合作，周红强，王建钦，
申请(专利权)人：厦门科塔电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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