用于线性混频器的方法及配置技术

组合混频器配置（１）包括以并联方式耦合在第一及第二输入端口（ＩＮ１，ＩＮ２）与输出端口（ＯＵＴ）之间的第一混频器（Ｍ１）与第二混频器（Ｍ２）。混频器（Ｍ１，Ｍ２）布置成同时由在第二输入端口（ＩＮ２）提供的输入信号驱动。它们是ｄｃ耦合的，使得施加在第一输入端口（ＩＮ１）的偏置电压（Ｖ↓［ｂｉａｓ］）同时给Ｍ１与Ｍ２提供ｄｃ偏置以便响应于输入信号的增加而实现第一混频器（Ｍ１）的增益扩展，并因而改善组合混频器配置的线性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 一般涉及混频器，具体而言涉及高线性的混频器电路。
技术介绍
混频器在像用于下变频及上变频的频率转换装置的通信系统中扮演着不可或缺的作用。在微波频率，使用单个或多个晶体管单一集成的混频器存在于例如Si双极性CMOS、 SiGeHBT、 GaAs FET、 GaAsp-HEMT的各种半导体技术中。显然，各种电路拓朴还带来无源及有源类型的混频器。.除了对变频增益的相对适度需要外，对这些混频器通常还要求高线性及低噪声系数。但是，现有电路拓朴的常见问题是难以提供高线性与低噪声的组合同时还提供正变频增益。因此，存在对同时实现高线性、低噪声及正增益的电路拓朴的需要。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供新的混频器电路。本专利技术的另一目的是提供高线性的混频器。再一 目的是提供具有低噪声的高线性的混频器。甚至又一目的是提供具有正变频增益的高线性、低噪声混频器。依照权利要求集合获得这些及其它目的。依照基本方面，本专利技术的混频器1的实施例公开了组合混频器1,所述组合混频器包括以并联方式耦合在第一及第二输入端口 IN1、 IN2与输出端口 OUT之间的两个混频器Ml、 M2。混频器M1、 M2是dc耦合的，且布置成由在第二输入端口 IN2的输入信号同时驱动。此外，4在第一输入端口 IN1提供偏置电压Vb，as，因此响应于输入信号的增加而实现第一混频器M1的增益扩展。所以，组合的混频器布置能够提供改进的线性。本专利技术的优点包括上变频及下变频的改进混频器具有改进线性的混频器具有降低的噪声及正增益的混频器附图说明可通过参考与附图 一起进行的以下描述来最好地理解本专利技术及其其它目的及优点，其中图la-lc示出了各种已知的跨导混频器拓朴；图2示出了已知的开关混频器拓朴；图3示出了已知的具有预变形(即线性化电路)的混频器拓朴；图4示出了另 一已知混频器拓朴(即所谓的微混频器)；图5示出了本专利技术的实施例；图6示出了本专利技术的另一实施例；图7示出了本专利技术的又一实施例。具体实施例方式将针对实现为完全以例如Si或GaAs技术集成到半导体芯片上的混频器拓朴来描述本专利技术。但是，显然，可使用分立元件或集成电路(IC)与分立元件的组合的混合来实现该拓朴。此外，虽然本描述主要涉及下变频，但是相同拓朴同样可还用于上变频。为了提供对已知混频器拓朴的困难的更深理解，下面将描述并讨论混频器拓朴的选择。一种已知技术是所谓的跨导混频器，如图l所示，其中通过利用集电极电流与基极-发射极电压之间的非线性特性实现频移。如图l(a)所示，射频(RF)与本振(LO)信号均可经由一般占用大部分芯片空间的功率合并器施加到晶体管Ql的基极。备选地，RF与LO信号可分别施加到发射极与基极，如图1 (b)所示，其中Le提供AC阻塞(chock)。图1 (c)中示出了单平衡式情形的跨导混频器。另一种广泛部署的有源混频器拓朴是所谓的开关型混频器。图2 ( a)示出了 一种示例，其中晶体管Ql将在输入端RF施加的RF电压信号转变为电流信号，该电流信号被晶体管Q2以LO的频率进行闭合与断开。如图2 (b)所示，在使用差分LO来开关发射极耦合对时，获得所谓的单平衡式Gilbert混频器。上述现有有源混频器拓朴的线性性能以 一 种方式或另 一 方式变化并通常存在不足。 一般而言，存在对改进混频器线性使得它不因为线性而在接收机与发射机链的设计中成为瓶颈的强烈需要。一种改善混频器电路的线性的已知方法是在先前所述的Gilbert混频器中采用大DC电流，但是不幸的是大DC电流增加了噪声并消耗大部分dc功率。另一种方法是使用预变形(所谓的线性化电路)，它最好被描述为具有补偿混频器的增益收缩的增益扩展的非线性电路，如图3 所示。但是，线性化电路引入了额外的插入损耗及噪声。第三种已知方法是应用所谓的微混频器拓朴，如图4 、 所示。晶体管Ql、 Q2及Q3构成跨导级，并将单端的RF电压信号转换成Q3与Q2的差分集电极电流。配置在共基的晶体管Q3与配置在共射的晶体管Q2在这种拓朴中是两个必不可少的元件。这种跨导级具有比用在双平衡式Gilbert混频器中的发射极耦合对更好的线性。但是，孩i混频器具有高噪声系数及低变频增益的缺点。因此，本专利技术的一个目的是提供具有改进的线性性能、同时确保低噪声与正增益的混频器拓朴。依照本专利技术的混频器拓朴的一般实施例参考图5进行描述。该实施例公开了具有用于接收输入信号的第一与第二输入端口 IN1、 IN2的组合式混频器1。此外，该混频器包括以并联方式耦合在所述输入IN1、 IN2与输出OUT端口之间的两个混频器单元Ml、 M2。这两个 混频器是dc耦合的，并设计成由在第二输入端口 IN2施加的单输入 信号驱动。此外，第一输入端口 IN1还适合接收偏置电压Vbias。依照本专利技术的混频器拓朴的实施例，提议的混频器包括单平衡式 跨导混频器Ml与单平ff式Gilbert混频器M2,如图5所示。偏置电 压Vbias同时向Ml与M2经过其直接dc耦合提供dc偏置。该组合的 巧妙之处在于考虑到此类特殊偏置配置导致混频器Ml响应于在第二 输入端口 IN2的所提供输入RF信号的增加的增益扩展。因此，扩展 了整个混频器的线性范围。跨导混频器M1包括一对晶体管Ql、 Q2,其中第一晶体管Ql连 接到第一输入端IN1的第一端INl+及输出端口 OUT的第一输出端 OUT-。第二晶体管Q2连接到第一输入端IN1的第二端IN-及输出端 口 OUT的第二输出端OUT+。此外，这两个晶体管Q1、 Q2相互耦合 并与节点N耦合，节点N又连接到第二输入端口 IN2并经由电流源 Ie接地。Gilbert混频器M2包括三个晶体管Q3、 Q4、 Q5。第三晶体管Q3 与第一输出端OUT-耦合，并耦合到第一输出端口 IN1的第二输入端 INl-。第四晶体管Q4与第二输出端OUT+耦合，并耦合到第一输入 端口 IN1的第一端INl+。此外，第三与第四晶体管Q3、 Q4相互耦合， 并耦合到第五晶体管Q5,第五晶体管Q5又经由节点N与所述第二输 入端口IN2耦合，并耦合到地。依照特定实施例，第一输入端口 IN1可包括本振输入端口 ，用于 接收本振的差分输入信号。通过对应方式，笫二输入端口IN2可包括 RF输入，用于接收单端RF输入信号。单端RF输入信号同时驱动上述两个混频器。例如在第一及第二 晶体管Q1、 Q3的集电极相连接且第二及第四晶体管Q2、 Q4的集电 极相连接的双极性晶体管的情况下，混频器M1、M2的输出并联连接。混频器M2中的晶体管Q5的基极与跨导混频器中的第一及第二晶体管Ql及Q2的发射极相连接。因此，在Q5基极的dc电压偏置 由在第一及第二晶体管Ql及Q2的基极的电压配置V^s与晶体管Ql、 Q2的基极-发射极dc电压确定。依照特定实施例，参考图6,图5中的电流源Ie可由第六晶体管 Q6与电感器Lel来实现，第六晶体管Q6具有在节点N与第五晶体 管Q5的基极之间的短路的基极与发射极，电感器Lel串联连接在第 六晶体管Q6的发射极与地之间。dc电流的量取决于在基极所施加的 电压以及Q5与Q6的器件大小的比率。依照再一特定实施例，也参考图6，电感器Lin与电容器Cm可串 联连接在第二输入端口 IN2与节点N之间，以实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合混频器配置（１），包括用于接收输入信号的第一（ＬＯ）与第二（ＲＦ）输入端口以及用于提供输出信号的输出端口（ＩＦ），特征在于：　第一混频器（Ｍ１）与第二混频器（Ｍ２），以并联方式耦合在所述输入与输出端口（ＬＯ；ＲＦ；ＩＦ）之间； 以及　其中，所述第一（Ｍ１）与第二（Ｍ２）混频器布置成同时由在所述第二输入端口（ＲＦ）提供的输入信号驱动；以及　其中，Ｍ１与Ｍ２是ｄｃ耦合的，使得施加在所述第一输入端口（ＬＯ）的偏置电压（Ｖ↓［ｂｉａｓ］）同时给Ｍ１与Ｍ２提供ｄ ｃ偏置以便响应于所述输入信号的增加而实现所述第一混频器（Ｍ１）的增益扩展，并因而改善所述组合混频器配置的线性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：包明泉，李应刚，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]