一种频率转换电路（８００），该频率转换电路（８００）配置为将第一频率处的第一输入信号（ＲＦ＋、ＲＦ－）与第二频率处的第二输入信号（ＬＯ＋、ＬＯ－）混频，以提供输出中频信号（ＩＦｏｕｔ），该电路（８００）包括：第一和第二混频模块（８０１ａ、８０１ｂ），每一个混频模块包括配置为接收第一输入信号（ＲＦ＋、ＲＦ－）并连接至吉尔伯特混频器（８０３ａ、８０３ｂ）的电压至电流转换器（８０２ａ、８０２ｂ），该吉尔伯特混频器配置为接收第二输入信号（ＬＯ＋、ＬＯ－）；中频输出电路（８０４），具有连接为从每一个吉尔伯特混频器（８０３ａ、８０３ｂ）的输出端接收中频电流信号（ＩＦ＋、ＩＦ－）的输入端，以及配置为提供输出中频电压信号（ＩＦｏｕｔ）的输出端，其中第一和第二混频模块包括彼此互补的晶体管。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用有源吉尔伯特(Gilbert)混频器的低噪声频率转换，具体地涉及 用于执行这种频率转换的电路。
技术介绍
集成的有源吉尔伯特混频器典型地需要混频器输出端处的DC偏置电流源。DC偏 置电流源还连接至IF放大器输入端，并且形成低频噪声的重要来源，使得所接收的信号的 信噪比(SNR)劣化。图1中示出了形成混频器电路100的一部分的有源吉尔伯特混频器102的实例。 混频器电路100包括与吉尔伯特混频器102相连接的电压至电流转换器101。电压至电流 转换器101包括其源极连接在电阻器Rss两端并且经由相应的电流源104a、104b连接至电 压电源线Vss的一对NMOS晶体管103a、103b，各自通过晶体管103a、103b提供偏置电流Is。 晶体管103a、103b的栅极连接至RF差分输入信号的两个二分之一信号，即RF+、RF-,并且 漏极连接至吉尔伯特混频器102。吉尔伯特混频器102包括两对NMOS晶体管105a、105b&106a、106b,每一对具有连 接至电压至电流转换器101中的相应的晶体管103a、103b的漏极的公共源极。成对的晶体 管105a、105b&106a、106b的栅极连接至差分输入信号的两个二分之一信号L0+、L0-，其中 连接至输入信号的每一个二分之一信号L0+、LO-的栅极还连接在一起。LO信号可以是通 过耦合电容器施加到混频器102的L0+、LO-端子的高频信号。晶体管105a、105b、106a、106b的漏极连接为提供差分中频输出IF+、IF-。谐波抑制混频器可以采用并联连接的多个硬切换有源吉尔伯特混频器，以近似正 弦有效混频波形。谐波抑制混频器有利地用于宽带无线电收发机中，如软件无线电[3]。减 少的谐波响应允许省去RF滤波，因而允许更好的集成。所谓的混频DAC包括单元混频器的 可编程阵列，构成了谐波抑制混频器[4]的灵活且可编程实现。图2示出了谐波抑制混频 器200的一个实例。图2中的混频器是10比特混频DAC的实例，该10比特混频DAC使用5比特温度 计部分201以及5比特二进制部分202，结果总共36个混频器单元。构成温度计单元201 的混频器203^具有相等的权重，而构成二进制部分202的混频器单元20332_36分别具有输 入RF信号的1/2、1/4、1/8、1/16和1/32的权重。来自混频器单元203^中的每一个的输 出信号连接至总和放大器204，通过放大器204提供输出信号IFout。图3示出了从这种混 频器产生的一个示例性的有效混频波形301，该波形是对正弦信号的高度量化近似。与无源切换混频器相比，有源吉尔伯特混频器在(Ι/f)噪声和互调制方面容易具 有某种程度的不良性能。有源混频器级典型地包括电压至电流转换器101 (还已知为跨导放大器)以及吉 尔伯特混频器102，如图1所示。由于电压至电流转换器101和混频器102堆叠，这些模块 可以共用由两个电流源104a、104b确定的相同的DC偏置2XIs。采用电阻器，或者更优选地，采用跨阻放大器(trans-impedance amplifier) 401，混频器IF输出电流可以转换为输 出电压，其实例如图4中的混频器400所示，包含图1中的电压至电流转换器101和吉尔伯 特混频器102。电压至电流转换器101可能需要在比吉尔伯特混频器102更高的DC偏置电 流下工作。这可以实现如下借助于连接在电源VDD和电压至电流转换器晶体管的漏极之 间的两个可选的附加电流源403a、403b提供附加的DC偏置电流。跨阻放大器401包括差 分运算放大器403，在每一条输入和输出线之间连接有反馈电阻器Rfb和电容器Cfb。 跨阻放大器提供了低输入阻抗，从而减少了混频器输出端处的电压摆动，并且有 益于改进的信号处理。由于尺寸和提供集成电感器的相应成本，不优选的是采用调整为IF 频率以将混频器输出电流转换成输出电压的并联谐振LC谐振器。为了防止抑制IF信号以 及为了防止跨阻放大器401的噪声升高，电流源402a、402b在IF输出端子IF+和IF-处所 提供的DC偏置应当在IF频率处具有高阻抗。成对的电流源402a、402b提供电流ID，优选地与共模控制环相结合地工作，如图5 中的电路500所示。可以考虑不同的方式来实现DC偏置电流，其中之一是借助于一对退化 的(degenerated)PMOS晶体管601a、601b，如图6中的电路600所示。DC偏置电流ID在IF频率处所产生的噪声将直接进入IF放大器401，从而影响下 转换RF信号IF。ut的信噪比。对于10比特混频DAC，发现电流源ID所产生的噪声恶化高 至难以接受。对于17dB的混频器IF放大器总电压转换增益和21. 4dB的单边带噪声指数 (50 Ω的源)，最大0. 4dB的噪声贡献要求4. 2pA/ V Hz或更佳的(差分)DC电流源噪声密 度。在产生4mA的DC电流的同时，上述噪声上限(noise ceiling)应用于DC电流源， 正如构成图2所示的10比特混频DAC的36个混频器单元所要求的那样。4. 2pA/ V Hz的 噪声密度等于在2Χ470Ω电阻器中产生的噪声电流。较低的噪声要求较大的电阻器，而承 载4mA的470 Ω的电阻器已经产生1. 88V的DC电压降。如图6所示的PMOS晶体管601a、 601b的存在将增加附加的热和Ι/f噪声，同时进一步减小了退化电阻器602a、602b可用的 DC余量(headroom)。尽管采用大面积晶体管和电阻器，如图7中的迹线701所示的这种实 现的模拟噪声远远超过了如线702所示的IMHz处的期望噪声要求。占据合理的0. 7V DC余 量，在迹线701的平坦部分(大约IOMHz以上)中噪声总计为16. 2pA/ V Hz，在f = IMHz 处为 21. 2pA/ V Hz。因此，需要具有未占据相当的电压余量并且仍然不向输出增加大量噪声的DC负 载部分的吉尔伯特单元混频器。IF偏置电路600 (图6)的直接流入IF放大器401 (图5)中的噪声明显区别于混 频器100的RF部分101中的偏置电流源104a、104b (图1)所产生的IF频率处的噪声。在 电流Is中产生的IF噪声通过混频过程本身的吉尔伯特混频器102的变换(commutation) 衰减。假定具有精确的50%占空比和比IF频率高得多的开关频率的低频波形，如果没 有某些电路失配，则该衰减是无限的。然而，实际上，Is所贡献的噪声与偏置电流源Id所产 生的噪声相比可以忽略。通过应用变换可以减轻对偏置电流源Id的噪声要求，如参考文件 [1]所讨论的那样。变换在衰减低频噪声方面是有效的，但是如果以与混频频率不同的频率 来应用，则具有可能引入不希望的假信号的缺点。
技术实现思路
本专利技术 的目的是解决上述问题中的一个或更多个。根据本专利技术，提供一种频率转换电路，该频率转换电路配置为将第一频率处的第 一输入信号与第二频率处的第二输入信号混频，以提供输出中频信号，该电路包括第一和第二混频模块，每一个混频模块包括配置为接收第一输入信号并连接至吉 尔伯特混频器的电压至电流转换器，该吉尔伯特混频器配置为接收第二输入信号；中频输出电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种频率转换电路（８００），该频率转换电路（８００）配置为将第一频率处的第一输入信号（ＲＦ＋、ＲＦ－）与第二频率处的第二输入信号（ＬＯ＋、ＬＯ－）混频，以提供输出中频信号（ＩＦ↓［ｏｕｔ］），该电路（８００）包括：第一和第二混频模块（８０１ａ、８０１ｂ），每一个混频模块包括配置为接收第一输入信号（ＲＦ＋、ＲＦ－）并连接至吉尔伯特混频器（８０３ａ、８０３ｂ）的电压至电流转换器（８０２ａ、８０２ｂ），该吉尔伯特混频器配置为接收第二输入信号（ＬＯ＋、ＬＯ－）；中频输出电路（８０４），具有连接为从每一个吉尔伯特混频器（８０３ａ、８０３ｂ）的输出端接收中频电流信号（ＩＦ＋、ＩＦ－）的输入端，以及配置为提供输出中频电压信号（ＩＦ↓［ｏｕｔ］）的输出端，其中第一和第二混频模块包括彼此互补的晶体管。
【技术特征摘要】
EP 2009-9-23 09252264.81.一种频率转换电路(800)，该频率转换电路(800)配置为将第一频率处的第一输 入信号(RF+、RF-)与第二频率处的第二输入信号(LO+、LO-)混频，以提供输出中频信号 (IF。ut)，该电路(800)包括第一和第二混频模块(801a、801b)，每一个混频模块包括配置为接收第一输入信号 (RF+,RF-)并连接至吉尔伯特混频器(803a、803b)的电压至电流转换器(802a、802b)，该吉 尔伯特混频器配置为接收第二输入信号(L0+、L0_)；中频输出电路(804)，具有连接为从每一个吉尔伯特混频器(803a、803b)的输出端接 收中频电流信号(IF+、IF-)的输入端，以及配置为提供输出中频电压信号(IF。ut)的输出 端，其中第一和第二混频模块包括彼此互补的晶体管。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述中频输出电路是中频放大器。3.根据权利要求1或2所述的电路，其中第一和第二混频模块中的吉尔伯特混频器配 置为共用公共DC偏置电流。4.根据权利要求3所述的电路，其中第一和第二混频模块的电压至电流转换器配置为 共用公共DC偏置电流。5.根据前述权利要求任一项所述的电路，其中每一个吉尔伯特混频器的输入端AC耦 合至第一输入信号。6.根据前述权利要求任一项所述的电路，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔本威廉德琼，约翰内斯胡伯图斯安托尼奥斯布雷克尔曼斯，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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