本发明专利技术设计了一种新型可重构混频器集成电路芯片，特别是应用于高级国际移动通信(Advanced?International?Mobile?Communications，IMT-Advanced)和超宽带(Ultra-Wide?Band，UWB)通信两种系统的一种双频段可重构混频器集成电路芯片。本发明专利技术采用可调电容与电阻网络结构来实现两频段间的可重构，与目前报道的其他混频器结构相比，所述电路加入开关选频调谐网络，通过调节外加的控制电压，使电路在两种工作模式间切换。同时，通过调节所述电路中的元件参数，使电路在两频段同时达到性能最优化。综合考虑线性度，可变增益平坦度，复杂度以及芯片面积和功耗等因素，本设计和其他发表的技术相比有较大改进。我们采用SMIC公司0.13微米的混合信号CMOS工艺，验证了本发明专利技术的可行性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可重构混频器集成电路芯片，特别是可同时应用于高级国际移 z^jiEflf (Advanced International Mobile Communications, IMT-Advanced)禾口 宽带 (Ultra-Wide Band, UffB)通信两种系统的一种双频段可重构混频器集成电路芯片。
技术介绍
移动通信的发展中出现了多种多样的通信标准，比如第三代(3G)蜂窝移动通信系 统、蓝牙(Bluetooth)和无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)等无线通信系 统都在各自应用领域发挥着至关重要的作用。目前，移动通信发展的一个重要趋势是单个 通信终端可以兼容多种通信标准(Agnelli F.，Albasini G.，Bietti I.，Gnudi A.，et al, Wireless multi-standar(!terminals system analysis and design of a reconfigurable RF front-end,Circuits and Systems Magazine,IEEE Volume 6,Issue 1,First Quarter 2006Page(s) :38_59，参考文献1)，并且也已经有相关的无线通信系统集成的典型案例 (Changjae Kim, Young-Kyun Jang， Hyung-Joun Yoo, Design of CMOSfront-end for multi-standardreceiver(WCDMA and 802. 11a)，ComputationalElectromagnetics and Its Applications,2004. Proceedings. ICCEA 2004. 2004 3rd International Conference on 1-4 Nov. 2004 Page (s) :340_343，参考文献 2)。兼容多个通信标准如 GSM(Global System for Mobi IeCommuni cat ions)、UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)、蓝牙(Bluetooth)或无线局域网(WLAN)等的通信终端，既可以用作移动通信终 端，又可收发其他无线通信信号。兼容多种通信标准的通信系统具有多频多通道与可重构 特性(Kiichi Niitsu, Reconfigurable RF System forSoftware-Defined Radio, Keio Univ. Kuroda Laboratory,参考文献3)。从而，多频可重构器件的设计成为移动通信技术发 展中一个极为关键的问题。超宽带(Ultra-Wide Band)自2002年2月14日FCC(美国联邦通信委员会)批 准民用以来，已经得到了快速地发展，具有广阔的市场应用前景。IMT-Advanced系统是继第 三代移动通信系统IMT-2000之后的新一代移动通信系统。在这两种通信系统中，接收机都 使用了混频器(Mixer)模块。实现一款高性能的双频段可重构的接收芯片，对于这两种通 信模式集成的系统，将可以显著降低多芯片组装成本，从而拓宽产品的应用范围。目前移动终端收发器中应用最为广泛研究也最为深入的是基于Gilbert单元的 双平衡混频器，该电路结构来自于Barrie Gilbert提出的高精度乘法器。经过良好设计的 Gilbert混频器具有较好的隔离度和噪声抑制性能，因此该结构的混频器有很多改进的版 本，用于特别优化其中的某项性能。现有的优化版本中主要分为如下3种拓扑结构1.有源负载以及电流注入结构。该结构可以有效的提升变频增益与线性度。 #ffit#M Salmeh, Roghoyeh "Analysis Of The Effects Of The Load OnThe Gain, Linearity And Noise Figure Of A Gilbert Cell Double BalancedMixer"Circuits and Systems,2006. MWSCAS' 06. 49th IEEE InternationalMidwest Symposium on Volume 1,6-9Aug. 2006Page (s) 366-369 (参考文献 4)。2.折叠式结构。该结构减少晶体管堆叠，减小工作电压。详情请参照KihwaChoi ； Dong Hun Shin ；Yue, C. P. "A 1. 2-V,5. 8-mff,Ultra-Wideband FoldedMixer in 0. 13-μ m CMOS，，Radio Frequency Integrated Circuits (RFIC) Symposium,2007 IEEE 3-5 June 2007Page(s) :489_492 (参考文献 5)。3.源极负反馈结构。该结构牺牲增益而增加线性度。详情请参照BrandolinLM.； Rossi, P. ；Sanzogni, D. ；Svelto, F. "A+78dBm IIP2 CMOSdirect downconversion mixer for fully integrated UMTSreceivers"Solid-State Circuits,IEEE Journal of Volume 41，Issue3，March 2006Page (s) :552_559 (参考文献 6)。有源负载技术采用工作于线性区的晶体管来代替无源电阻；电流注入技术将大部 分跨导级电流用额外电流源分担，而不再经过开关管。这两种技术均可以在维持跨导级gm 值不变的前提下，增加负载阻值，从而提高转换增益。但是有源负载与电流注入技术均会引 入新的噪声增加整体的噪声系数，并且还会一定程度上造成混频器线性度恶化。折叠式结构可以有效的减少晶体管堆叠，使低电压工作成为可能。另外折叠结构 也使开关级和负载部分不受跨导级电流影响，改善了开关管的工作性能，并且可以最大范 围内提高阻抗从而提高增益。但是折叠式结构消耗电流几乎是传统结构的两倍，功耗增加。负反馈技术通过在跨导级源极加入电阻或者电感负反馈使减小gm与频率的相关 性，增加线性度。但是这种技术减小了射频输入级的跨导，混频器增益降低。而多频段下工作的混频器其设计难度更大，如何使混频器能够在多个不同频段上 可重构工作并且达到性能最优化，将是一个巨大的挑战。现有的解决办法中，主要为设计宽 带的混频器来覆盖所有的工作频段(参考文献5)。但是实际电路设计中，宽带混频器是以 牺牲其他性能为代价，比如线性度、噪声系数，来达到足够的工作带宽从而覆盖多个工作频 段的。并且在不同工作频段之间宽带混频器性能指标相差较大，对可重构系统的其他器件 设计带来了巨大的困难。为了解决这一问题，人们提出了带宽扩展与增益平坦技术。详情请参考Delong Fu ；Lu Huang ；Hongliang Du ；Haiquan Yuan "A 0. 18本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种双频段可重构混频器集成电路芯片，其特征在于，采用折叠式双平衡吉尔伯特结构，加入电容电阻可调网络，通过外加数字信号控制混频器在两个工作频段之间的切换。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄风义，李滔，唐旭升，姜楠，
申请(专利权)人：东南大学，爱斯泰克上海高频通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：84
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