在一个实施例中提供了一种改进的双平衡混频器，包括：用于接收第一单输入并提供第一平衡输出的具有两个端口的第一巴伦，用于接收第二单输入并提供第二平衡输出的具有两个端口的第二巴伦，以及对第一和第二平衡输出做出响应以根据第一和第二单输入提供混频信号的平衡混频器核心。第一巴伦包括耦合在第一平衡输出的至少一个端口以及第一巴伦的接地和共模节点之一之间的RC网络以改善双平衡混频器的线性度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及双平衡混频器。
技术介绍
在通信系统和其他的电子系统中，经常需要利用被称为频率转换器或混频器的电路将某一射频(RF)带内的信号转换至另一中频(IF)带，或相反。在混频器处的这种信号频率转换过程期间，转换后的输出信号功率电平和转换前的输入信号功率电平之间的比值被称为转换增益(CG)，该值度量了转换过程的效率。混频器的工作带宽经常被定义为使转换增益保持合理高水平的频带。同时，混频器的输出信号会因为转换过程的非线性而失真和混入乱真信号。用于度量混频器线性度的一个关键参数是信号的三阶截点(IP3)。如果利用输出信号功率电平作为参照来度量该点，那么就将其定义为输出三阶截点(输出IP3)。类似地，如果利用输入信号功率电平作为参照来度量该点，那么就将其定义为输入三阶截点(输入IP3)。输出IP3和输入IP3的差值就是混频器的转换增益。双平衡混频器因为其高杂散和端口到端口高度的信号泄漏抑制(端口间隔离度)而成为用于频率转换的很常用的选择。但是，无源双平衡混频器在工作频带内的最小输出IP3通常比本地振荡器(LO)端口处的功率低3dB。已经提出了用于改善转换信号线性度的多种技术授予Salib的专利技术名称为“Double balanced diode mixer with high output third order intercept point，，的美国专利US6，993，312B1就是在混频器巴伦的平衡输出端口上具有谐振电阻-电感-电容(RLC)电路的双平衡混频器的一个示例，该示例因为RLC网络的谐振性质而在特定的窄频带处提供了更好的线性度和IP3。授予Vice的专利技术名称为“Absorbing sum signalenergy in a mixer”的美国专利US7，197，293B2提出通过将电容器用作连接输入和输出端口的滤波器并且通过将电阻器用作负载以吸收输入和输出端口之间的乱真信号而改善线性度。以减小转换增益、降低输入和输出端口间的隔离度和更窄的工作带宽为代价，可实现一定程度的线性度改善。Rohde和Poddar在他们于2009年在Wireless and MicrowaveTechnology Conference 第 1-7 页发表的文章“Reconfigurable And Cost-Effective FETMixer”中还提出了其他的想法，其中与电阻网络串联的可调谐电容被设置在非线性混频晶体管核心的栅极和漏极之间。在其拓扑结构中，栅极端子由同相LO信号驱动且漏极端子由RF和IF端口驱动。尽管线性度有所改善，但是转换增益和端口到端口的隔离度都受到了不利影响。在另一种方法中，授予Rohde等人的美国专利US7，580, 693B2利用与混频晶体管的同相栅极串联耦合的并联RC网络，以在混频晶体管的栅极处形成缩短的上升时间和下降时间的LO输入信号波形。这种方法由于并联RC提供的波形只能在某些特定频率下成形而仅对该特定频率范围有效。而且，同相驱动的混频器核心还牺牲了平衡操作和高隔离度。在某些应用中，巴伦可以非常有利地与双平衡混频器一起使用。其中可以包括单端转差分或单端转平衡信号转换电路(巴伦)的这些巴伦已经被广泛应用于很多射频(RF)、微波和毫米波频率的应用中。在先前的巴伦设计工作中已经提出了很多方法和拓扑结构来满足不同的应用要求。N. Marchand于1944年在Electronics第17卷第142-145页的 “Transmission line conversion Transformers” 中提出的 Marchand 巴伦已经成为用于提供低功耗和宽频带差分信号的最常用的巴伦拓扑结构之一。美国专利US6，292，070中介绍了一种经常被称为“回波巴伦”的可选拓扑结构。两种拓扑结构均可利用分布元件或集总元件实现。并且在两种巴伦方法中，巴伦包括用于分布式拓扑结构的第一对和第二对耦合的传输线部分或者用于集总元件拓扑结构的一对耦合的变压器部分。分布式拓扑结构通常提供了比其对应的集总元件解决方案更好的带宽性能，但代价是更大的电路面积，这也就对应于更高的制造成本。在关于对上述两种巴伦拓扑结构使用的集总元件方案减小尺寸方面已经有一些公开文献例如Gavela在2004年Proceedings of the EuropeanMicrowave 第 373-376 页中的“A small size LTCC balun for wireless applications，，;以及美国专利US6，819，199。本领域内已知有多种形式的巴伦。参见Gavela在2004年Proceedingsof the European Microwave 第 373-376 页 中 的 “A small size LTCC balun forwireless applications”；美国专利 US6, 819，199 ；2007 年 10 月的 IEEE Microwaveand wireless components letters 第 17 卷第 10 期中 Lin 的 “An Ultra-broadbandDoubly Balanced Monolithic Ring Mixers for Ku_to Ka-band Applications，，； 1994年 8 月的 IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 第 42 卷第 8 期中Trifunovic 的“Review of Printed Marchand and Double Y Baiuns:Characteristicsand Application” ；2006 年 IEEE MTT-S International 的 Microwave SymposiumDigest 第 1571-1574 页中 Chen 的“Novel Broadband Planar Balun Using MultipleCoupled Lines” ；以及授予Padilla的美国专利US6, 683，510B1,授予Erb的美国专利US7，250, 828B2,授予Weng的美国专利US7，068, 122B2,授予Gill的美国专利US6，275，689B1和授予Bouny的美国专利US5，061，910。上述所有文献都通过引用并入本文。Marchand巴伦的差分输出支路通过第二对耦合部分接地，而回波巴伦的差分输出在第二对耦合部分并不接地。因此，在需要直流接地的差分端口时，Marchand巴伦的方法是优选的；而在差分输出端口需要非零的直流偏压时，回波巴伦的方法是优选的。另外，因为加工局限性和寄生效应限制了其带宽性能，所以两种巴伦拓扑结构都有其自身的最优工作频带。针对每一种具体应用和可用的制造工艺要求，经常要根据直流偏压和带宽性能的折衷在Marchand巴伦和回波巴伦之间进行选择。另外，具有紧密宽边耦合的分布式带状线巴伦经常被用于改善带宽。但是这些带状线巴伦需要具有精密控制的三维轮廓的多个金属层，这就给大多数平面和半导体集成电路制造工艺带来了更大的加工难度和更高的成本。单端转平衡电路(巴伦本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 US 61/398,1491.一种改进的双平衡混频器，包括第一巴伦，用于接收第一单输入并提供具有两个端口的第一平衡输出；第二巴伦，用于接收第二单输入并提供具有两个端口的第二平衡输出；平衡混频器核心，对所述第一和第二平衡输出做出响应以根据所述第一和第二单输入提供混频信号；以及所述第一巴伦包括耦合在第一平衡输出的至少一个端口以及第一巴伦的接地和共模节点之一之间的第一 RC网络，以改善所述双平衡混频器的线性度。2.如权利要求1所述改进的双平衡混频器，其中所述第二巴伦包括耦合在第二平衡输出的至少一个端口以及第二巴伦的接地和共模节点之一之间的第二 RC网络。3.如权利要求1所述改进的双平衡混频器，其中所述第一巴伦包括Marchand巴伦。4.如权利要求1所述改进的双平衡混频器，其中所述第一巴伦包括回波巴伦。5.如权利要求1所述改进的双平衡混频器，其中第一RC网络耦合在第一平衡输出的两个端口和第一巴伦的共模节点之间。6.如权利要求1所述改进的双平衡混频器，其中第一RC网络耦合在第一平衡输出的两个端口和接地之间。7.如权利要求1所述改进的双平衡混频器，其中所述第一巴伦包括混合Marchand/回波巴伦。8.如权利要求7所述改进的双平衡混频器,其中每一个所述巴伦包括混合Marchand/ 回波巴伦，其包括具有第一原边部分和第一副边部分的第一对耦合部分；具有第二原边部分和第二副边部分的第二对耦合部分；互连所述第一和第二原边部分的第一电抗以及互连所述第一和第二副边部分的第二电抗；所述电抗之一在高频下开路且在低频下短路，另一个电抗在高频下短路且在低频下开路，用于选择性地提供低频Marchand/高频回波功能和高频Marchand/低频回波功能。9.如权利要求1所述改进的双平衡混频器，进一步包括互连在每一个所述巴伦的所述平衡输出和所述巴伦混频器核心之间的阻抗变换网络。10.如权利要求8所述改进的双平衡混频器，其中所述第一电抗是电感性电抗，所述第二电抗是电容性电抗，并且所述巴伦在低频下用作Marchand巴伦且在高频下用作回波巴伦。11.如权利要求8所述改进的双平衡混频器，其中所述第一电抗是电容性电抗，所述第二电抗是电感性电抗，并且所述巴伦在高频下用作Marchand巴伦且在低频下用作回波巴伦。12.如权利要求8所述改进的双平衡混频器，其中第一和第二电抗之一是电容性电抗且另一个是电感性电抗，并且所述第一和第二电抗分别由耦合部分中的寄生电容和寄生电感实现...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜鑫，M·科什林，
申请(专利权)人：赫梯特微波公司，
类型：
国别省市：
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