[发明专利]射频差分到单端转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频电路，特别是涉及一种射频差分到单端转换器。

背景技术

发射机的最后一级一般是一个功率放大器，它输出一定的功率到天线，然后发射到空间。目前主流的功率放大器大都采用单端输入形式，而功率放大器之前的电路通常采用差分形式，以提高抑制噪声能力。因此需要在功率放大器之前插入一个差分到单端转换器。

目前主要使用两种差分到单端转换方法：

一种是使用巴伦(不平衡变压器)将差分信号合并成单端。其缺点是：差损大，实现的电路占用较大的面积，不容易在芯片上集成。

另一种方法是直接取差分输入中的一路(另外一路悬空，不用)。其缺点是，增益损失6dB，效率低，两路负载特性不均衡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种射频差分到单端转换器，工作频率范围宽、功率损耗小、效率高、差分两路负载均衡、线性度好、易于在芯片上集成。

为解决上述技术问题，本发明的射频差分到单端转换器所采用的第一种技术方案是：由并联的N型射频差分到单端转换器和P型射频差分到单端转换器组成，连接在电源与地线之间；

所述N型转换器和P型转换器的输出分别通过电容C1和C2交流耦合到输出端Vo；输入共用，即N型转换器的晶体管M1和P型转换器的晶体管M4使用同一输入端Vi+，N型转换器的晶体管M2和P型转换器的晶体管M3使用同一输入端Vi-；组成推挽型射频差分到单端转换器。

本发明的射频差分到单端转换器所采用的第二种技术方案是：其包括两个N型晶体管M1和M2，晶体管M1的源极与M2的漏极互连作为输出端Vo，晶体管M1的漏极接电源，晶体管M2的源极接地线，差分输入信号正端Vi+通过交流耦合输入到晶体管M1的栅极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到晶体管M2的栅极；组成N型射频差分到单端转换器。

本发明的射频差分到单端转换器所采用的第三种技术方案是：其包括两个P型晶体管M3和M4，晶体管M3的漏极与M4的源极互连作为输出端Vo，晶体管M3的源极接电源，晶体管M4的漏极接地线，差分输入信号正端Vi+通过交流耦合输入到晶体管M4的栅极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到晶体管M3的栅极；组成P型射频差分到单端转换器。

采用本发明的射频差分到单端转换器，可以使信号的工作频率范围宽、功率损耗小、效率高、差分两路负载均衡、线性度好；并具有易于在芯片上集成的优点。

由于存在源极跟随器，输出阻抗低，带宽大，可以使信号的工作频率范围宽。而巴伦的工作范围往往是窄通带。

功率损耗小、效率高。由于存在共源放大器，本身具有功率放大的作用，并且源极跟随器与共源放大器共享电流，提高了效率。而巴伦往往存在2-3dB的功率衰减，直接取一路更有6dB的功率衰减。

差分两路负载均衡。通过晶体管的尺寸匹配，差分两路负载可以达到较好的均衡。而直接取一路则使两路负载失衡，降低了对共模噪声的抑制能力。

线性度好。由于推挽特性，给输出电压提供了较大的摆幅空间，使其具有良好的线性度。

易于在芯片上集成。本发明仅使用晶体管和电容，在芯片上集成仅占用很小的面积；而在芯片上集成巴伦，一方面会占用很大的面积，另一方面巴伦的差损会很大，效率低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的N型射频差分到单端转换器的电路图；

图2是本发明的P型射频差分到单端转换器的电路图；

图3是本发明的推挽型射频差分到单端转换器的电路图

图4是本发明在图3基础上改进的推挽型射频差分到单端转换器的电路图。

具体实施方式

参见图1，本发明的N型射频差分到单端转换器包括两个N型晶体管M1和M2，晶体管M1的源极与晶体管M2的漏极互连作为输出端Vo，晶体管M1的漏极接电源，晶体管M2的源极接地线，差分输入信号正端Vi+通过交流耦合(图中省略了直流偏置电路)输入到晶体管M1的栅极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到晶体管M2的栅极。

晶体管M1构成源极跟随器，输出端Vo同向跟随输入Vi+。晶体管M2构成共源放大器，将输入Vi-反向放大。由于Vi+和Vi-是反向的，那么源极跟随器和共源放大器的输出是同向的，两者可以直接合并，完成差分到单端的转换功能。