[发明专利]频率转换器和无线电接收器

说明书

技术领域

本发明涉及一种频率转换器，其适用于将RF信号转换为具有低噪音的低频，并涉及使用此频率转换器的无线电接收器。

背景技术

近年来，无线电终端取得了蓬勃的发展，在其尺寸减小和造价降低方面已经正在取得进步。在无线电终端中，如果通过诸如基带数字处理部分中使用的CMOS IC实现RF模拟处理，则CMOS IC提供一种实现尺寸减小和造价降低的非常有效的方法，例如在一个IC芯片中完成数字/模拟处理。在RF模拟处理中，由于将天线接收的弱信号解调为基带信号，对于包含频率转换器的设备，需要低噪音特性。

已经知道，当将包含CMOS元件的有源双平衡型频率转换器用作频率转换器时，从开关晶体管输出大的低频闪烁(1/f)噪音。于是，当将此频率转换器应用于输出频率变为在DC附近的直接转换(direct conversion)接收器时，不能获得在使用双极晶体管时所能达到的程度的低噪音特性。

作为解决上述问题的一种方法，已经知道使用无源双平衡型CMOS频率转换器。在无源双平衡型中，偏置电流不流入开关晶体管，因此，可以抑制上述噪音的生成(例如，参考文档：W.Redman-White，D.M.W.Leenaerts，“1/f noise in passive CMOS mixers for low and zero IFintegrated receivers(用于低IF或零IF集成接收器的无源CMOS混合器中的1/f噪音)”，欧洲固态电路会议，Villach，Austria，2001年9月)。此外，不同于有源双平衡型，这种类型的频率转换器没有纵向装载(loadedlongitudinally)晶体管的电路，因此，其也具有优势，可以容易地应用具有低耐压电压的微细CMOS处理。

无源双平衡型频率转换器的输出实际上是电流，因此，通常需要一些电流-电压转换装置的参与以便连接到下一级的模拟基带处理部分(具体地说，低通滤波器、可变增益放大器等)。一般而言，例如，可由使用CMOS元件的运算放大器和连接到此运算放大器的反馈电阻(取代反馈电阻的也有电阻和电容并联连接的情况)组成电流-电压转换器。于是，CMOS频率转换器的输出电流流向反馈电阻，并在运算放大器输出侧成为电压输出。可在下一级将此电压输出提供给模拟基带处理部分。

如果考虑当CMOS频率转换器中使用的两个差动MOS晶体管暂时变为ON状态(电流传送中的电阻Rt变低的状态)的情况，变为这样的状态：在使用上述的CMOS频率转换器和电流-电压转换器的构造中，对于运算放大器的等效输入噪音源连接到运算放大器，此电阻Rt作为输入电阻。于是，噪音乘以Rk/Rt倍从电流-电压转换器输出。

一般而言，反馈电阻Rk为k欧姆数量级，以获取预定的转换增益，而开关的ON电阻是几欧姆到几十欧姆。于是，噪音在很大程度上被放大。即可以说，作为其孤立的特性，无源双平衡型CMOS频率转换器是低噪音的，但当其与下一级的模拟基带处理部分结合时，噪音特性在整体上劣化。此外，类似地，当诸如delta sigma(Δ∑)型AD转换器等AD转换器在下一级被连接时，由于其第一级的积分器具有与电流-电压转换器近似的构造，于是产生大的噪音。

发明内容

根据本发明一实施形态的频率转换器包含：无源型模拟乘法器，其被配置为在电流中输出乘法结果；缓冲器，其通过对乘法结果的电流进行缓冲来输出缓冲电流；电流-电压转换器，其对缓冲电流进行电流-电压转换。

也就是说，将电流输出型和无源型设备用于具有频率转换功能的模拟乘法器，并使用电流-电压转换器获取电压输出。此处，在模拟乘法器和电流-电压转换器之间提供对模拟乘法器生成的电流进行缓冲并生成缓冲电流的缓冲器，并将流经此缓冲器的缓冲电流导向电流-电压转换器。于是，对于电流-电压转换器的输入端的等效串联电阻Rs成为缓冲器的输出阻抗，并且，相比于上面介绍的开关的ON电阻，可以实现非常高的值，并可以大大抑制电流-电压转换器的等效输入噪音源的噪音增益。于是，频率转换器将RF信号转换为低频是有益的。

此外，根据本发明另一实施形态的频率转换器包含：无源型模拟乘法器，其被配置为在电流中输出乘法结果；缓冲器，其通过对乘法结果的电流进行缓冲来输出缓冲电流；积分器，其对缓冲电流进行积分，从而输出电压。