[发明专利]一种双正交折叠开关上变频器

说明书

技术领域

本发明涉及射频集成电路设计技术领域，具体涉及一种应用于多带一正交频分复用超宽带(MB-OFDM UWB)收发机射频前端的双正交折叠开关上变频器。

背景技术

多带一正交频分复用超宽带(MB-OFDM UWB)是一种使用500MHz以上带宽的技术，主要用于实现短距离、高速率的无线通信，传输距离一般在10m以内，传输速率可以达到480M/s甚至更高。其频率范围为3.1至10.6GHz，划分成14个信道，5个组，其中有4个组每组包含3个信道，另一个组包含2个信道，每个信道为528MHz，并且发射功率谱密度小于-41.25dBm/MHz。

上变频器是收发机射频前端的重要电路模块，也是整个收发机的设计难点之一。与传统的双平衡结构上变频器(如图1所示)相比，应用于MB-OFDM UWB系统中的上变频器具有以下特点：1、工作频率高(最高达10.6GHz)；2、工作频带宽(几个GHz)。基于以上特点，在保证增益和噪声系数的前提下，良好的宽带匹配和增益平坦度是上变频器设计的难点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，为解决以上难点，本发明的主要目的在于提供一种应用于MB-OFDM UWB收发机射频前端、工作频率为6至9GHz、高增益且同时能实现宽带匹配、增益平坦度的CMOS双正交折叠开关上变频器。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于多带正交频分复用超宽带收发机射频前端的双正交折叠开关上变频器，该双正交折叠开关上变频器由顺序连接的输入级、开关级、开关偏置电流源和输出级四部分构成。

上述方案中，所述输入级由PMOS管M2、M4、M6、M8，NMOS管M1、M3、M5、M7，反馈电阻R1～R4和隔直电容C1～C8构成类似反相器的结构；上述PMOS管、NMOS管、反馈电阻和隔直电容之间的连接关系为：输入I、Q两路信号BB_I+、BB_I-、BB_Q+、BB_Q-分别加在M2、M4、M6、M8的栅极上，M2、M4、M6、M8的栅极分别与C1、C3、C5、C7的一端相连，源级都接电源，漏级分别与M1、M3、M5、M7的漏级相连，同时漏级也分别与R1、R2、R3、R4、C2、C4、C6、C8的一端相连，M1、M3、M5、M7的栅极分别与C1、C3、C5、C7、R1、R2、R3、R4的另一端相连，源级都接地，C2、C4、C6、C8的另一端分别接开关级NMOS管M9/M10、M11/M12、M13/M14、M15/M16的源级和开关偏置电流源M17、M18、M19、M20的漏级。

上述方案中，所述开关级由NMOS管开关对M9/M10、M11/M12、M13/M14、M15/M16构成，上述NMOS管开关对之间的连接关系为：M9、M11、M13、M15的源级分别与M10、M12、M14、M16的源级连在一起，M9、M11、M13、M15的源级并分别接在开关偏置电流源M17、M18、M19、M20的漏级，M9、M10、M13、M14的栅极分别与M12、M11、M16、M15的栅极相连，M9、M10、M13、M14的栅极并分别接本振信号LO_I+、LO_I-、LO_Q+、LO_Q-，M9、M11、M13、M15的漏级分别与M10、M12、M14、M16的漏级连在一起，并分别接输出VOUT+、VOUT-。

上述方案中，所述开关偏置电流源由NMOS管M17、M18、M19、M20构成，该四个NMOS管M17、M18、M19、M20的漏级分别连在开关对M9/M10、M11/M12、M13/M14、M15/M16的源级，栅极均接偏置电流IB，源级均接地。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明中的这种用于多带正交频分复用超宽带收发机射频前端的双正交折叠开关上变频器与已有的设计方案相比，具有以下两个明显的优点：

1、输入级采用带有电阻负反馈的类似于反相器的结构，信号通过交流耦合送入开关级，易于实现宽带匹配，且不占用额外的芯片面积；

2、开关级的偏置电流由单独的电流源提供，而不由输入级提供，所以该偏置电流可以设计为较小的值，既能减小噪声，又能提高增益，还能降低电压消耗，可应用于低电源电压系统中。

综上所述，采用本发明提供的用于多带正交频分复用超宽带收发机射频前端的双正交折叠开关上变频器，能使其各项性能指标都满足系统要求。

附图说明

图1为传统的双平衡结构上变频器的示意图；