[发明专利]可提高信号质量的混频器

说明书

技术领域

本发明涉及混频器(mixer)，尤指一种可提高信号质量的混频器。

背景技术

在无线传送器(wireless transmitter)或无线接收器(wireless receiver) 中，混频器是广泛使用的频率转换组件。图1为一典型的无线传送器10，其可 将基频的传送信号转换为射频的传送讯号，以经由天线发射出去。无线传送器 10包含滤波器11与12、可程序增益放大器(programmable gain amplifier)13 与14、混频器15与16及功率放大器17。基频的传送信号，以基频I传送信号 为例，经由滤波器11移除不需要的频率成分后，再由可程序增益放大器13放 大，接着送入混频器15，藉由本地振荡器(local oscillator，图未显示)所产 生的振荡信号LO_I，以转换为射频I信号；基频Q传送信号亦以类似方式转换 为射频Q信号，连同射频I信号送入功率放大器17进行放大，以便进行无线传 输。

图2为一典型的无线接收器20，其可将射频的接收信号转换为基频的接收 讯号，以便进行后续的信号处理。无线接收器20包含低噪声放大器(low noise amplifier)21、混波器22与23、滤波器24与25及可程序增益放大器26与27。 射频的接收信号，经由低噪声放大器21放大后，送入混频器22与23，以分别 藉由本地振荡器(图未显示)所产生的振荡信号LO_I及LO_Q，转换至基频的频 率，再经由滤波器24与25移除不需要的频率成分以及可程序增益放大器26 与27放大后，即得到基频I接收信号与基频Q接收信号。在无线传送器10与 无线接收器20中，混频器15、16与22、23所进行的频率转换攸关无线通信的 信号质量。

图3为现有的混频器电路图，其中，吉尔伯特混频器(Gilbert mixer)30 包含转导电路(transconductor)31、开关电路(switch quad)32及负载电路 (load circuit)33。负载电路33包含负载331、332，负载331与332的一端 耦接至一电压源Vcc，负载331与332的另一端即为输出端(Out)。开关电路32 包含n型晶体管M3、M4、M5、M6。其中，晶体管M3与晶体管M5的漏极耦接到 负载331的另一端，晶体管M4与晶体管M6的漏极耦接到负载332的另一端。 再者，晶体管M3与晶体管M6的栅极相互耦接，晶体管M4与晶体管M5的栅极 相互耦接，而晶体管M3与晶体管M4的栅极可接收一本地振荡信号LO。再者， 晶体管M3与晶体管M4的源极相互耦接，并成为第一电流路径；而晶体管M5 与晶体管M6的源极相互耦接，并成为第二电流路径。

转导电路31包含n型晶体管M1与晶体管M2。其中，晶体管M1的漏极耦 接到开关电路32的第一电流路径，晶体管M2的漏极耦接到开关电路32的第二 电流路径。晶体管M1与晶体管M2的栅极可分别接收差动电压信号Vin+与Vin^-。 再者，晶体管M1与晶体管M2的源极相互耦接。而晶体管M1的源极与一接地端 之间耦接一n型晶体管MS，其栅极输入一固定电压以使晶体管MS可形成一电 流源。

图4为吉尔伯特混频器30的相关信号的示意图。转导电路31可将输入电 压信号Vin(即Vin⁺-Vin^-)转换成为电流信号Ib。电流信号Ib流经开关电路 32的第一电流路径与第二电流路径时，经由振荡信号LO的驱动而成为一频率 转换电流信号(frequency-converted current signal，图4系以基频转换至射 频为例)。接着，频率转换电流信号经由负载电路33转换，使得输出端(Out) 可输出一输出电压。

由于现有混频器中的晶体管组件并不完全理想，例如，晶体管具有非线性 特性，而导致混频器的输出有谐波干扰(harmonic interference)产生，如此会 降低混频器进行频率转换时的信号质量。