[发明专利]混频器

说明书

技术领域

本发明涉及一应用于射频接收芯片中的混频器，尤其涉及一种应用于FM、VHF及UHF信号的接收的混频器。

背景技术

无线接收机前端主要作用是对信号进行频率变换，接收机模拟前端将接收到的射频信号无失真地转换为低频信号，而这一频率转换功能的具体实施者就是混频器。混频器是衔接射频前端和基带的纽带，混频器之前是射频滤波器、低噪放等射频前端模块，后面是中频滤波器、可变增益放大器等模块。由于基带模块可以采用基于运放的反馈电路构建，通常可以达到很高的线性度。射频模块因为稳定性和频率特性很少可以采用基于运放或反馈的结构，对射频模块的线性度进行大幅度提高始终是个棘手的问题。因此整个数据链路的线性度主要被射频前端限制了。而混频器位于射频前端最后一级，根据线性度级联原理，后级模块的线性度对整个级联系统的影响最大。因此混频器的线性度对整个接收机的影响最大。尽量提高混频器的线性度是保障整个接收机所需的线性度指标的前提。

由于集成电路制造工艺不断朝着深亚微米、低电源电压供电方向发展。晶体管尺寸和供电电压都在按一定的倍数减小。而晶体管的阈值电压却没有明显的降低，这就导致了在现在乃至将来的射频和模拟集成电路设计中将面临着严重的电压裕度不足的问题，唯一的解决途径就是尽量减少从电源到地层叠的晶体管数目。

一种相关技术的混频器的设计大多采用吉尔伯特单元，这种混频器由于其比较均衡的性能，近数十年来一直成为混频器设计的经典结构被广为使用。但是吉尔伯特单元因为从电源到地叠加了超过4层MOS管或电阻、很难适应深亚微米工艺的发展方向。

为解决这种问题，设计人员开始倾向于使用折叠式混频器。如图1所示，折叠式混频器由跨导放大级和混频器级联构成。将双平衡混频器折叠到跨导级的一边。这样做的优点在于从电源到低叠加的MOS管数目不超过3个，解决了低电源电压对电路工作状态的限制。但是，折叠式混频器的混频级其实可以看成是一种共栅放大器(因为折叠式结构并不能保证所有的放大电流都流过开关级，开关级不能起到传统混频器纯粹的电流换向功能)，共栅放大器线性度通常十分有限，而要提高线性度则必须加大偏置电流即流过开关级的电流。这样不但增加了功耗而且恶化了输出闪烁噪声。此外，共栅放大器的栅电压就是本振信号。由于本振信号是高频方波信号，其波形往往具有不稳定、波动的特点。进一步限制了折叠式混频器的线性度。

因此，实有必要对相关技术的混频器进行改良。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种具有高线性度和低功耗的混频器。

技术方案：本发明的目的是这样实现的：一种混频器，其中，所述的混频器包含有混频级和缓冲放大滤波级两级级联，所述混频级包括混频主体电路，所述缓冲放大滤波级电路的结构为一基于运放的低通滤波器，

所述混频主体电路包括：

第一电流源、第二电流源、第一射频输入NMOS管、第二射频输入NMOS管、第三射频输入NMOS管、第四射频输入NMOS管和第一开关级NMOS管、第二开关级NMOS管、第三开关级NMOS管和第四开关级NMOS管；

所述第一电流源的一端接地，另一端分别接第一射频输入NMOS管和第三射频输入NMOS管的源极，所述第二电流源的一端亦接地，另一端分别接第二射频输入NMOS管和第四射频输入NMOS管的源极；

所述第一开关级NMOS管和第二开关级NMOS管的漏极接VDD，其源极分别接到第一射频输入NMOS管和第二射频输入NMOS管的漏极，第一开关级NMOS管M5栅极接正向的本振信号；第二开关级NMOS管M6的栅极接反相的本振信号；

所述第三开关级NMOS管和第四开关级NMOS管的漏极亦接VDD，其源极分别接到第三射频输入NMOS管和第四射频输入NMOS管的漏极，第三开关级NMOS管栅极接反相的本振信号；

正向的射频信号接第一射频输入NMOS管和第二射频输入NMOS管的栅极，反相的射频信号接第三射频输入NMOS管和第四射频输入NMOS管的栅极。

优选的，所述缓冲放大滤波级电路由差分输出运算放大器、与差分输出运算放大器的正向输入端相连的第一电阻、一端连接于差分输出运算放大器的正向输入端，另一端与差分输出运算放大器的输出端相连并与第二电阻并联的第一电容、一端连接于差分输出运算放大器的正向输入端，另一端与差分输出运算放大器的输出端相连并与第一电容并联的第二电阻、与差分输出运算放大器的反向输入端相连的第三电阻、一端连接于差分输出运算放大器的正向输入端，另一端与差分输出运算放大器的反向输入端相连并与第四电阻并联的第二电容。