[发明专利]混频器带宽扩展方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及混频器领域，特别是涉及一种混频器带宽扩展方法及装置。

背景技术

目前，在集成电路的双平衡混频器的应用中，上一级射频信号的输出通常是单端信号，而混频器需要差分信号做为输入，因此，在现有技术中，是在上一级设备和混频器之间加入能将单端信号转换为差分信号的平衡至非平衡转换器(balanced to unbalanced transformer，简称为balun)。但是，增加balun会增加功耗和集成电路的面积。

为了解决上述问题，现有技术中提供了一种具有balun功能的混频器，图1是现有技术中一种具有balun功能的混频器的输入匹配网络示意图，如图1所示，左边是相应的电路图，右边是输入端小信号等效电路图，其中，C1是MOS管412的寄生电容，1/gm是MOS管412的等效小信号电阻，C2是MOS管411的寄生电容。电路输入端由共栅级的MOS管412提供的等效小信号电阻1/g_m达到输入匹配，但是随着信号频率的增加，特别是到了3GHz以上时，由于寄生电容C1和C2，输入匹配会急剧变差，严重降低整体电路的噪声和增益性能，从而使得该电路不适合宽带、超宽带使用。需要说明的是，在混频器中，电路的输入匹配网络为混频器的跨导级。

目前还提供了另一种具有balun功能的混频器，该混频器在上述混频器的基础上，连接一个电感，从而形成滤波器，抵消寄生效应影响，图2是现有技术中另一种具有balun功能的混频器的输入匹配网络示意图，如图2所示，图2左边是相应的电路图，右边是输入端小信号等效电路图。在一定的带宽内，电感18能抵消掉MOS管10产生的寄生电容C1、以及MOS管12产生的寄生电容C2的影响，MOS管10提供的等效小信号电阻1/g_m达到输入匹配。但是在宽带和超宽带的应用下，该混频器的输入匹配网络远远达不到要求，因而工作带宽也达不到宽带应用的要求。

从上述处理可以看出，要达到很高的工作带宽，电路的输入匹配网络必须在工作频率内达到稳定的阻抗匹配，目前，我国射频电路的阻抗匹配一般取50欧姆。如上所述，现有技术方案提供的混频器虽然具备了balun的功能，但是该混频器工作带宽小，工作频率低，性能差，无法满足宽带和超宽带的需求。

发明内容

本发明提供一种混频器带宽扩展方法及装置，以解决现有技术中的混频器无法满足宽带和超宽带需求的问题。

本发明提供一种混频器带宽扩展方法，包括：

将偏置电路输出的直流电平偏置于共栅级金属氧化物半导体MOS管和共源级MOS管上；

共栅级MOS管和共源级MOS管将射频信号完成从电压到电流的转换，并完成从单端信号到差分信号的转换；

共源级MOS管和其源端、栅端的电感组成源端电感负反馈结构，源端电感负反馈结构通过与共栅级MOS管、以及共栅级MOS管源端级联的电感构成混频器的输入宽带匹配网络，并通过输入宽带匹配网络吸收跨导级产生的寄生电容。

本发明还提供了一种混频器带宽扩展装置，包括：

偏置装置，用于将偏置电路输出的直流电平偏置于共栅级金属氧化物半导体MOS管和共源级MOS管上；

共栅级MOS管和共源级MOS管，用于将射频信号完成从电压到电流的转换，并完成从单端信号到差分信号的转换；

输入宽带匹配网络，由源端电感负反馈结构、共栅级MOS管、以及共栅级MOS管源端级联的电感组成，用于吸收跨导级产生的寄生电容，其中，源端电感负反馈结构由共源级MOS管和其源端、栅端的电感组成。

本发明有益效果如下：

通过输入宽带匹配网络解决了现有技术中的混频器无法满足宽带和超宽带需求的问题，能够提高工作频率、以及工作带宽，节省了电路所占面积，节约了电路功耗，在不减小混频器转换增益的情况下，噪声更低。

附图说明

图1是现有技术中一种具有balun功能的混频器的输入匹配网络示意图；

图2是现有技术中另一种具有balun功能的混频器的输入匹配网络示意图；

图3是本发明实施例的混频器带宽扩展方法的流程图；

图4是本发明实施例的混频器的结构示意图；

图5是本发明实施例的图4所示混频器的输入匹配网络示意图；

图6是本发明实施例的跨导级的输入等效阻抗波特图。

具体实施方式