[发明专利]一种带有自动最优偏置和谐波控制的吉尔伯特混频器

权利要求书

1.一种吉尔伯特混频器电路，其特征在于，包括基本的吉尔伯特混频单元、最优偏置电路和谐波控制电路；其中，所述吉尔伯特混频单元包括跨导级、开关级和负载级；跨导级将输入射频电压信号转换为电流；然后，开关级通过电流切换实现频率搬移；最终，负载级实现电流到电压的转换；所述最优偏置电路包括吉尔伯特混频单元跨导级器件的复制或者同比例缩小、流过微小电流的电阻链和构成两个反馈环路的运算放大器；最优偏置电路中电阻链的中点提供吉尔伯特混频单元中跨导管的直流偏置；所述谐波控制电路由可调有源电感和谐波控制电容构成，该谐波控制电路连接在吉尔伯特混频单元跨导管漏端。

2.根据权利要求1所述的吉尔伯特混频器电路，其特征在于，所述的最优偏置电路将吉尔伯特混频单元中的跨导管自动偏置在三阶跨导非线性系数过零点的位置。

3.根据权利要求1所述的吉尔伯特混频器电路，其特征在于，所述的最优偏置电路，通过引入的反馈环路使最优偏置电路中复制跨导管和混频单元中跨导管的漏源电压相同。 

4.根据权利要求1所述的吉尔伯特混频器电路，其特征在于，混频单元跨导管漏端的两倍信号频率串联谐振网络实现谐波控制。

5.根据权利要求1所述的吉尔伯特混频器电路，其特征在于，谐波控制电路基于可调有源电感实现。

6.根据权利要求1所述的吉尔伯特混频器电路，其特征在于，吉尔伯特混频单元包括第一到第六NMOS管（NM1-NM6）、第一和第二负载电阻（R_L1、R_L2）、第一到第四偏置电阻（R_b1-R_b4）和第一到第四交流耦合电容（C_C1-C_C4）；最优偏置电路包括第七到第十NMOS管（NM7-NM10）、第一和第二PMOS管（PM1、PM2）、第一和第二电流源（I1、I2）、第一到第四电阻（R1-R4）、第一和第二大电阻（R_big1、R_big2）以及第一和第二运算放大器（OPA1、OPA2）；谐波控制电路包括可调有源电感L_TAI以及第一和第二谐波控制电容（C_hc1、C_hc2）；其中，吉尔伯特混频单元中第一和第二NMOS管（NM1、NM2）源端接地，第一NMOS管（NM1）漏端接第三和第四NMOS管（NM3、NM4）源端，第二NMOS管（NM2）漏端接第五和第六NMOS管（NM5、NM6）源端；第三和第五NMOS管（NM3、NM5）漏端相连并经第一负载电阻（R_L1）连接到电源，第四和第六NMOS管（NM4、NM6）漏端相连并经第二负载电阻（R_L2）连接电源；最优偏置电路中第一和第二电流源（I1、I2）的微小电流流经由第一到第四电阻（R1-R4）构成的电阻链，电阻链中点连接到吉尔伯特混频单元跨导管的直流偏置点；第七到第十NMOS管（NM7-NM10）的源端接地，栅端依次连接上述电阻链中的节点，第七和第九NMOS管（NM7、NM9）的漏端与第一PMOS管（PM1）的漏端相连，第八和第十NMOS管（NM8、NM10）的漏端与第二PMOS管（PM2）的漏端相连；第一和第二PMOS管（PM1、PM2）源端接电源，并构成电流镜；第一运算放大器（OPA1）的正负输入端分别接第二PMOS管（PM2）和第一PMOS管（PM1）的漏端，输出端接第七NMOS管（NM7）的栅端；第二运算放大器（OPA2）的正输入端接第一PMOS管（PM1）的漏端，负输入端接由第一和第二大电阻（R_big1、R_big2）采集到的吉尔伯特混频单元跨导管漏端电压，输出端接第一和第二PMOS管（PM1、PM2）的栅端；谐波控制电路的第一和第二谐波控制电容（C_hc1、C_hc2）连接在吉尔伯特混频单元跨导管漏端，其中点经可调有源电感（L_TAI）接地。