[发明专利]一种跨导增强无源混频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种跨导增强无源混频器，属于混频器技术领域。

背景技术

传统吉尔伯特混频器各项指标比较均衡，而且工作可靠，端口隔离度好。但是随着射频接收机的单片化的要求的不断提高和射频技术的不断进步，很多实际应用情况下，传统吉尔伯特混频器的性能有时难以满足当下需求。比如混频级采用有源混频结构时，在零中频接收机结构中，其闪烁噪声会带来一定影响，而若能够采用无源混频结构，由于无源混频器没有静态电流，其闪烁噪声也大大减小了，且无源混频器的线性度通常会高于有源混频器。

经典混频结构中，对于跨导级中将射频电压转换为射频电流时，由于接收机接受的信号一般很小，加之传统的跨导一般只为输入晶体管的跨导值，在低偏置电流下其跨导值有限，转换增益偏低。若能够在跨导级通过一种途径在相同偏置电流下实现较大的跨导值，则对整个混频器性能的提高，有着重要的意义，本设计结构正是基于此出发，成功设计新的跨导电路结构，使得跨导级电路的跨导值得到大大增强。

对于无源混频器的输出级，因端口隔离度、线性度、转换增益等一系列问题的考虑，都需要尽可能降低输出级跨阻放大器的输入电阻。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种跨导增强无源混频器。在更低的偏置电流下可实现相同的跨导值，射频电流经过混频级的调制作用生成输出中频电流信号。经跨阻放大器形成电压输出，最终得到中频电压信号。该跨阻放大器使用了跨导增强结构，输入阻抗被进一步降低，提高了电流利用效率和端口隔离度。该混频器结构具有功耗低，转换增益高、端口隔离度好等特点。

技术方案：一种跨导增强无源混频器，包括混频级和偏置电路；还包括具有跨导增强功能的跨导级、无源混频开关对和增强的负载输出级。具有跨导增强功能的跨导级将输入射频电压转化为射频电流，射频电流经过双平衡混频开关对实现混频，混频后的电流通过跨导增强的负载输出级，转换为中频电压输出。

所述跨导级包括第一PMOS管(P型金属氧化物场效应管简称PMOS管)PM0、第二PMOS管PM1、第一NMOS管(N型金属氧化物场效应管简称NMOS管)NM0、第二NMOS管NM1、交叉耦合电容和LC谐振回路；

所述第一PMOS管PM0与第二PMOS管PM1的偏置电压由第一偏置电压通过第一电阻R0、第二电阻R1分别给出；第一电感L0、第三电容C2、第四电容C3、第五电容C4为增强跨导所采用的电路元件；跨导级的输出射频电流从第三电阻R2与第五电阻R4之间、第四电阻R3与第六电阻R5之间分别引出，并经过第六电容C5、第七电容C6分别耦合至混频开关级；所述混频级包括第三PMOS管PM2至第六PMOS管PM5；所述跨导级混频后的结果从PM第三PMOS管PM2、第六PMOS管PM5的漏极输出；其中第三PMOS管PM2、第五PMOS管PM4漏极短接，第四PMOS管PM3、第六PMOS管PM5漏极短接；

负载输出级主要由第七PMOS管PM6至第十六PMOS管PM15、第三NMOS管NM2和第四NMOS管NM3构成；所述第七PMOS管PM6、第八PMOS管PM7、第十一PMOS管PM10、第十二PMOS管PM11、第三NMOS管NM2、第四NMOS管NM3构成负载输出级的第一级差分放大电路；所述第三NMOS管NM2和第四NMOS管NM3由第二偏置电压提供偏置；第一级差分放大电路由第七PMOS管PM6、第八PMOS管PM7的漏端输出，接至由第九PMOS管PM8、第十PMOS管PM9、第十三PMOS管PM12、第十四PMOS管PM13组成的第二级差分源极跟随器；信号由第十三PMOS管PM12、第十四PMOS管PM13的漏极输出，接至由第十五PMOS管PM14、第十六PMOS管PM15、第七电阻R6、第八电阻R7组成第三级的差分共源放大电路，中频信号最终由第十五PMOS管PM14、第十六PMOS管PM15的漏端输出；