[实用新型]一种返回式电流复用混频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种返回式电流复用混频器，该混频器包含跨导/放大级和混频级。射频信号经跨导级和混频级下变频至中频信号，再次馈送至跨导级进行中频放大；经过一阶低通滤波后输出。该混频器跨导级同时放大输入射频信号和输出中频信号，为了保证电路稳定性，使用低通/高通滤波网络对射频/中频信号进行耦合和隔离。该结构具有节约功耗、节约电路结构、转换增益高的特点，适用于低功耗、低成本的恒包络通信标准。

背景技术

返回式电路是基于再生式电路基础之上的。再生式电路技术最早出现在早期的电子管收音机中，由于当时电子管昂贵的价格，使得无线电设计人员开始寻求用最少的电子管来构建整个收音机。美国人埃德温·阿姆斯特朗发明了再生式电路，使得单管收音机的实现成为了可能。再生式电路的原理是：广播射频信号在电子管的放大及非线性作用下，输出含有放大的射频信号和解调后的音频信号，使用正反馈技术使得该信号一部分被再次送至电子管的输入端进行放大，这样在电子管的输入端形成输入信号的振荡现象，“再生”了输入射频信号。由于振荡将趋于饱和，因此对不同强度的输入信号而言，最终振荡的幅度是固定的，输出的解调后的音频信号幅度也固定；对不同强度的电台其收听音量几乎相同，省去了音量调节的过程。需要注意的是，该振荡过程注定不能是无休止的振荡，在电路中，每隔一个很短的时间会自动“复位”该振荡信号，使得其重新根据输入信号进行起振和维持振荡，以随时跟踪输入信号并再生该输入信号。总而言之，再生式电路允许其处于间歇式的非稳定状态，很多情况下只是用一个管子就实现了收音机的功能。再生式电路打破了在一阶近似系统下增益带宽积恒定的规律，增大了接收电路等效Q值。省去了中频放大管降低了收音机成本，同时也顺便节省了功耗，尽管如何降低功耗当时并不受人们关注。然而，早期的再生式电路同时也面临着一系列的问题，如：在无输入信号的情况下，该电路会无限放大噪声，使得扬声器发出滋滋的声音；振荡后的信号会发射出去干扰其他的收音机；再生式电路的调节需要具备一定的电路功底，频率选择性不佳等。再生式电路诞生在一个疯狂节约管子数量的时代，虽然性能上差强人意，但是其设计思想给电路设计者开辟了一种独特的思路。

再生式电路的正反馈是导致其种种不足的主要原因，但是其对放大管的充分利用给了后人启发。在随后的若干年里，有人提出了返回式结构的雏形，即输入高频信号与解调输出后的中频信号使用同一个放大级。为了避免正反馈的出现，对射频信号和中频信号同时使用高通和低通滤波网络进行隔离。然而，当时的短波音频广播最大频率只有几兆到几十兆赫兹，与输出音频相差不过2到3个数量级，射频与输出中频之间的隔离效果差，彼此之间互相干扰，收听音质不佳。随着晶体管技术的出现和发展，管子的成本大幅度下降，超外差结构的收音机开始普及，相比之下再生式结构和返回式结构的成本优势已经不再，在很长的一段时间里被人遗忘了。

如今的射频通讯电路，其载波频率高达2-5GHz，输出中频通常在2-10MHz范围内。简单的一阶无源滤波网络就可以实现对射频信号和中频信号进行有效隔离。随着便携式通讯工具和无线传感网络的广泛应用，如何显著降低功耗增加电池使用时间成为设计人员不断追求的目标。而返回式电路的射频/中频增益复用概念正好为降低功耗提供了途径。本实用新型正是将已被人遗忘的再生返回式电路的相关思想，融合进当今集成电路的设计中去，构建出一种新的低功耗返回式混频器。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的在于提供一种返回式低功耗混频器，该混频器跨导级使用了电流复用技术，且输入射频和输出中频信号共用同一个跨导放大级，具有节约功耗、节约电路结构、转换增益高的特点。

技术方案：本实用新型目的通过以下方法实现：如图1a所示，常规的混频器主要包含依次连接的跨导级、混频级、低通滤波级三个模块。射频信号通过跨导级转换成射频电流，该电流通过混频级的调制作用在输出端产生位于中频的下变频信号、位于射频的输入馈通信号以及上变频信号。上述信号在通过低通滤波网络之后，馈通信号与上变频信号被滤除掉，在输出端得到纯净的下变频信号。

一种返回式电流复用混频器，包括依次连接的跨导/放大级和混频级，跨导放大级放大输入射频信号，放大后的射频信号经过混频级产生输出中频信号；该中频信号被再次送到跨导/放大级的输入端，经跨导/放大级放大后，再作为最终的中频信号输出；

在跨导/放大级与混频级之间串联高通滤波网络对中频信号进行阻隔；在混频级输出端与跨导/放大级之间串联低通滤波网络对射频信号进行阻隔；

所述跨导/放大级采用电流复用结构，兼做射频的跨导级和中频的放大级。