[实用新型]一种电流复用高线性度折叠电流镜混频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电流复用高线性度折叠电流镜混频器，采用电流镜内嵌双平衡开关对的结构和静态偏置电流复用的技术。

背景技术

在射频信号接收链路中，混频器的作用是将输入射频信号下变频至中频或者基带，以便于后续模块进行处理。从整个接收链路考虑，混频器应具有较高的转换增益以抑制后级中频放大电路以及滤波电路的噪声对整个接收链路噪声系数的影响。此外，混频器本身应具有相比中频模块较低的噪声系数以减轻低噪声放大器的设计压力。随着多载波技术和复杂调制技术越来越多地应用到无线通讯中，对接收机的线性度要求也逐渐提高。由于MOS管截止频率的限制，很难对射频电路采用诸如运放反馈、跨导自举等提高线性度的技术；这使得射频电路的线性度不能像中频电路那样可以灵活应用各种模拟电路设计方法进行提高。混频器位于射频前端的最后一级，根据系统级联线性度的公式，混频器对整个射频前端的线性度而言具有决定性的影响，因此如何提高混频器的线性度是设计人员不断追求的目标。

混频器的结构很多，其中采用基于吉尔伯特单元的双平衡开关混频器的吉尔伯特混频器得到了较为广泛的应用。吉尔伯特混频器具有比较平衡的性能指标，但是其从电源到地层叠了过多的晶体管，使得其不适合低电源电压的应用场合。人们尝试将混频级的负载级与跨导级折叠开，这样的混频器被称为折叠式吉尔伯特混频器。折叠式混频器解决了低电源电压的问题，同时由于降低了本振开关级的偏置电流，其噪声系数也同时得以改善。但是，由于跨导级晶体管有限的输出阻抗和寄生电容的影响，在跨导级与本振级之间存在射频电流的分流现象。整个折叠式混频器可以看成跨导级与本振级及负载级的级联，根据线性度级联公式，整个混频器的线性度被恶化了。这也是折叠式结构线性度不高的主要原因。

同时，输入跨导级所要求的大跨导只能通过增加偏置电流来实现，电流镜复制又使得输出级具有和输入跨导级同样大的偏置电流。输出级的大偏置电流不能对电路性能提供有效提升，因此是被浪费掉的。随着通信时间的增长和移动设备的广泛应用，低功耗成为电路设计的一个主要目标。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供一种高线性度、功耗低的电流复用高线性度折叠电流镜混频器。

技术方案：一种电流复用高线性度折叠电流镜混频器，该混频器采用电流镜内嵌双平衡开关对实现电流的线性复制，提高混频器线性度；同时将中频输出级的电流镜偏置大电流引入输入跨导级，实现电流复用，以降低功耗。上述的电流复用高线性度折叠电流镜混频器包含射频输入级、电压混频核心电路、中频输出级、信号隔离/电流注入电路和共模反馈电路；所述射频输入级包含用作射频跨导管的第一NMOS管(N型金属氧化物晶体管简称NMOS管)NM1和第二NMOS管NM2，源简并电阻第一电阻R1、第二电阻R2，以共栅方式工作的第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4，用作负载管的二极管连接的第一PMOS管(P型金属氧化物晶体管简称PMOS管)PM1和第二PMOS管PM2；所述电压混频核心电路包含用作双平衡开关对的第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第七PMOS管PM7和第八PMOS管PM8；所述中频输出级包含用作电流镜的第三PMOS管PM3和第四PMOS管PM4，以共栅方式工作的第九PMOS管PM9和第十PMOS管PM10，负载电阻第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6，偏置电阻第七电阻R7、第八电阻R8；所述信号隔离/电流注入电路包含第五NMOS管NM5和第六NMOS管NM6，构成LC并联谐振电路的第一电感L1、第二电感L2，第一电容C1、第二电容C2；所述共模反馈电路包含输出共模电压检测网络和误差放大器A1；