[发明专利]一种折叠式线性跨导上变频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种跨导上变频器，准确的说，是一种折叠式线性跨导上变频器。

背景技术

射频发射电路通常须具备较高的线性度以保证输出再生频谱被控制在合理范围以内。上变频器的线性度对整个发射链路的线性度有着重要影响，因此对上变频器线性度优化十分重要。最基础的上变频器实现方式是在吉尔伯特混频器结构的基础上，通过将负载电阻替换为LC滤波网络实现的。该结构可同时实现上变频以及滤波功能。然而由于吉尔伯特结构的跨导级仅由差分MOS对管组成，其线性度无法得到有效保证。

鉴于上变频器的输入信号位于低频或者中频段，因此可利用负反馈加强跨导级的线性度。通常的实现方式为基于运放的超级源跟随结构。该结构通过在差分输入端分别使用电压跟随器，差分电压跟随器的输出端之间通过电阻连接。在电压跟随器的作用下，输入电压信号被复制到电阻两端从而产生高线性度的电流。该方法可实现高线性的输入跨导，显著提升了上变频器的线性度。然而该结构从电源到地之间层叠4个晶体管，使得其难以应用到低电源电压的应用场合。为了在实现高线性度的同时满足对低电源电压以及低功耗的要求，本发明提出一种折叠式线性跨导上变频器结构。该结构将跨导级产生的电流通过电流镜注入到本振开关级，改善了电压裕度问题。同时为了保证跨导级的电压裕度，本发明利用负反馈电路将跨导电阻两端的偏置电压相比输入电压上移了一个栅源电压。所述上混频电路可工作在较低电源电压下，并具有高线性度的特点。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种适用于低电源电压应用场合的高线性度上变频器。

技术方案：本发明目的通过以下方法实现：

该上变频器由跨导级、本振开关以及负载构成。跨导电路利用负反馈环路构造超级源跟随结构，将输入电压完整复制到跨导电阻两端，从而保证了较高的线性度。同时为了提高跨导级和下方电流镜的电压裕度，在反馈支路中将电阻两端电压移位一个栅源电压后馈送到误差放大器。跨导级产生的电流经电流镜的复制和放大后注入到双平衡本振开关，经本振开关的变频作用产生上变频信号以及谐波混频产物，位于负载端的LC带通滤波网络滤除谐波混频产物，输出纯净的上变频信号。

电路的具体结构如下：其结构主要可划分为线性跨导级和双平衡本振开关及负载级三个模块，线性跨导级包括：输入信号正端接第一PMOS管PM1的栅极，PM1的源极接第十四PMOS管PM14的漏极，PM14的源极接电源电压VDD，PM14的栅极接偏置电压Vbp1；第二PMOS管PM2的源极接PM0的漏极，PM2的栅极接第四PMOS管PM4的栅极；PM1的漏极接第十四NMOS管NM14的漏极，NM14的栅极和漏极短接，NM14的源极接地GND；PM2的漏极接第一NMOS管NM1的漏极，NM1的栅极接NM0的栅极，NM1的源极接地；PM4的栅极和漏极一起接到第二NMOS管NM2的漏极，NM2的栅极接偏置电压Vbn1，NM2的源极接地；第三PMOS管PM3的源极接电源，PM3的栅极接Vbp1，PM3的漏极同时接第五PMOS管PM5的源极和第PM4的源极；PM5的栅极接PM2的漏极，PM5的漏极同时接第三NMOS管NM3的漏极和栅极，NM3的源极接地；第三电阻R3的正端接PM4的源极。

输入信号负端接第七PMOS管PM7的栅极，PM7的源极接第六PMOS管PM6的漏极，PM6的源极接电源电压VDD，PM7的栅极接偏置电压Vbp1；第八PMOS管PM8的源极接PM6的漏极，PM8的栅极接第十PMOS管PM10的栅极；PM7的漏极接第四NMOS管NM4的漏极，NM4的栅极和漏极短接，NM4的源极接地；PM8的漏极接第五NMOS管NM5的漏极，NM5的栅极接NM4的栅极，NM5的源极接地；PM10的栅极和漏极一起接到第六NMOS管NM6的漏极，NM6的栅极接偏置电压Vbn1，NM6的源极接地；第九PMOS管PM9的源极接电源，PM9的栅极接Vbp1，PM9的漏极同时接第十一PMOS管PM11的源极和PM10的源极；PM11的栅极接PM8的漏极，PM11的漏极同时接第七NMOS管NM7的漏极和栅极，NM7的源极接地；第三电阻R3的负端接PM10的源极。