[实用新型]一种可单端信号和差分信号输入的宽带混频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种宽带混频器,尤其涉及一种可单端信号和差分信号输入的宽带混频器。

背景技术

随着移动通信和无线技术的迅速发展，能够覆盖多种通信标准的多频带无线通信技术因其适用范围广、成本低、传输速率快等优点成为工业、科研、医学等领域的研究和开发热点。而作为多频带无线通信系统的重要心脏-接收机亦因其使用范围要求具有宽频带工作特性。

混频器主要作用是将接收机接收的射频信号转化成中频信号。对于宽带接收机而言，其核心部件混频器应具有宽频带工作特性以实现单个混频器适合多个频带工作特点；另一方面，超外差接收机结构由于具有较好的镜像信号抑制，电路易于实现等优点在宽带接收机中亦得到广泛应用。当宽带混频器应用到超外差接收机时，接收机常需借助于片外滤波器来达到高度镜像抑制的目的。为保证功率信号实现片外滤波器和接收机核心部件-混频器之间最大功率传输，通常要求片外滤波器和混频器之间实现良好匹配。

如图1所示为接收机结构中广泛采用的双平衡Gilbert混频器，这种结构混频器具有良好的本振信号抑制，良好的信号间隔离度，提供一定转换增益等优点。但是，当这种结构应用到宽带接收机，尤其是超外差宽带接收机时存在下面缺点：

1.双平衡Gilbert混频器射频输入端口呈现窄带特性，要使其应用到宽带接收机时需要进行复杂的宽带阻抗匹配，如采用无源LC网络，常需要多级LC网络实现，这将占用很大芯片面积，同时增加电路设计和实际调试难度，所有这些将会带来产品价格的增加。

2.双平衡Gilbert混频器的射频输入信号为差分信号，当其和外部的滤波器相互连接时要求滤波器集成巴伦，这将增加电路的使用成本，从而从另一个侧面增加产品价格。

发明内容

本实用新型基于双平衡Gilbert混频器应用于宽带接收机存在的匹配复杂和需要巴伦的缺点，提供一种应用于宽带接收机的可单端信号和差分信号输入的宽带混频器。

为了实现该目标，本实用新型的宽带混频器，包括射频跨导放大器级、本振开关级、中频输出级、反馈环路LP1；

本宽频带混频器的本振信号和中频输出信号都为差分信号，射频输入信号可以根据使用要求选用单端信号和差分信号；其中，中频输出信号端口为IF+和IF-，本振信号端口为LO+和LO-，射频输入信号为单端信号时输入端口为RF+或RF-，射频输入信号为差分信号时输入端口为RF+和RF-；另，设六个节点分别为第1、2、3、4、5、和6节点；

射频跨导放大器级由NMOS晶体管M1和M2构成；射频输入信号端口RF+接于第1节点，射频输入信号端口RF-接于第2节点，晶体管M1的源级和第1节点相连，M1的栅极与第3节点相连，晶体管M2的源级和第2节点相连，晶体管M2的栅极与第4节点连接，偏置电路作用在第3节点和第4节点上，偏置电路保证射频跨导放大器级工作在饱和状态；

本振开关级由NMOS晶体管M3、M5、M4和M6构成；晶体管M3的漏极和晶体管M5的漏极连接到中频输出信号端口IF+，晶体管M4的漏极和晶体管M6的漏极连接到中频输出信号端口IF-，晶体管M3的栅极和晶体管M6的栅级连接到本振信号端口LO+，晶体管M4的栅极和晶体管M5的栅级连接到本振信号端口LO-，偏置电路作用在本振信号端口LO+和LO-，直流偏置电路保证本振开关级的晶体管M3、M5、M4和M6都工作在饱和区；

中频输出级由两个负载阻抗Z1和Z2构成，第一负载阻抗Z1的两端分别接于中频输出信号端口IF+和供电电源VCC，第二负载电阻Z2的两端分别接于中频输出信号端口IF-和供电电源VCC；

射频信号经跨导放大级放大后和本振信号相混频，产生中频电流信号，中频电流信号通过中频输出级输出中频电压信号；

反馈环路LP1由反馈电容C1和C2构成，电容C1两端分别接于第3节点和第2节点，电容C2两端分别接于第1节点和第4节点；射频输入信号端口RF+作用于晶体管M1的源级，由于电容C1的耦合作用，射频输入信号端口RF-的信号将作用晶体管M1的栅极；同样，射频输入信号RF-作用于晶体管M2的源级，由于电容C2的耦合作用，射频输入信号RF+的信号将作用于晶体管M2的栅极；

所述的负载阻抗Z1和Z2是电阻、电感、电容或晶体管；或者是由电阻、电感、电容或晶体管中的两个或多个组合实现。

本实用新型的优点及显著效果：