[发明专利]一种高增益高隔离毫米波双平衡无源亚谐波混频器

权利要求书

1.一种高增益高隔离毫米波双平衡无源亚谐波混频器，包括有源巴伦射频输入级、无源巴伦本振输入级、无源亚谐波混频级和中频跨阻放大级；其特征在于：有源巴伦将射频输入信号放大并产生差分信号，然后和无源巴伦产生的差分本振信号的二次谐波混频，经跨阻放大器形成中频电压输出。

2.根据权利要求书1所述的高增益高隔离毫米波双平衡无源亚谐波混频器，其特征在于：有源巴伦输入级模块，主要包括差分对输入晶体管M2和M3、共栅极晶体管M6和M7、交叉耦合晶体管M4和M5、电流源偏置晶体管M1、负载电感L2；单端射频信号RF经隔直电容C1输入，最后经隔直电容C6和C5分别在点F和点G输出同相射频信号vLO+和反相射频信号vLO-；

所述晶体管M2的栅极分别连接电容C1的另一端和电阻R1的一端，晶体管M3的栅极分别连接电容C2的一端和电阻R2的一端；晶体管M2和M3的源极短接，并连接晶体管M1的漏端；所述晶体管M1的源极连接电感L1的一端；晶体管M2的漏极分别连接晶体管M4的栅极、晶体管M6的源极，晶体管M3的漏极分别连接晶体管M5的栅极、晶体管M7的源极；晶体管M6的栅极分别连接电容C3的一端、电阻R3的一端，晶体管M7的栅极分别连接电容C4的一端、电阻R4的一端；晶体管M5的漏极分别连接晶体管M6的漏极、差分电感L2的一端、电容C5的一端，晶体管M4的漏极分别连接晶体管M7的漏极、差分电感L2的另一端、电容C6的一端；第一偏置电压Vb1连接晶体管M1的栅极；第二偏置电压Vb2分别连接电阻R1、 R2的另一端；第三偏置电压Vb3分别连接电阻R3、R4的另一端；电源端VDD连接差分电感L2的中间抽头；晶体管M4、M5的源端接地，电容C2、C3、C4的另一端接地，电感L1的另一端接地。

3.根据权利要求书1和2所述的高增益高隔离毫米波双平衡无源亚谐波混频器，其特征在于：无源亚谐波混频级模块，包括混频晶体管M8、混频晶体管M9、混频晶体管M10、混频晶体管M11、级间匹配电路和中频输出低通滤波电路；同相射频信号vLO+和反相射频信号vLO-分别在点F和点G注入无源亚谐波混频级，经电感L3和电容C7、电感L4和电容C8 组成的级间匹配电路分别注入晶体管M8和M9、晶体管M10和M11的栅极，混频电流分别从晶体管M8和M9的漏极、晶体管M10和M11的漏极产生，晶体管M8和M9产生的中频电流经过电感L5、电容C9和电容C10组成的低通电路后产生iIF+，晶体管M10和M11产生的中频电流经过电感L6、电容C11和电容C12组成的低通电路后产生iIF-；

所述的输入节点F连接电感L3的一端和电容C7的一端，输入节点G连接电感L4的一端和电容C8的一端；所述晶体管M8和M9的栅极短接，并分别连接电容C7的另一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端；所述晶体管M8和M9的漏极短接，并分别连接电容C9的另一端、电感L5的一端；电容C10的一端连接电感L5的另一端；所述晶体管M10的栅极和晶体管M11的栅极短接，并分别连接电容C8的另一端、电阻R7的一端、电阻R8的一端；所述晶体管M10的漏极和晶体管M11的漏极短接，并分别连接电容C11的另一端、电感L6的一端；电容C12的一端连接电感L6的另一端；所述晶体管M8和M10的源极短接，并连接无源巴伦的同相输出端；所述晶体管M9和M111的源极短接，并连接无源巴伦的反相输出端；电感L3和L4的另一端接地，电容C9、C10、C11和C12的另一端接地；第四偏置电压Vb4分别连接电阻R5、R6、R7、R8的另一端。

4.根据权利要求书1和3所述的高增益高隔离毫米波双平衡无源亚谐波混频器，其特征在于：中频跨阻放大级模块，主要包括共源放大晶体管M13和M18、源跟随输出晶体管M16和M21、交叉耦合晶体管M14和M19、电流源偏置晶体管M12、M17、M15、M20，反馈电阻R9、R10；中频电流iIF+和iIF-分别经隔直电容C13和C14在点N和点O注入，最后输出中频电压vIF-和vIF+；

所述晶体管M13的栅极分别连接电容C13的另一端、晶体管M12的漏极、反馈电阻R9的一端，晶体管M18的栅极分别连接电容C14的另一端、晶体管M17的漏极、反馈电阻R10的一端；晶体管M13的漏极分别连接晶体管M15的漏极、晶体管M16的栅极，晶体管M18的漏极分别连接晶体管M20的漏极、晶体管M21的栅极；晶体管M16的源极分别连接电阻R9的另一端、晶体管M14的漏极、晶体管M19的栅极、跨阻放大输出级的反相输出端IF-，晶体管M21的源极分别连接电阻R10的另一端、晶体管M19的漏极、晶体管M14的栅极、跨阻放大输出级的反相输出端IF+；第五偏置电压分别连接晶体管M12和晶体管M17的栅极；第六偏置电压分别连接晶体管M15和晶体管M20的栅极；电源端VDD分别连接晶体管M15、M16、M20、M21的漏极；晶体管M12、M13、M14、M17、M18、M19的源极接地。