[发明专利]一种带有巴伦的上变频混频器

说明书

本发明涉及一种带有巴伦的上变频混频器，包括：输入巴伦单元、跨导单元、开关单元和自偏置的共模负反馈负载单元。中频信号通过输入巴伦单元变换成差分信号，输入巴伦单元的输出连接跨导单元，差分中频输入信号由跨导单元放大，输出至开关单元，与本振信号混频转变成射频信号，开关单元的输出连接自偏置的共模负反馈负载单元，利用共模负反馈进一步增强输出射频信号，差分射频输出信号从开关单元和自偏置的共模负反馈负载单元之间输出。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种单端输入差分输出的上变频混频器。

背景技术

巴伦是把单端信号转换成差分信号的电路模块，可与多种电路结合使用。巴伦可分为有源巴伦与无源巴伦。无源巴伦一般利用同轴线、微带线等耦合以及移相完成不平衡到平衡的转换。无源巴伦对输入信号有一定程度的衰减，带宽比较宽，适合超宽带工作。有源巴伦是利用mos等管的工作特性来完成相应功能。有源巴伦在实现功能的情况下，还可以提供一定的增益以及更好的输入输出隔离度，保障了良好的平衡性。而且，在实现相同功能的情况下频率越高，无源巴伦的面积越小，频率越低，无源巴伦的面积会相对较大。所以在设计时，需要结合频带宽度，频率大小，面积分配情况，是否需要一定增益等多方面综合考虑。

噪声抵消技术在电路的设计中很常见，是一种有效的消除噪声，获得低噪声的方法， CG-CS巴伦由于噪声消除表现出低NF。共栅晶体管的噪声可以在差分输出上消除。然而，这种拓扑结构受到NF和功耗之间的权衡。

混频器是非线性器件，这将导致线性度会比较差，而且线性度与增益之间存在矛盾，需要在线性度与增益之间折中考虑。

混频器分为无源混频器和有源混频器。无源混频器具有较低的噪声,其线性度也较好,但是其带宽较窄，而且无法提供增益，一般无源混频器后面电路结构是跨阻放大器，这样来补偿增益，但是会增加功耗、面积与成本。有源混频器噪声会增加，线性度也比较低，但是它具有好的带宽特性，而且可以提供增益，典型的有源混频器结构是吉尔伯特双平衡混频器，它最大的优点是具有较好的端口隔离度，而且会提供增益，面积较小，但缺点是线性度较差。可见，现有技术中存在混频器无法同时兼具优良的增益和线性度性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有巴伦的上变频混频器，具有将单端中频输入信号转成差分射频输出信号的功能，具有较低的噪声，同时兼顾较高的线性度、高增益和合理的功耗。技术方案如下：

一种带有巴伦的上变频混频器，包括：输入巴伦单元、跨导单元、开关单元和自偏置的共模负反馈负载单元。中频信号通过输入巴伦单元变换成差分信号，输入巴伦单元的输出连接跨导单元，差分中频输入信号由跨导单元放大，输出至开关单元，与本振信号混频转变成射频信号，开关单元的输出连接自偏置的共模负反馈负载单元，利用共模负反馈进一步增强输出射频信号，差分射频输出信号从开关单元和自偏置的共模负反馈负载单元之间输出。

所述输入巴伦单元包括：第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)、第三晶体管(M3) 和第四晶体管(M4)；

其中，所述第一晶体管(M1)的栅极与第一晶体管(M1)的漏极连接、第三晶体管(M3) 的漏极和第一电容(C1)的第一端连接；

所述第二晶体管(M2)的栅极与第二晶体管(M2)的漏极连接、第四晶体管(M4) 的漏极和第二电容(C2)的第一端连接；

所述第四晶体管(M4)的栅极与第三晶体管(M3)的源极、中频输入端(IF)和第一电阻(R1)的第一端连接；

所述跨导单元包括：第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)；

其中，所述第五晶体管(M5)的栅极与第一电容(C1)的第二端和第二电阻(R2)的第一端连接；

所述第六晶体管(M6)的栅极与第二电容(C2)的第二端和第三电阻(R3)的第一端连接。