[发明专利]一种高增益、低噪声的混频器集成电路

说明书

本发明涉及一种高增益、低噪声的混频器集成电路，其解决了现有射频集成电路特别是零中频系统中，增益较低、噪声较大的技术问题。混频器包括输入跨导级、开关级、负载级、负阻网络、调谐网络通过在开关级加入负阻网络，增大第一电阻和第二电阻，实现增益的大幅度提高，同时加入调谐网络，通过调节电容控制端口和电阻控制端口的电压，实现了混频器工作频段的切换，使输出具有极低的闪烁噪声。混频器在输入跨导级加入了感性元件和交叉耦合的电容进一步提升了增益，降低电路的热噪声。通过两种方式分别降低了两种类型的噪声，实现了输出端极低的低频噪声，使其能够应用在低压、低功耗、高灵敏度的射频集成电路领域，尤其是接收机下变频电路系统中。

技术领域

本发明涉及一种射频电路，特别是涉及一种高增益、低噪声的混频器集成电路。

背景技术

随着射频集成电路工艺及技术的发展，通信、雷达等领域采用射频集成电路替代传统的PCB分立元件射频电路。射频发射接收系统中，接收机收到调制的射频信号后，需要将信号解调，混频器作为下变频的重要模块，需要具有高增益、低噪声、隔离度高的特点。

由于硅基集成电路CMOS工艺成本低廉，使用规模较大，但是其在低频下的噪声相比其他工艺要大，尤其是在工艺尺寸达到亚微米级时，其噪声主要来源于MOS管工作时产生的闪烁噪声，其噪声大小与工作频率成反比。

下变频混频器涉及了射频和中频(或低频)两个频段，每个频段的噪声性能都要在设计考虑范围内，尤其是零中频系统中的混频器，由于部分电路工作在低频处，MOS产生的闪烁噪声很大，减少混频器中闪烁噪声的影响一直是零中频系统设计的难点。

传统的吉尔伯特单元混频器结构具有隔离度高的优点，额外加入的电流注入结构能够减少噪声，但仍然不能很好地抑制低频闪烁噪声。

射频混频器中的调谐网络可以有效改善由寄生电容引起的增益下降，但是对于在低电压、低功耗条件下工作的混频器，仍然需要额外的结构实现增益的提升。

发明内容

本发明为了解决现有射频集成电路特别是零中频系统中，增益较低、噪声较大的技术问题，提供一种高增益、低噪声的混频器集成电路。

本发明提供一种高增益、低噪声的混频器集成电路，包括输入跨导级，输入跨导级用于交流电压信号到交流电流信号的转化，产生电压到电流的跨导增益；负载级、负载级用于将交流电流信号转换为交流电压信号，通过减小负载级工作直流电流，负载级能够采用较大的阻值，提高交流信号的增益；开关级，开关级用于将输入跨导级产生的交流电流信号交替输送到负载级，实现射频到低频的转换；负阻网络负阻网络用于为输入跨导级与开关级的连接处提供负阻，减少寄生电阻对闪烁噪声的影响，同时负阻网络的电流注入输入跨导级，减少开关级与负载级工作直流电流，降低开关级中与直流有关的低频闪烁噪声；调谐网络；调谐网络用于选择混频器的工作频段，调整频段下输入跨导级的输出阻抗，实现频段的低噪声性能；其中，所述输入跨导级与负阻网络、调谐网络、开关级直接相连，开关级与负载级直接相连。

优选地，负载级包括第一电阻和第二电阻。

优选地，负阻网络包括第九MOS管、第十MOS管。

优选地，开关级包括第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管。

优选地，调谐网络包括第二电感、第三可调电容、第四可调电容、第七MOS管、第八MOS管。

优选地，输入跨导级包括第一MOS管、第二MOS管、第一电容、第二电容、第一感性元件。

优选地，第一MOS管的栅极作为混频器的射频同相输入端，与第一电容的第一端相连，第二MOS管的栅极作为混频器的射频反相输入端，与第二电容的第一端相连；

第一MOS管的源极与第二电容的第二端、第一感性元件的第一端相连，第二MOS管的源极与第一电容的第二端、第一感性元件的第二端相连；