[发明专利]一种低功耗宽带射频混频器

摘要

本发明公开了一种采用多路反馈跨导增强和共模反馈有源负载的低功耗宽带射频混频器，解决现有混频器工作频带较窄、噪声系数较高的问题，并进一步提高线性度和功耗性能。该混频器包括采用电阻电容构成的信号输入级(1)、多路反馈双重跨导增强结构构成的跨导级(2)、对称开关管构成的开关级(3)和共模反馈有源负载构成的负载级(4)。本发明在混频器的跨导级引入多路反馈，提高了混频器的转换增益，实现了混频器增益和输入匹配的折衷，拓展了混频器的工作带宽。本发明使用的多路反馈还实现了噪声抵消，优化了混频器的噪声性能。本发明在负载级使用共模反馈有源负载，优化了混频器的线性度性能。本发明结构简单，易实现，占用面积小。

主权项

1.一种采用多路反馈跨导增强和共模反馈有源负载的低功耗宽带射频混频器，其特征在于，包括采用电阻电容构成的信号输入级(1)、多路反馈双重跨导增强结构构成的跨导级(2)、对称开关管构成的开关级(3)和共模反馈有源负载构成的负载级(4)，其中，采用电阻电容构成的信号输入级(1)通过电容C2和C3连接至差分输入信号源，将差分输入信号交流耦合接入主跨导管NM1和NM2的源端，电阻R2连接NM1的源端和电源地，电阻R3连接NM2的源端和电源地，用来为主跨导管提供直流偏置，代替了尾电流源，提高了电路的线性度性能；多路反馈双重跨导增强结构构成的跨导级(2)分别用NMOS放大管NM3、NM4的源端连接输入差分信号，电容C1一端连接NM3的栅端，电容C4一端连接NM4的栅端，电容C1另一端和电容C4另一端分别与NM3、NM4源端极性相反的差分输入信号，形成交叉电容耦合跨导增强，电阻R9连接NM3的漏端与电源VDD，电阻R10连接NM4的漏端与电源VDD，对已经进行了一次跨导增强的信号进行共源放大，形成有源跨导增强，交叉电容耦合跨导增强和有源跨导增强的双重跨导增强结构构成了第一路正反馈，电容C6连接NM1的栅端与NM3的漏端，电容C7连接NM2的栅端与NM4的漏端，电容C6和电容C7分别将产生的正反馈信号交流耦合输入NM1、NM2的栅端，以此来增大主跨导管栅源端之间的交流电压差，在主跨导管实现跨导增强，第二路正反馈由PMOS放大管PM3和PM4构成，PM3和PM4的漏端分别接差分输入信号，PM3和PM4的栅端分别通过电容C5、C8连接至NM3、NM4的漏端，PM3和PM4的源端接电源VDD，分别使用大电阻R6、R7连接NM1和NM2的栅端至偏置VBNMOS1，NM3、NM4的栅端分别使用大电阻R1、R4连接至偏置VBNMOS2，PM3、PM4的栅端分别使用大电阻R5、R8连接至偏置VPMOS，两路反馈的作用为：第一路反馈提高了跨导级的等效跨导，并通过双重跨导增强技术，使输入信号与噪声信号相位相反，从而实现噪声抵消，第二路正反馈实现了等效跨导和输入匹配的折衷，拓展了混频器的工作频带带宽；对称开关管构成的开关级(3)由两对对称的NMOS开关管组成双平衡结构，NM5、NM6的源端接NM1的漏端，NM7、NM8的源端接NM2的漏端，将通过跨导级转换得到的电流信号输入至开关级；NM5、NM8的栅端接正向本振信号LO+，NM6、NM7的栅端接负向本振信号LO‑，NM5、NM6、NM7和NM8的通断通过本振信号控制，从而实现了射频信号的频谱搬移，并提高了本振信号和中频信号馈通干扰的抑制能力，NM5、NM6、NM7和NM8的栅端分别使用大电阻R11、R12和R13连接至偏置VBLO；共模反馈有源负载构成的负载级(4)用PMOS放大管PM1的漏端连接NM5和NM7的漏端，用PMOS放大管PM2的漏端连接NM6和NM8的漏端，从而将频率转换后的中频电流信号输入负载级，PM1和PM2的栅端相连构成公共节点A，电阻R14连接PM1的漏端和节点A，电阻R15连接PM2的漏端和节点A，节点A等效为交流信号虚拟地，R14和R15等效为交流负载，PM1和PM2的源端连接电源VDD，分别在PM1和PM2的源漏端之间形成直流通路，交流通路和直流通路的分离，增大了输出信号裕度，优化了混频器的线性度性能，电容C9、C10分别跨接在PM1、PM2的漏端和电源VDD之间，其作用是滤除输出中频信号的高频干扰成分。