专利名称：吉尔伯特型混频器的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及吉尔伯特型混频器filbert mixer) 0
背景技术：
在现代无线收发器的射频(RF)前端中，吉尔伯特型混频器是最普遍的已知有源混频器结构。正如下文更加详细地描述的那样，至吉尔伯特型混频器的输出的本地振荡器 (LO)馈通会降低系统的性能。本说明书中的在先公开的文献或任何背景技术的列出或讨论不应当必然理解为是对所述文献或背景技术是现有技术的一部分或公知技术常识的承认。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种吉尔伯特型混频器，包括四个开关晶体管；两个中频晶体管；和一个或多个直流去耦元件，连接在开关晶体管(Q3，Q4，Q5，Q6)和中频晶体管^!1， Q2)之间以将开关晶体管(Q3, Q4，Q5，Q6)与中频晶体管(Q1, Q2)直流去耦。通过将开关晶体管与中频晶体管直流去耦，两个中频晶体管之间的失配对吉尔伯特型混频器的输出端处的本地振荡器(LO)馈通的影响降低。从吉尔伯特型混频器的开关级流过两个中频晶体管的电流中的直流成分的排除可以避免对通过第一中频晶体管Oil) 的直流电流的需求，以消除通过第二中频晶体管0^2)的直流电流。因此，两个中频晶体管 (Q1, Q2)之间的任何失配或公差变化不会明显地降低吉尔伯特型混频器的性能。该吉尔伯特型混频器还可以包括电阻元件，该电阻元件连接至每个开关晶体管 (Q3, Q4, Q5, Q6)的发射极或源极，以偏置开关晶体管。电阻元件之间的任何失配比中频晶体管(Q1，Q2)之间的失配对本地振荡器馈通的影响小。该电阻元件可以具有大的值。即使添加电阻元件，也可以改善吉尔伯特型混频器的整体性能。为了使得能够进行更好和更快速的开关，流过开关晶体管的直流电流应当低。流过开关晶体管的“低的”直流电流可以为50、100、200、500μΑ的量级。因此，流过电阻元件的直流电流也低。因此，由于这些电阻元件上的小的电压降，采用具有大电阻值的电阻元件对于正常直流电源来说不是问题。此外，由电阻元件引起的信号损失由于大电阻值而被减小/最小化，并且因此负荷效应低。电阻元件的“大”的值可以为l、2、5、10、20kQ的量级。所述一个或多个直流去耦元件可以连接在开关晶体管0^3，Q4，Q5，Q6)的发射极和中频晶体管oa，Q2)的集电极之间。所述一个或多个直流去耦元件可以包括一个或多个电容器、滤波器或能够提供所要求的直流去耦的任何其他元件。所述晶体管可以为双极结型晶体管(BJT)或场效应晶体管(FET)。第一开关晶体管O )的集电极可以耦接至第一去耦电容器的第一极板，且第一去耦电容器的第二极板可以耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极或发射极。第二开关晶体管OH)的集电极可以耦接至第二去耦电容器的第一极板，且第二去耦电容器的第二极板可以耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极或发射极。第三开关晶体管的集电极可以耦接至第三去耦电容器的第一极板，且第三去耦电容器的第二极板可以耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极。第四开关晶体管toe)的集电极可以耦接至第四去耦电容器的第一极板，且第四去耦电容器的第二极板可以耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极。第一开关晶体管的发射极可以耦接至第一去耦电容器的第一极板，且第一去耦电容器的第二极板可以耦接至第一中频晶体管Oa)的集电极或发射极。第二开关晶体管OH)的发射极可以耦接至第二去耦电容器的第一极板，且第二去耦电容器的第二极板可以耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极或发射极。第三开关晶体管的集电极可以耦接至第三去耦电容器的第一极板，且第三去耦电容器的第二极板可以耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极。第四开关晶体管toe)的发射极可以耦接至第四去耦电容器的第一极板，且第四去耦电容器的第二极板可以耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极。第一开关晶体管0^3)的源极可以耦接至第一去耦电容器的第一极板，且第一去耦电容器的第二极板可以耦接至第一中频晶体管Oil)的漏极。第二开关晶体管OH)的源极可以耦接至第二去耦电容器的第一极板，且第二去耦电容器的第二极板可以耦接至第一中频晶体管Oil)的漏极。第三开关晶体管的源极可以耦接至第三去耦电容器的第一极板，且第三去耦电容器的第二极板可以耦接至第二中频晶体管的漏极。第四开关晶体管0 )的源极可以耦接至第四去耦电容器的第一极板，且第四去耦电容器的第二极板可以耦接至第二中频晶体管⑴幻的漏极。将会认识到，被描述为“耦接”的任何元件可以直接或间接耦接。也就是说，一个或多个附加元件可以连接在或可以不连接在两个“耦接的”元件之间的电路径中。该吉尔伯特型混频器可以包括连接在地和每个开关晶体管0^3，Q4，Q5，Q6)的发射极之间的电阻器。可以提供一种集成电路，其包括本文中公开的任何吉尔伯特型混频器。
现在将参照附图，仅以举例的方式进行描述，在附图中图1说明现有技术吉尔伯特型混频器；图2说明根据本发明的一种实施方式的吉尔伯特型混频器；图3a和北用图表说明用于现有技术和本发明的实施方式的LO馈通的平均值的比较；图如和4b用图表说明用于现有技术和本发明的实施方式的LO馈通的标准偏差值的比较；以及图5说明现有技术和本发明的实施方式之间的进一步比较。
具体实施例方式本发明的一种或多种实施方式涉及具有四个开关晶体管和两个中频晶体管的吉尔伯特型混频器。已经确定的是，将中频晶体管与开关晶体管DC(直流)去耦改善了吉尔伯特型混频器的本地振荡器馈通消除。这可以减少器件失配的影响，且因此改善在吉尔伯特型混频器中出现的信号消除的有效性。图1说明本领域已知的常规双平衡式上变频吉尔伯特型混频器100，伴随着电流流出。该吉尔伯特型混频器包括四个开关晶体管Q3，Q4，Q5，Q6，并且向这些晶体管中的每一个的基极提供本地振荡器(LO)信号。该吉尔伯特型混频器100还包括两个中频晶体管 Q1，Q2，向中频晶体管的基极提供中频(IF)信号。从四个开关晶体管Q3，Q4，Q5，Q6的集电极获取输出射频(RF)信号。已知的是将吉尔伯特型混频器100用在射频(RF)无线收发器的前端中。本地振荡器(LO)馈通抑制是混频器设计中的重要的参数，因为LO馈通会同时引起带内和带外干扰，并降低系统性能。-图1中示出的双平衡吉尔伯特型混频器可以将LO馈通抑制到一定程度，虽然由于在晶片处理期间产生的随机器件失配(元件值的公差)，这种消除可能是不完善的。因此， 现有技术的LO馈通抑制可能具有局限。现有技术中用于改善LO馈通抑制的已知方式是在混频器输出处采用附加的滤波，这增加了电路的复杂性。单转换低中频(Iow-IF)架构允许进行低功耗、低成本转换，并且还使得收发器前端的设计不复杂。而且，单转换低IF架构不会遇到与直流转换架构相关联的直流偏移和闪烁噪声的问题。然而，对于低IF单上变频混频器，LO频率如此接近目标RF频率，以至于LO 馈通的滤波要求高品质因子(Q-因子)滤波器。通常这种滤波必须采用分立的片外滤波器， 这阻止了收发器前端系统的单片集成。因此，单转换低中频(低IF)架构在一些情况中会被认为是不可接受的。返回图1，双极晶体管Q1、Q2与负反馈电阻器(degeneration resistor)I^g—起可以被认为是吉尔伯特型混频器100的跨导级，负反馈电阻器连接在晶体管Ql、Q2的发射极和地之间。开关晶体管Q3、Q4、Q5、Q6可以被认为是LO开关级。吉尔伯特型混频器 100还包括泄放电阻器R。，其连接在Vddaf与开关晶体管Q3、Q4、Q5、Q6的发射极和中频晶体管Ql、Q2的集电极之间的连接点之间。开关晶体管的集电极处的直流电流对于开关晶体管Q3、Q4，Q5、Q6将分别称为1。3， Ic4，Ic5, 1。6。对于理想的吉尔伯特型混频器100，四个开关晶体管Q3、Q4、Q5、Q6的集电极的电流相等。泄放电阻器R。的目的是允许1。3，Ic4, Ic5, 1。6的小电流，同时维持通过中频晶体管Q1、Q2的相同电流。假设是理想的开关并且R。的值大，则由于一阶混频通过开关晶体管的输出电流可以写作
权利要求
1.一种吉尔伯特型混频器000)，包括 四个开关晶体管(Q3，Q4，Q5，Q6)；两个中频晶体管(Q1，Q2)；和一个或多个直流去耦元件002)，耦接在开关晶体管^!3，Q4，Q5，Q6)和中频晶体管 (Q1, Q2)之间以将开关晶体管(Q3, Q4，Q5，Q6)与中频晶体管(Q1, Q2)直流去耦。
2.根据权利要求1所述的吉尔伯特型混频器000)，还包括电阻元件010)，所述电阻元件(210)连接至每个开关晶体管0i3，Q4，Q5，Q6)的发射极以偏置开关晶体管。
3.根据权利要求2所述的吉尔伯特型混频器000)，其中所述电阻元件具有大的电阻值，并且在使用中小电流流过开关晶体管。
4.根据权利要求3所述的吉尔伯特型混频器000)，其中所述电阻元件的电阻值为1、 2、5、10、20kQ 的量级。
5.根据前述权利要求中任一项所述的吉尔伯特型混频器000)，其中所述一个或多个直流去耦元件连接在开关晶体管0^3，Q4，Q5，Q6)的发射极和中频晶体管Oil，Q2)的集电极之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的吉尔伯特型混频器000)，其中所述一个或多个直流去耦元件(20 包括一个或多个电容器(Cdl)。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的吉尔伯特型混频器(200)，其中所述一个或多个直流去耦元件(20 包括滤波器、变压器和放大器中的一个或多个。
8.根据权利要求6所述的吉尔伯特型混频器000)，其中第一开关晶体管O )的发射极耦接至第一去耦电容器(Cdl)的第一极板，且第一去耦电容器(Cdl)的第二极板耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极；第二开关晶体管OH)的发射极耦接至第二去耦电容器(Cdl)的第一极板，且第二去耦电容器(Cdl)的第二极板耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极；第三开关晶体管0^5)的发射极耦接至第三去耦电容器(Cdl)的第一极板，且第三去耦电容器(Cdl)的第二极板耦接至第二中频晶体管的集电极；第四开关晶体管0^6)的发射极耦接至第四去耦电容器(Cdl)的第一极板，且第四去耦电容器(Cdl)的第二极板耦接至第二中频晶体管的集电极。
9.根据权利要求6所述的吉尔伯特型混频器000)，其中第一开关晶体管O )的集电极耦接至第一去耦电容器的第一极板，且第一去耦电容器的第二极板耦接至第一中频晶体管Oa)的集电极或发射极；第二开关晶体管OH)的集电极耦接至第二去耦电容器的第一极板，且第二去耦电容器的第二极板耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极或发射极；第三开关晶体管0^5)的集电极耦接至第三去耦电容器的第一极板，且第三去耦电容器的第二极板耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极；第四开关晶体管0^6)的集电极耦接至第四去耦电容器的第一极板，且第四去耦电容器的第二极板耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极。
10.根据权利要求6所述的吉尔伯特型混频器000)，其中第一开关晶体管O )的发射极耦接至第一去耦电容器的第一极板，且第一去耦电容器的第二极板耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极或发射极；第二开关晶体管0H)的发射极耦接至第二去耦电容器的第一极板，且第二去耦电容器的第二极板耦接至第一中频晶体管Oil)的集电极或发射极；第三开关晶体管的发射极耦接至第三去耦电容器的第一极板，且第三去耦电容器的第二极板耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极；第四开关晶体管0 )的发射极耦接至第四去耦电容器的第一极板，且第四去耦电容器的第二极板耦接至第二中频晶体管的集电极或发射极。
11.根据权利要求6所述的吉尔伯特型混频器000)，其中开关晶体管和中频晶体管为场效应晶体管，并且第一开关晶体管O )的源极耦接至第一去耦电容器的第一极板，且第一去耦电容器的第二极板耦接至第一中频晶体管Oil)的漏极；第二开关晶体管OH)的源极耦接至第二去耦电容器的第一极板，且第二去耦电容器的第二极板耦接至第一中频晶体管Oil)的漏极；第三开关晶体管的源极耦接至第三去耦电容器的第一极板，且第三去耦电容器的第二极板耦接至第二中频晶体管的漏极；并且第四开关晶体管0 )的源极耦接至第四去耦电容器的第一极板，并且第四去耦电容器的第二极板耦接至第二中频晶体管的漏极。
12.根据权利要求8所述的吉尔伯特型混频器000)，还包括耦接在地和每个开关晶体管(Q3, Q4，Q5，Q6)的发射极之间的电阻器(210)。
13.一种集成电路，包括前述权利要求中任一项所述的吉尔伯特型混频器。
全文摘要
一种吉尔伯特型混频器(200)，包括四个开关晶体管(Q3，Q4，Q5，Q6)、两个中频晶体管(Q1，Q2)、以及一个或多个直流去耦元件(202)。所述一个或多个直流去耦元件(202)耦接在开关晶体管(Q3，Q4，Q5，Q6)和中频晶体管(Q1，Q2)之间，以将开关晶体管(Q3，Q4，Q5，Q6)与中频晶体管(Q1，Q2)直流去耦。
文档编号H03D7/12GK102480269SQ20111038505
公开日2012年5月30日 申请日期2011年11月28日 优先权日2010年11月30日
发明者陈颖, 马塞尔·戈伊茨 申请人:Nxp股份有限公司