专利名称：内嵌基带滤波功能的上混频器的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种上混频器，特别是关于一种内嵌基带滤波功能的上混频器。
背景技术：
常用的发射机结构有超外差结构、零中频结构、数字中频结构等。超外差结构发射机是基于模拟器件实现两次上变频功能，最大的优点是具有良好的选择特性，也就是强干扰信号下对小信号的处理核选择能力。超外差结构的设计已经非常成熟，性能和集成度不断提高，在各类无线通信系统中已经广泛应用。零中频发射机是超外差发射机的基于零中频技术的改进，模拟射频部分与超外差发射机相同，不同的是省去了模拟中频级的处理，直接进行上变频，这样结构上更为简单。 图1为现有技术中一种零中频发射机的结构示意图。如图1所示，零中频发射机由正交两路数模转换器、正交两路基带滤波器、单边带上混频器和功率放大器构成，其工作原理为 数字基带IQ信号(I_DAC<N: 1>与Q_DAC<N: 1 经过数模转换器数模转换变为模拟IQ信号，模拟IQ信号经基带滤波器后，分别与正交的两路本振信号仏0_0与11)_1)混频后进行叠加，转变为模拟射频调制信号，并经功率放大器输出(TX_0UT)，其中的上混频器由高线性度电压到电流转换电路和上混频器核心电路构成，如图2所示，高线性度电压到电流转换电路用以将经基带滤波器滤波后的基带信号(BB_INP与BB_INN)转换为电流信号，上混频核心电路则用以将高线性度电压到电流转换电路输出的电流信号同LO信号进行混频，输出高线性混频信号(ΜΙΧ_0Ρ与ΜΙΧ_0Ν)。然而，这种结构的发射机由于同时拥有基带滤波器和上混频器，具有芯片面积大与产生较大电流的缺点，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
实用新型内容为克服现有技术中发射机由于同时具有基带滤波器和上混频存在占用芯片面积大与电流大的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种内嵌基带滤波功能的上混频器， 其通过内嵌基带滤波器，将基带滤波器和上混频器结合在一起，从而减少了芯片面积并且降低了电流。为达上述及其它目的，本实用新型提供一种内嵌基带滤波功能的上混频器，包括电压/电流转换电路及上混频器核心电路，该电压/电流转换电路具有差分信号正输入端及差分信号负输入端，以分别接收I路或Q路的正基带电压信号与负基带电压信号，其中该电压/电流转换电路至少包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容、第四电阻、第三电容、第五电阻、第四电容以及一运算放大电路，其中该第一电阻一端接至该正基带电压信号，另一端接至该第一电容，该第一电容另一端接地，该第二电阻一端与该第一电阻、该第一电容连接，另一端连接至该第二电容与该运算放大电路之一输入端，该第二电容另一端接至该运算放大电路之第二低通滤波输出电压输出端；该第四电阻一端接至该负基带电压信号，另一端接至该第三电容，该第三电容另一端接地，该第五电阻一端与该第四电阻、该第三电容连接，另一端连接至该第四电容与该运算放大电路之另一端，该第四电容另一端接至该运算放大电路之第一低通滤波输出电压输出端。进一步地，该电压/电流转换电路还包含第三电阻与第六电阻，其中该第三电阻一端连接至该第一电阻、该第二电阻及该第一电容的共同端，另一端与该运算放大电路之第二低通滤波输出电压输出端相连，该第六电阻一端连接至该第四电阻、该第五电阻及该第三电容的共同端，另一端与该运算放大电路之第一低通滤波输出电压输出端相连。进一步地，该运算放大电路包括第一 PMOS管、第一 NMOS管、第二 PMOS管、第二 NMOS管、第一电流源、第三NMOS管、第二电流源、第四NMOS管、第三电流源、第五NMOS管、 第七电阻、第六NMOS管、第八电阻、第三PMOS管、第四电流源、第四PMOS管及第五电流源， 其中该第一 PMOS管与该第二 PMOS管源极接该第一电流源，该第一 PMOS管栅极接该第二电阻，漏极与该第一 NMOS管漏极相接，该第二 PMOS管栅极与该第五电阻相接，漏极与该第二 NMOS管漏极相接，该第一 NMOS管栅极与该第二 NMOS管栅极均接至一控制电压，源极共同接地，该第三NMOS管源极接至该第一 PMOS管之漏极，漏极接该第二电流源，该第四NMOS 管源极接至该第二 PMOS管之漏极，漏极接该第三电流源，该第五NMOS管栅极接至该第三 NMOS管漏极，源极通过该第七电阻接地，漏极输出该第二电流信号，该第六NMOS管栅极接至该第四NMOS管漏极，源极通过该第八电阻接地，漏极输出该第一电流信号，该第三PMOS 管栅极接该第五NMOS管源极，源极接该第四电流源，并输出该第二低通滤波输出电压，该第四PMOS管栅极接该第六NMOS管源极，源极接该第五电流源，并输出该第一低通滤波输出电压。与现有技术相比，本实用新型一种内嵌基带滤波功能的上混频器，通过将低通滤波器内嵌至上混频器的电压/电流转换电路，将发射机中基带滤波器和上混频器结合在一起，从而在保证上混频器高线性度的同时实现了减小芯片面积且降低电流的目的。
图1为现有技术中一种零中频发射机的结构示意图；图2为图1中上混频器的架构图；图3为本实用新型一种内嵌基带滤波功能的上混频器较佳实施例的架构图；图4为本实用新型较佳实施例的运算放大电路的详细电路图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。图3为本实用新型一种内嵌基带滤波功能的上混频器较佳实施例的架构图。如图 3所示，本实用新型一种内嵌基带滤波功能的上混频器，应用于无线发射机电路，其至少包括电压/电流转换电路301及上混频器核心电路302，其中电压/电流转换电路301具有两输入端，其中一输入端为差分信号正输入端，以接收I路或Q路的正基带电压信号BB_INP， 另一输入端为差分信号负输入端，以接收I路或Q路的负基带电压信号BB_INN，正基带电压信号BB_INP与负基带电压信号BB_INN经电压/电流转换电路滤去高频信号并转换为第二电流信号TAIL_N与第一电流信号TAIL_P后输出至上混频器核心电路302与本振信号(L0_ P与L0_N)进行混频，输出高线性混频信号(ΜΙΧ_0Ρ与ΜΙΧ_0Ν)，在此需说明的是，第一电流信号TAIL_P与第二电流信号TAIL_N实质为差分电流。在本实用新型较佳实施例中，电压/电流转换电路301至少包括电阻R1、电容Cl、 电阻R2、电容C2、电阻R4、电容C3、电阻R5、电容C4以及一运算放大电路303，其中电阻Rl 一端接至正基带电压信号BB_INP，另一端接至电容Cl，电容Cl另一端接地，电阻R2 —端与电阻R1、电容Cl连接，另一端连接至电容C2，电容C2另一端接至运算放大电路304之第二低通滤波输出电压(LPF_0UTN)输出端，电阻R4—端接至基带信号BB_INN，另一端接至电容C3，电容C3另一端接地，电阻R5 —端与电阻R4、电容C3连接，另一端连接至电容C4，电容C4另一端接至运算放大电路304之第一低通滤波输出电压(LPF_0UTP)输出端，这样做的目的是使得本实用新型之电压/电流转换电路301可构成有源低通滤波，提高增益。在此需说明的是，虽然本实用新型较佳实施例采用二阶RC低通滤波来实现，但本实用新型不局限于于此，本领域技术人员可方便的推广到高阶低通滤波的情况。在本实用新型较佳实施例中，电压/电流转换电路301还可包含一电阻R3及一电阻R6，其中电阻R3 —端连接至电阻R1、R2及电容Cl的共同端，另一端与运算放大电路304 的第二低通滤波输出电压LPF_0UTN输出端相连，电阻R6 —端连接至电阻R4、R5及电容C3 的共同端，另一端与运算放大电路304的第一低通滤波输出电压LPF_0UTP输出端相连。较佳的，Rl = R4, R2 = R5, R3 = R6, Cl = C3, C2 = C4。图4为本实用新型较佳实施例的运算放大电路303的详细电路图。如图4所示，运算放大电路303进一步包括第一 PMOS管P1、第一 NMOS管Ni、第二 PMOS管P2、第二 NMOS 管N2、第一电流源II、第三NMOS管N3、第二电流源12、第四NMOS管N4、第三电流源13、第五NMOS管N5、电阻R7、第六NMOS管N6、电阻R8、第三PMOS管P3、第四电流源14、第四PMOS 管P4及第五电流源15，其中第一 PMOS管Pl、第二 PMOS管P2形成共源放大，第一 PMOS管 Pl源极接第一电流源II，栅极接电阻R2以获得正电压信号INP，漏极与第一 NMOS管m漏极相接，第二 PMOS管P2源极也接至第一电流源II，栅极接第五电阻R5以获得负电压信号 INN,漏极与第二 NMOS管N2漏极相接第一 NMOS管附栅极与第二 NMOS管N2栅极均接至控制电压Vctrl，源极共同接地；第三NMOS管N3及第四NMOS管N4栅极接地形成共栅放大， 第三NMOS管N3源极接至第一 PMOS管Pl之漏极，漏极接第二电流源12，栅极接地或电压 VB2，第四NMOS管N4源极接至第二 PMOS管P2之漏及，漏极接第三电流源12，栅极接地或电压VB2 ；第五NMOS管N5与第六NMOS管N6形成源极跟随器，第五NMOS管N5栅极接至第三 NMOS管N3漏极，源极通过电阻R7接地，漏极输出第二电流信号TAIL_N，第六NMOS管N6栅极接至第四NMOS管N4漏极，源极通过电阻R8接地，漏极输出第二电流信号TAIL_P ；第三 PMOS管P3及第四PMOS管P4也形成源极跟随器，第三PMOS管P3栅极接第五NMOS管N5源极，源极接第四电流源14，并输出第二低通滤波输出电压LPF_0UTN，第四PMOS管P4栅极接第六NMOS管源极，源极接第五电流源15，并输出第一低通滤波输出电压LPF_0UTP。以下将配合图3及图4进一步说明本实用新型之工作原理1路或Q路的基带电压信号(BB_INP及BB_INN)输入到图3中的电压/电流转换电路301，电压/电流转换电路301总的功能是对输入的基本电压信号(BB_INP及BB_INN)进行滤波并且将滤波完的电压信号线性地转为第一电流信号TAIL_P和第二电流TAIL_N输出，电压/电流转换电路 301首先具有二阶低通滤波的功能，所以第二低通滤波输出电压LPF_0UTN与第一低通滤波输出电压LPF_0UTP是输入基带电压信号经低通滤波后的输出电压信号。图4A点和B点的电压分别可以表示为V(A) =V (LPF_0UTP) -Vgs (P4)；V (B) =V (LPF_0UTN) -Vgs (P2)；从而第一电流信号TAIL_P和第二电流信号TAIL_N的输出电流分别可以表示为I (TAIL_P) = V (A) /R = {V (LPF_0UTP) -Vgs (P4)} /R ；I (TAIL_N) = V (A) /R = {V (LPF_0UTN) -Vgs (P2)} /R。这里Vgs (P4) = Vgs (P2)，通过上面的推导可以发现第二电流信号TAIL_N和第一电流信号TAIL_P是第二低通滤波输出电压信号LPF_0UTN和第一低通滤波输出电压信号 LPF_0UTP的线性转换。输出的第一电流信号TAIL_P和第二电流信号TAIL_N输入到上混频器核心电路202和本振荡信号进行混频从而输出混频率器的差分输出信号ΜΙΧ_0Ρ和MIX_ON。在此需说明的是，虽然本实用新型较佳实施例是基于差分、cmos工艺给出的，但是其思想也可以用于其他工艺比如bipolar，bicmos工艺，也可以用于单端的实现形式，本实用新型不以此为限。可见，本实用新型一种内嵌基带滤波功能的上混频器，通过将低通滤波器内嵌至上混频器的电压/电流转换电路，将发射机中基带滤波器和上混频器结合在一起，从而在保证上混频器高线性度的同时实现了减小芯片面积且降低电流的目的。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求1.一种内嵌基带滤波功能的上混频器，包括电压/电流转换电路及上混频器核心电路，该电压/电流转换电路具有差分信号正输入端及差分信号负输入端，以分别接收I路或 Q路的正基带电压信号与负基带电压信号，其特征在于该电压/电流转换电路至少包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容、第四电阻、第三电容、第五电阻、第四电容以及一运算放大电路，其中该第一电阻一端接至该正基带电压信号，另一端接至该第一电容，该第一电容另一端接地，该第二电阻一端与该第一电阻、该第一电容连接，另一端连接至该第二电容与该运算放大电路之一输入端，该第二电容另一端接至该运算放大电路之第二低通滤波输出电压输出端；该第四电阻一端接至该负基带电压信号，另一端接至该第三电容，该第三电容另一端接地，该第五电阻一端与该第四电阻、该第三电容连接，另一端连接至该第四电容与该运算放大电路之另一端，该第四电容另一端接至该运算放大电路之第一低通滤波输出电压输出端。
2.如权利要求1所述的内嵌基带滤波功能的上混频器，其特征在于该电压/电流转换电路还包含第三电阻与第六电阻，其中该第三电阻一端连接至该第一电阻、该第二电阻及该第一电容的共同端，另一端与该运算放大电路之第二低通滤波输出电压输出端相连， 该第六电阻一端连接至该第四电阻、该第五电阻及该第三电容的共同端，另一端与该运算放大电路之第一低通滤波输出电压输出端相连。
3.如权利要求2所述的内嵌基带滤波功能的上混频器，其特征在于该运算放大电路包括包括第一 PMOS管、第一 NMOS管、第二 PMOS管、第二 NMOS管、第一电流源、第三NMOS管、 第二电流源、第四NMOS管、第三电流源、第五NMOS管、第七电阻、第六NMOS管、第八电阻、第三PMOS管、第四电流源、第四PMOS管及第五电流源，其中该第一 PMOS管与该第二 PMOS管源极接该第一电流源，该第一 PMOS管栅极接该第二电阻，漏极与该第一 NMOS管漏极相接， 该第二 PMOS管栅极与该第五电阻相接，漏极与该第二 NMOS管漏极相接，该第一 NMOS管栅极与该第二 NMOS管栅极均接至一控制电压，源极共同接地，该第三NMOS管源极接至该第一 PMOS管之漏极，漏极接该第二电流源，该第四NMOS管源极接至该第二 PMOS管之漏极，漏极接该第三电流源，该第五NMOS管栅极接至该第三NMOS管漏极，源极通过该第七电阻接地， 漏极输出该第二电流信号，该第六匪OS管栅极接至该第四NMOS管漏极，源极通过该第八电阻接地，漏极输出该第一电流信号，该第三PMOS管栅极接该第五NMOS管源极，源极接该第四电流源，并输出该第二低通滤波输出电压，该第四PMOS管栅极接该第六NMOS管源极，源极接该第五电流源，并输出该第一低通滤波输出电压。
专利摘要本实用新型公开了一种内嵌基带滤波功能的上混频器，包括电压/电流转换电路及上混频器核心电路，该电压/电流转换电路具有差分信号正输入端及差分信号负输入端，以分别接收I路或Q路的正基带电压信号与负基带电压信号，该电压/电流转换电路至少包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容、第四电阻、第三电容、第五电阻、第四电容以及一运算放大电路，其将接收到的该正基带电压信号与该负基带电压信号进行低通滤波后并转换为第二电流信号及第一电流信号输出至该上混频器核心电路，以与本振信号混频后输出高线性混频信号，本实用新型通过将低通滤波器内嵌至上混频器的电压/电流转换电路，从而在保证上混频器高线性度的同时实现了减小芯片面积且降低电流的目的。
文档编号H03D7/00GK202309618SQ20112033518
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者迮德东 申请人:豪威科技(上海)有限公司