一种可切换增益的高线性度混频器的制造方法
【专利摘要】一种可切换增益的高线性度混频器电路，包括：第一、第二跨导单元，开关单元，负载单元和电源控制单元。当要求混频器为高增益模式时，第一跨导单元处于工作状态，第二跨导单元处于关断状态，射频输入差分信号经第一跨导单元转变成电流信号输出至开关单元；当要求混频器为低增益模式工作时，第一跨导单元处于关断状态，第二跨导单元处于工作状态，射频输入差分信号经第二跨导单元转变成电流信号输出至开关单元，电流控制单元控制第一跨导单元或第二跨导单元的尾电流源工作或关断；输入差分本振信号和差分射频信号通过开关单元实现相乘，产生中频电流信号；负载单元将中频电流信号转化成差分中频信号输出。
【专利说明】1泛应用。通常，这种结构增益切换主要通6小来实现，这种增益切换方式存在下面缺
和改变负载阻抗大小方法来实现增益切换I号通路上，其导通和关断的寄生参数将对混频器射频性能影响大。
小方法，将改变电路的工作状态，如在低增状态，其线性度将会急剧恶化。
片缺点，提供一种可切换增益的高线性度混
换增益的高线性度混频器电路，包括:第一电源控制单元；本混频器的射频输入信号、频差分输入信号为差分本振信号、二跨导单元都是带尾电流源的共源结构；肢和晶体管14漏极，晶体管16的栅极接于II漏极和晶体管12漏极，晶体管18的栅极管13漏极和晶体管14漏极，晶体管15的1)体管16的漏极和晶体管18的漏极接于输
保证晶体管15、16、17和18工作在饱和.抗21和22；第一负载阻抗21分别接于电分别接于电源和输出中频信号I？-端；2是由电阻、电感、电容或晶体管实现；或者
勺组合。.电容或晶体管；或者是电阻、电感、电容或
京结构，第二跨导单元是带尾电流源的源级:时，第一跨导单元处于工作状态，第二跨导体管191的栅极接于公共地，晶体管191处于关断状态，第一跨导单元关断。当要求混频器为低增益模式工作时，晶体管192和晶体管193的栅极通过电源控制单元中开关311接于晶体管190的栅极，电流源电流通过电流镜实现第二跨导单元处于正常工作状态；当要求混频器工作在高增益模式时，晶体管192和晶体管193的栅极接于公共地，晶体管192和晶体管193处于关断状态，第二跨导单元关断。
[0025]所述电源控制单元中，匪03晶体管190的源级接于公共地，晶体管190的栅极和漏极接于一起，用于给第一跨导单元或者第二跨导单元提供镜像电流源，第一开关311根据外部控制信号选择第一跨导单元的尾电流源晶体管191接于晶体管190的栅极，同时第二跨导单元的晶体管192和晶体管193的栅极接于公共地，或者选择第二跨导单元的尾电流源晶体管細2和晶体管細3接于晶体管細0的栅极，同时第一跨导单元的晶体管細1的栅极接于公共地；
[0026]实用新型的优点及显著效果:
[0027]1)本实用新型采用的切断跨导尾电流方式实现高增益和低增益切换，在高增益模式下第一跨导单元处于正常工作状态，第二跨导单元处于完全关断状态，混频器跨导级为共源结构；在低增益模式下，第一跨导单元处于完全关断状态，第二跨导单元处于正常工作状态，混频器跨导级为源级负反馈的共源结构。电路的高增益和低增益切换在偏置电流实现，避免了传统增益切换开关位于信号通路，电路射频性能受到影响的缺点。
[0028]2)在低增益情况下，通过源级负反馈的共源结构降低增益，而输出线性度不受到影响，从而实现低增益模式下高线性度的目标。
[0029]3)本实用新型电路中第一跨导单元和第二跨导单元的对应有源器件尺寸相同，实现了高低增益工作时直流工作点稳定，即在增益切换中，电路功耗恒定。
[0030]四、【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1本实用新型增益切换高线性度混频器方框图。
[0032]图2本实用新型增益切换高线性度混频器电路图。
[0033]图3仿真的本实用新型混频器高增益状态1(18压缩点和低增益状态1(18压缩点曲线。
[0034]五、具体实施方案
[0035]本实用新型电路包括:第一跨导单元、第二跨导单元、开关单元、负载单元和电源控制单元、信号端口:射频差分输入信号差分本振信号[0+/10-和差分输出中频信号15+/15-；第一跨导单元是带尾电流源的共源结构，第二跨导单元是带尾电流源的源级负反馈的共源结构，当要求混频器为高增益模式时，第一跨导单元处于工作状态，第二跨导单元处于关断状态，当要求混频器为低增益模式工作时，第一跨导单元处于关断状态，第二跨导单元处于工作状态，在混频器为高增益模式时，射频输入差分信号经第一跨导单元转变成电流信号输出至开关单元，在混频器为低增益模式时，射频输入差分信号经第二跨导单元转变成电流信号输出至开关单元；开关单元将输入差分本振信号和差分射频信号相乘，产生差分中频电流信号；负载单元将中频电流信号转化成差分中频信号输出；电流控制单元控制第一跨导单元或第二跨导单元的尾电流源工作或关断，实现混频器高增益或低增益状态工作，其中:第一跨导单元由匪03管11，13和191组成，第二跨导单元由匪03管12、14、192、193和阻抗元件23组成，开关单元由匪03管15，16，17和18组成，负载单元由阻抗元件21和22组成，电源控制单元由参考电流源II匪03管190和开关311组成。电路连接关系如下:
[0036]第一跨导单元中，匪03管11和13的源级接于匪03管191的漏极，11管的栅极接于射频信号输入口即+, 13管的栅极接于射频信号输入口即-，191的栅极接于开关的一端，191的源级接于公共地，191的电流大小由开关控制为正常工作电流和零电流两种状态；第二跨导单元中，匪03管12的源级接于匪03管192的漏极，12管的栅极接于射频信号输入口即+,匪03管14的源级接于匪03管193的漏极，14管的栅极接于射频信号输入口即-，192的栅极和193的栅极接于一起，同时共同接于开关的另一端点，192的源级和193的源级接于公共地，阻抗元件23的两端分别接于12的源级和14的源级，192和193的物理尺寸相同，192和193的沟道长度和191沟道长度相同，但192和193的沟道宽度为191沟道宽度的一半，192和193的电流大小由开关控制为正常工作电流和零电流两种状态；11，12，13和14的物理尺寸完全相同，11, 12，13和14偏置电压作用在和即-两个端口，偏置点保证在11和13，12和14正常工作时第一跨导单元或第二跨导单元的各个匪03管以及11，12,13和14工作在饱和状态；开关单元中，匪03管15的栅极接于本振[0+端，15的源级接于第一跨导单元的11漏极和第二跨导单元的12漏极，匪03管17的栅极接于本振[0-端，17的源级接于第一跨导单元的13漏极和第二跨导单元的14漏极，匪03管16的栅极接于本振[0-端，16的源级接于第一跨导单元的11漏极和第二跨导单元的12漏极，匪03管18的栅极接于本振[0+端，18的源级接于第一跨导单元的13漏极和第二跨导单元的14漏极，15和17的漏极接于中频输出端1丹，16和18的漏极接于中频输出端1？-，偏置点作用在10+和10-，保证16，17，18和19工作在饱和区；负载阻抗单元中，负载阻抗21分别接于电源乂⑶和中频输出端1？—，负载阻抗22分别接于电源和中频输出端1？-；电源控制单元中，匪03管190的源级接于公共地，190的栅极和漏极接于一起，用于给第一跨导单元或者第二跨导单元提供镜像电流源，开关311根据外部控制信号选择第一跨导单元的尾电流源191接于190的栅极或第二跨导单元的尾电流源192和193接于190的栅极，4提供稳定的直流电流源。
[0037]参考图1、2，本实用新型电路包括:第一跨导单元，第二跨导单元，开关单元3，负载单元4和电源控制单元5。
[0038]第一跨导单元中，匪03管11和13的源级接于匪03管191的漏极，11的栅极接于射频信号输入口即+,13的栅极接于射频信号输入口即-,191的栅极接于开关的一端，191的源级接于公共地，当混频器为高增益模式时，191的栅极通过电源控制单元中开关311接于190的栅极，电流源电流通过电流镜实现第一跨导单元处于正常工作状态；当要求混频器工作在低增益模式时，191的栅极接于公共地，191处于关断状态，第一跨导单元关断；第二跨导单元中，匪03管12的源级接于匪03管192的漏极，12管的栅极接于射频信号输入口即+,匪03管14的源级接于匪03管193的漏极，14管的栅极接于射频信号输入口即-，192的栅极和193的栅极接于一起，同时共同接于开关的另一端点，192的源级和193的源级接于公共地，阻抗元件23的两端分别接于12的源级和14的源级，当混频器为低增益模式工作时，192和193的栅极通过电源控制单元中开关311接于190的栅极，电流源电流通过电流镜实现第二跨导单元处于正常工作状态；当混频
[0039]器工作在高增益模式时，192和193的栅极接于公共地，192和193处于关断状态，俞出端1？-，偏置点作用在[0+和10-，保证
尸电源似和中频输出端1？—，负载阻抗22择元中，匪03管190的源级接于公共地，190者第二跨导单元提供镜像电流源，开关311原191接于190的栅极，同时第二跨导单元:跨导单元的尾电流源192和193接于190卜共地，通过开关控制单元控制第一跨导单见:高增益时，第一跨导单元工作，第二跨导导单元工作。
23可以由电阻、电容网络，电感或者晶体管网络，电感以及晶体管组合来实现。
导单元根据外部控制信号灵活接入混频器制电流源控制单元实现第一跨导单元或第方法在低频率段实现，性能稳定，同时第一含的元件性能和低增益的元件性能相互影
【权利要求】
1.一种可切换增益的高线性度混频器电路，其特征是包括：第一跨导单元、第二跨导单元、开关单元、负载单元和电源控制单元；本混频器的射频输入信号、本振信号和中频输出信号为差分信号；其中：射频差分输入信号为RF+/RF-，差分本振信号为LO+/LO-，差分输出中频信号为IF+/IF-; 第一、二跨导单元都是带尾电流源的共源结构； 所述第一、第二跨导单元的射频差分输入信号端分别连接射频差分输入信号RF+/RF-；所述开关单元的差分本振信号输入端分别连接差分本振信号LO+/LO-;所述开关单元的差分输出中频信号端分别输出差分输出中频信号IF+/IF-;所述负载单元连接在电源VCC和差分输出中频信号端之间； 所述电源控制单元的输入端连接直流电流源；电源控制单元的输出端连接单刀双掷开关SWl的输入端，开关SWl的两个输出端分别接第一、二跨导单元的尾电流源输入端。
2.根据权利要求1所述的可切换增益的高线性度混频器电路，其特征是所述电源控制单元的结构是NMOS晶体管M90的源级接于公共地，晶体管M90的栅极和漏极接于一起，开关SWl的输入端连接晶体管M90的栅极；所述外部电源的电流自晶体管M90的栅极流入； 所述第一跨导单元由NMOS晶体管M1、M3和M91组成，晶体管Ml和晶体管M3的源级都接于晶体管M91的漏极，晶体管Ml的栅极接于射频信号输入RF+端，晶体管M3的栅极接于射频信号输入RF-端，晶体管M91的栅极接于开关SWl的第一输出端，晶体管M91的源级接于公共地； 第二跨导单元由NMOS管M2、M4、M92、M93和第三电抗元件Z3组成，晶体管M2的源级接于晶体管M92的漏极，晶体管M2的栅极接于射频信号输入RF+端，晶体管M4的源级接于晶体管M93的漏极，晶体管M4的栅极接于射频信号输入RF-端，晶体管M92的栅极和晶体管M93的栅极都接于开关SWl的第二输出端，晶体管M92的源级和晶体管M93的源级接于公共地，第三电抗元件Z3的两端分别接于晶体管M2的源级和晶体管M4的源级； 所述开关单元包括NMOS晶体管M5、M6、M7和M8 ;晶体管M5的栅极接于本振信号LO+端，晶体管M5的源级接于晶体管Ml漏极和晶体管M2漏极，晶体管M7的栅极接于本振信号LO-端，晶体管M7的源级接于晶体管M3漏极和晶体管M4漏极，晶体管M6的栅极接于本振信号LO-端，晶体管M6的源级接于晶体管Ml漏极和晶体管M2漏极，晶体管M8的栅极接于本振信号LO+端，晶体管M8的源级接于晶体管M3漏极和晶体管M4漏极，晶体管M5的漏极和晶体管M7的漏极接于输出中频IF+端，晶体管M6的漏极和晶体管M8的漏极接于输出中频IF-端； 偏置点作用在本振信号LO+和LO-端，保证晶体管M5、M6、M7和M8工作在饱和区； 所述负载阻抗单元包括第一、二负载阻抗Zl和Z2;第一负载阻抗Zl分别接于电源VCC和输出中频信号IF+端，第二负载阻抗Z2分别接于电源VCC和输出中频信号IF-端。
3.根据其要求2所述可切换增益的高线性度混频器电路，其特征是所述的第一、二中频输出级阻抗Zl和Z2是由电阻、电感、电容或晶体管实现；或者是由电阻、电感、电容或晶体管中的两个或多个的组合。
4.根据其要求2所述可切换增益的高线性度混频器电路，其特征是所述第三电抗元件在Z3是电阻、电感、电容或晶体管；或者是电阻、电感、电容或晶体管中的两个或多个组合实现。
【文档编号】H03D7/16GK203632619SQ201320666827
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】叶松, 沈剑均, 刘宝宏 申请人:江苏博纳雨田通信电子有限公司