高线性度全平衡混频器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及电子电路领域，具体地，设及一种高线性度全平衡混频器。
【背景技术】
[0002] 混频器是射频电路中非常重要的部分，其作用是实现信号载波的变化，产生不同 于输入信号频率的新频率分量。在接收机系统中，混频器把射频信号下变频为中频信号，W 便后续电路处理;在发射机系统中，混频器把中频信号上变频为射频信号，经功率放大器放 大后，由天线发射出去。混频器性能的好坏将直接影响射频前端电路的整体性能。
[0003] 混频器核屯、的工作原理是将两个输入信号在时域相乘，然后输出运两个信号频率 之和或差实现频率转换的目的，其实质相当于一个乘法器，如图1所示：
[0004] 假设输入端A、B分别为信号Acos( COit)，Bcos( ?2t)，则混频器的输出信号为：
(1)
[0006] 两者相乘的结果包含频率相加和相减，也就是通常说的上变频和下变频。针对不 同的应用(升/降频），可W取出有用的信号，同时用滤波器去除另一个信号。
[0007] 然而实际上混频器是非线性器件，并不能做到理想的乘法器，输出会产生谐波失 真，非线性系统的模型可近似等效为：
[000引 y(t) * aix(t)+a2x2(t)+a3x3(t) (2)
[0009] 如果一个正弦信号作用于一个非线性系统，输出一般将包含输入信号频率的整数 倍频，
[0010] 式(2)中，如果x(t)=Acos(?t)，那么
[0012] 如果有两个频率《1，《2信号加到混频器的输入端，输出往往包含不属于输入信号 频率谐波的部分，而是两者谐波的组合，运种现象就叫做交调。假设x(t) =AiCOS(COit) + A2COS ( CO 2t )，将此式代入式(2)中，展开可W得到交调分量
[0014] 和基波频率分量：
[0016] 特别感兴趣的是在2…-CO 2和2 CO 2-…处的S阶交调乘积项（IM3)。
[0017] 图2a至图2c是混频器双声测试下的S阶交调失真的示意图，两个频率分别为CO 1 和《 2的正弦信号通过本振频率为《 LO的混频器时，输出信号经过频谱搬移后频率分别为 ?广《 L0,《厂《 LO，而在f目号两芳频率为2 ?广《厂《 LO和2 ?厂《广《 LO处出现了二阶义调乘 积项。
[0018] 交调是RF系统中一个让人讨厌的现象，如果一个弱信号和两个较强的干扰信号一 起经过=阶非线性调制，那么干扰信号会有一个交调乘积项落入到信号频带内，它将破坏 有用的信号，降低电路的性能，通常用IIP3或0IP3来表征混频器对IM3的抑制能力。混频器 的线性度直接决定接收机的动态范围。另外，随着工艺尺寸的缩短，忍片的电源电压在不断 降低，运对提高混频器的线性度提出挑战。
[0019] 现有的，基于Gi化ert单元的混频器是使用最广泛的有源双平衡混频器，其电路图 如图3所示。
[0020] 6;[化6的混频器由一个跨导输入级(15，]/[6)和换向开关对(11~]/[4)构成，跨导输入 级M5 ,M6将输入的RF电压信号转换为电流信号，然后由本振信号控制的开关Ml~M4对电流 信号进行周期性换向，相当于是射频电流信号与本振信号VW控制的单位幅度方波信号的乘 积，从而实现混频过程。Gilbed混频器具有诸多优点，如提供了很高的L0、RF、IF之间的隔 离度，提供较高的增益等。但是，从图3电路很容易看出，GHbed混频器堆叠了 S个MOS管限 制了其在低电压下工作；另外，与无源混频器相比，61化6的混频器通过跨导单元将输入电 压转化为电流，引起了跨导单元的非线性，所W会对混频器整体线性度产生影响，其线性度 不如无源混频器。 【实用新型内容】
[0021] 本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种高线性度全平衡混频器，W实现 在低电压下提高混频器线性度的优点。
[0022] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0023] 一种高线性度全平衡混频器，包括PMOS管PMUPMOS管PM2、PM0S管PM3、PM0S管PM4、 PMOS管PM5、PM0S管PM6和运放器，所述PMOS管PMl的漏极与PMOS管PM3的漏极均与输入信号 VRF+连接，所述PMOS管PMl的源极与PMOS管PM4的源极连接，所述PMOS管PM3的源极与PMOS管 PM2的源极连接，所述PMOS管PM2的漏极与PMOS管PM4的漏极均与输入信号VRF-连接，所述 PMOS管PMl的栅极和PMOS管PM2的栅极均与本振信号化0+连接，所述PMOS管PM3的栅极和 PMOS管PM4的栅极均与本振信号化0-连接，所述PMOS管PMl的源极与PMOS管PM5的源极连接， 所述PMOS管PM5的源极与运放器的反相输入端连接，所述PMOS管PM5的漏极与运放器的正向 输出端连接，所述PMOS管PM5的栅极接地，所述PMOS管PM2的源极与PMOS管PM6的源极连接， 所述PMOS管PM6的源极与运放器的同相输入端连接，所述PMOS管PM6的漏极与运放器的负向 输出端连接，所述PMOS管PM6的栅极接地，所述运放器的正向输出端和负向输出端之间连接 电容化。
[0024] 优选的，所述PMOS管PMl的衬底和源极连接在一起，所述PMOS管PM2的衬底和源极 连接在一起，PMOS管PM3的衬底和源极连接在一起，PMOS管PM4的衬底和源极连接在一起， PMOS管PM5的衬底和源极连接在一起，PMOS管PM6的衬底和源极连接在一起。
[0025] 优选的，所述PMOS管PM5和PMOS管PM6为常导通状态。
[00%]本实用新型的技术方案具有W下有益效果：
[0027] 本实用新型的技术方案，PMOS管PMl至PMOS管PM4工作在深度线性区，开关PMOS管 PM5和PMOS管PM6为常导通的PMOS管，工作在深度线性区，相当于电阻，与运放器共同构成一 个跨阻放大器。运个跨阻放大器一方面能够给混频器提供一定的转换增益，另一方面也给 PMOS管PMl至PMOS管PM4构成的混频部分提供虚地(运放的输入端），实现更高线性的混频。 从而达到低电压高线性度的目的。
[0028] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0029] 图1为理想混频器示意图；
[0030] 图2a至图2c为混频器双声测试下的S阶交调失真的示意图；
[0031] 图3为现有的Gi化ert混频器的电子电路图；
[0032] 图4为本实用新型实施例所述的高线性度全平衡混频器原理结构图；
[0033] 图5为本实用新型实施例所述的高线性度全平衡混频器的电子电路图；
[0034] 图6为Gi化ert双平衡混频器的输出信号频谱图；
[0035] 图7为本实用新型实施例所述的高线性度全平衡混频器的输出信号频谱图。
【具体实施方式】
[0036] W下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优 选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0037] 如图5所示，一种高线性度全平衡混频器，包括PMOS管PMl、PM0S管PM2、PM0S管PM3、 PMOS管PM4、PM0S管PM5、PM0S管PM6和运放器，PMOS管PMl的漏极与PMOS管PM3的漏极均与输 入信号VRF+连接，PMOS管PMl的源极与PMOS管PM4的源极连接，PMOS管PM3的源极与PMOS管 PM2的源极连接，PMOS管PM2的漏极与PMOS管PM4的漏极均与输入信号VRF-连接，PMOS管PMl 的栅极和PMOS管PM2的栅极均与本振信号化0+连接，PMOS管PM3的栅极和PMOS管PM4的栅极 均与本振信号化0-连接，PMOS管PMl的源极与PMOS管PM5的源极连接，PMOS管PM5的源极与运 放器的反相输入端连接，PMOS管PM5的漏极与运放器的正向输出端连接，PMOS管PM5的栅极 接地，PMOS管PM2的源极与PMOS管PM6的源极连接，PMOS管PM6的源极与运放器的同相输入端 连接，PMOS管PM6的漏极与运放器的负向输出端连接，PMOS管PM6的栅极接地，运放器的正向 输出端和负向输出端之间连接电容化。
[0038] 优选的，PMOS管PMl的衬底和源极连接在一起，PMOS管PM2的衬底和源极连接在一 起，PMOS管PM3的衬底和源极连接在一起，PMOS管PM4的衬底和源极连接在一起。
[0039] 优选的，PMOS 管 PMl、PM0S 管 PM2、PM0S 管 PM3 和 PMOS 管 PM4，PM0S 管 PM5 ,PMOS 管 PM6 采 用CMOS工艺制作中，均将PMOS管单独做在一个N阱中。
[0040] 优选的，PMOS管PM