专利名称：无源混频器的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路领域，具体而言，涉及一种无源混频器。
背景技术：
混频器是半导体集成电路中的重要模块。
一般混频器由某 一特
定频率的本振(Local Oscillation )信号驱动，通过输入信号与本振 信号相乘，产生包含输入信号频率与本振信号一次谐波频率和本振 信号高次谐波频率之和，以及输入信号频率与本振信号一次谐波频 率和本振信号高次谐波频率之差的频率分量的输出信号。通常只有 输入信号与本振一次谐波(我们称之为基波)相组合的频率分量是 我们想要的有用信号，其他高次谐波分量属于谐波干扰。由于谐波 干扰的存在，混频器在将有用信号变频的同时，也会将那些落在本 振谐波分量变频范围内的干扰信号叠加到有用信号上，从而恶化输 出信号质量。因此在混频器设计中谐波干扰抑制是一个重要课题。
模拟集成电路中常用的混频器形式包括有源混频器和无源混 频器。无源混频器相比于有源混频器具有结构简单，线性度高，噪 声特性好等优点。随着半导体工艺向深亚樣吏米级发展，无源混频器 的优势更加明显，因此得到越来越普遍的应用。
图1示出了传统差分无源混频器结构图，它由l俞入电阻、开关 转换电^各和电流-电压转换器组成。其中车lr入电阻由Rl、 R2组成， 连接混频器输入端与开关转换电路；开关转换电^各由NMOS晶体管Ml 、 M2、 M3和M4纟且成。其中Ml和M2、 M3和M4的源才及;f皮ot匕 连4妾，M1和M3、 M2禾口 M4的漏才及两两才目连，纟且成"吉尔伯净争" 结构；电流-电压转换器连接开关转换电路与混频器输出。工作时， 输入电压信号由混频器输入端进入，经过输入电阻转换为电流信 号，开关管Ml、 M2、 M3和M4受差分本4展4言号VLOP、 VLON 驱动，将电流信号变频到输出频率，最后由电流-电压转换器重新转 为电压信号输出。
由于无源混频器开关管Ml-M4完全工作在开/关状态，因此可 以4吏用方波本振信号驱动。采用方波本4展信号可以简化本振驱动电 ^各的"i殳计，在深亚孩t米工艺i殳计中具有优势。
图2示出了图1中混频器转换增益为1时的时域转换波形图。 不失一般性地，假设图1中混频器的转换增益为1，则其时域转换 波形如图2所示。图2中虚线表示理想正弦转:換波形，实线表示方 波本振驱动下的实际转换波形。
图3示出了图2经拉普拉斯变换得到的转换增益在频域的波形 图。在图3中，传统无源混频器在本振基波转换增益之外存在奇次 谐波转换增益。 一般靠近本振基频的谐波成分对于系统的影响最为 显著，因此我们通常只关心三倍、五倍谐波千扰。由计算可知，图 1所示传统无源混频器基波转换增益-0.91dB,三倍、五倍谐波转换 增益分别为-10.45dB、 -14.89dB。由于i皆波转4灸增益同基波转才灸增 益非常接近，当谐波转换频带内存在强的干扰信号时，输出有用信 号很可能被谐波干扰信号所淹没，致使系统无法工作。
在实现本发明过程中，发明人发现现有4支术中无源混频器存在 谐波干扰过大的问题，导致输出有用信号很可能被谐波干扰信号所 淹没，致4吏系统无法工作。
发明内容
本发明旨在提供一种无源混频器，能够解决现有技术中无源混 频器存在谐波干扰过大，导致输出有用信号很可能被谐波干扰信号
所;奄:没，至丈〗吏系统无法工作的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种无源混频器，包括输入电 阻电路，其包括串联的第一电阻和第二电阻、以及开关管，其中， 开关管的源极和漏极分别跨接在第 一 电阻的两端，开关管的栅极接 入本振信号VLOO，其源极接入电压信号VIN;开关转换电路，用 于把由输入电阻电路在VLOO控制下转换VIN所流出的电流信号 变频到输出频率上；电流-电压转换电路，用于将变频后的电流信号 转换为电压信号输出。
上述实施例通过在输入电阻支路中采用开关管，可以有效的消 除谐波干扰，克服了现有技术中无源混频器存在谐波千扰过大，导 致输出有用信号很可能被谐波干扰信号所淹没，致使系统无法工作 的问题。
此处所说明的附图用来^是供对本发明的进一步理解，构成本申 请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并 不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1示出了传统差分无源混频器结构图2示出了图1中混频器转换增益为1时的时域转换波形图3示出了图2经拉普拉斯变换得到的转换增益在频域的波形
7图4示出了根据本发明的一个实施例的无源混频器结构图5示出了根据本发明的一个实施例的无源混频器结构图6示出了 ^^艮据本发明的 一个实施例的无源混频器结构图7示出了根据本发明的一个实施例的本振信号VLOP、本振 信号VLON、本振信号VLOPO和本振信号VLONO的波形图8示出了根据图7中本振信号驱动的混频器时域转换波形
图9示出了图8中波形经拉普拉斯变换得到的频域转换波形图。
具体实施例方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细"i兌明本发明。
图4示出了根据本发明的一个实施例的无源混频器，包括
输入电阻电路，其包括串联的第一电阻和第二电阻、以及开关 管，其中，开关管的源极和漏极分别跨接在第一电阻的两端，开关 管的栅极接入本振信号VLOO，其源极接入电压信号VIN;
开关转换电路，用于把由输入电阻电路在VLOO控制下转换 VIN所流出的电流信号变频到丰叙出频率上；
电流-电压转换电路，用于将变频后的电流信号转换为电压信号 输出。上述实施例通过在4俞入电阻支路中采用开关管，可以有-文的消 除谐波干扰，克服了现有技术中无源混频器存在谐波干扰过大，导 致输出有用信号很可能被谐波干扰信号所淹没，致使系统无法工作 的问题。
优选地，VLOO是差分信号，包括VLOPO和VLONO; VIN 是差分信号，包括VINP和VINN;输出的电压信号是差分信号， 包括VOUTP和VOUTN，差分信号对外部电》兹干护C具有较好的免 疫力，4交适合本实施例。
图5示出了才艮据本发明的一个实施例的无源混频器，在图5中， 输入电阻电路包括第 一输入电阻支路和第二输入电阻支路，第 一 电 阻支3各包才舌串l关的第一电阻R3和第二电阻Rl、以及开关管M5， 其中，开关管M5的源极和漏极分别跨接在第一电阻R3的两端， 开关管M5的栅极接入本振信号VLOPO，其源极接入电压信号 VINP;第二电阻支路包括串联的第一电阻R4和第二电阻R2、以 及开关管M6,其中，开关管M6的源才及和漏4及分别^,^娄在第一电 阻R4的两端，开关管M6的4册极接入本振信号VLONO,其源极接 入电压4言号VINN。
优选地，开关转换电路是差分电路，差分电路的抗干扰能力较 强，4交适合本实施例。
优选地，开关转换电路包括差分连接的共源极开关管对M1和 M2与共源才及开关管只于M3和M4,其中，开关管M1和开关管M2 的栅极分别接入本振信号VLOP和本振信号VLON,开关管M4和 开关管M3的栅极分别接入本振信号VLOP和本振信号VLON;电 阻R1的一端与开关管对Ml和M2的共源纟及相连4妄，电阻R2的一 端与开关管对M3和M4的共源才及相连接，用于将由lt入电阻电^各 流出的电流4言号变频到出频率上。优选地，电流-电压转换电路是差分电路，差分电路的抗干扰能 力较强，较适合本实施例。
图6示出了4艮据本发明的一个实施例的无源混频器结构图，在 图6中，电流-电压转换电路包括电流-电压转换器，其中，电流-电 压转换器包括电阻R5、电阻R6和差分运方丈OPA,电阻R5和电阻 R6分别连接差分运放OPA的输入和输出，组成闭环反馈结构，实 现电流-电压转换功能，用于将变频后的电流信号转变为电压信号输 出。
优选地，开关管Ml和开关管M4的漏纟及分别连4妄差分运力文OPA
的丰lr入端。
优选地，开关管M5与开关管M6是NMOS管，NMOS管噪声 系数较小，转换速度较快，较适合本实施例。
优选地，电阻R1和电阻R2的电阻值分别为R欧姆，电阻R3 和电阻R4的电阻值分别为(V5-l ) R欧姆。
图7示出了根据本发明的一个实施例的本振信号VLOP、本振 信号VLON、本振信号VLOPO和本振信号VLONO的波形图。在 图7中0-8时间间隔为一个周期。本实施例中混频器由本振信号 VLOP、本振信号VLON、本振信号VLOPO和本振信号VLONO 驱动。
图8示出了#4居图7中本振信号驱动的混频器时域转换波形图。
图9示出了图8中波形经拉普拉斯变换得到的频域转换波形 图。由图9可见，上述实施例中无源混频器基波转换增益为-0.06dB,较图1所示传统混频器有少许提高，而三倍、五倍谐波转换增益较 传统混频器显著降^f氐，理i仑上为无穷小。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或 各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算 装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们 可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储
在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成 电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模 块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种无源混频器，其特征在于，包括输入电阻电路，其包括串联的第一电阻和第二电阻、以及开关管，其中，所述开关管的源极和漏极分别跨接在所述第一电阻的两端，所述开关管的栅极接入本振信号VLOO，其源极接入电压信号VIN；开关转换电路，用于把由所述输入电阻电路在VLOO控制下转换VIN所流出的电流信号变频到输出频率上；电流-电压转换电路，用于将变频后的所述电流信号转换为电压信号输出。
2. 根据权利要求1所述的无源混频器，其特征在于，VLOO是差 分信号，包括VLOPO和VLONO; VIN是差分信号，包括 VINP和VINN;输出的电压信号是差分信号，包括VOUTP 和VOUTN。
3. 根据权利要求2所述的无源混频器，其特征在于，所述输入电 阻电路包括第 一输入电阻支路和第二输入电阻支路，所述第一电阻支路，包括串联的第一电阻R3和第二电阻 Rl、以及开关管M5，其中，所述开关管M5的源才及和漏才及分 别跨接在所述第一电阻R3的两端，所述开关管M5的栅极接 入本振信号VLOPO,其源极接入电压信号VINP;所述第二电阻支i 各，包括串联的第一电阻R4和第二电阻 R2、以及开关管M6，其中，所述开关管M6的源4及和漏才及分 别^争接在所述第 一电阻R4的两端，所述开关管M6的栅极接 入本振信号VLONO，其源极接入电压信号VINN。
4. 根据权利要求1所述的无源混频器，其特征在于，所述开关转 换电路是差分电路。
5. 根据权利要求4所述的无源混频器，其特征在于，所述开关转 换电路包括差分连接的共源极开关管对M1和M2与共源极开 关管只于M3和M4,其中开关管Ml和开关管M2的栅极分别接入本振信号VLOP 和本振信号VLON,开关管M4和开关管M3的栅极分别接入 本振信号VLOP和本振信号VLON;所述电阻R1的一端与户斤述开关管^j"Ml和M2的共源才及 相连4妄，所述电阻R2的一端与所述开关管^"M3和M4的共 源才及相连4妄。
6. 根据权利要求5所述的无源混频器，其特征在于，所述电流-电压转换电路是差分电路。
7. 根据权利要求6所述的无源混频器，其特征在于，所述电流-电压转换电路包括电流-电压转换器，其中所述电流-电压转换器包括电阻R5、电阻R6和差分运方文 OPA，电阻R5和电阻R6分别连4妄所述差分运力文OPA的llr入和车lr出。
8. 根据权利要求7所述的无源混频器，其特征在于，所述开关管 Ml和开关管M4的漏极分别连4妄所述差分运》文OPA的输入 端。
9. 根据权利要求1所述的无源混频器，其特征在于，所述开关管 是NMOS管。
10. 根据权利要求1所述的无源混频器，其特征在于，所述第一电 阻的电阻^直为R欧姆，所述第二电阻的电阻^直为(^-l)R欧姆。
全文摘要
本发明公开了一种无源混频器，包括输入电阻电路，其包括串联的第一电阻和第二电阻、以及开关管，其中，开关管的源极和漏极分别跨接在第一电阻的两端，开关管的栅极接入本振信号VLOO，其源极接入电压信号VIN；开关转换电路，用于把由输入电阻电路在VLOO控制下转换VIN所流出的电流信号变频到输出频率上；电流-电压转换电路，用于将变频后的电流信号转换为电压信号输出。通过在输入电阻支路中采用开关管，可以有效的消除谐波干扰，克服了现有技术中无源混频器存在谐波干扰过大，导致输出有用信号很可能被谐波干扰信号所淹没，致使系统无法工作的问题。
文档编号H03D7/00GK101483408SQ200910077600
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者王文申, 马欣龙 申请人:北京朗波芯微技术有限公司