一种低功耗、低噪声的混频器的制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种低功耗、低噪声的混频器，包括跨导级电路、开关级电路、负载级电路和动态电流源；所述跨导级电路中，电容一的第二端连接第一对差分开关对的两个NMOS晶体管的共源极，并通过电阻三接地；电容二的第二端连接第二对差分开关对的两个NMOS晶体管的共源极，并通过电阻四接地；所述动态电流源中，PMOS晶体管一的源极连接PMOS晶体管二的栅极和第一对差分开关对的两个NMOS晶体管的共源极；PMOS晶体管二的源极连接PMOS晶体管一的栅极和第二对差分开关对的两个NMOS晶体管的共源极。本申请通过在跨导级电路中省略NMOS晶体管，新增动态电流源，可以降低电路的整体功耗和静态功耗，还可减少电路的闪烁噪声。
【专利说明】一种低功耗、低噪声的混频器
【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种无线收发系统中的混频器。
【背景技术】
[0002] 射频（radio frequency, RF)是指频率范围在300KHz?30GHz之间的电磁波。射 频通信在广播通信、移动通信、微波通信、卫星通信、无线局域网接入、数字电视等方面得到 了广泛应用。典型的射频通信系统包括发送机和接收机两部分。
[0003] 射频接收机具有三种基本结构：超外差（super heterodyne)结构、直接变频 (direct conversion)结构、低中频（low IF)结构。
[0004] 请参阅图la，这是超外差接收机的基本结构，其典型代表为数字中频接收机。天 线接收到的射频信号首先经过射频带通滤波器（BPF，Band-Pass Filter)来滤除频带外的 干扰，然后低噪声放大器（LNA，Low Noise Amplifier)将接收到的微弱信号在引入较低噪声 的条件下进行放大，接下来镜像抑制滤波器（IRF，Image-Reject Filter)滤除镜像干扰频 率。第一混频器（Mixerl)将滤波后的信号与第一本振信号（L01，其中L0表不本地振荡器， local oscillator)进行混频，将信号从射频搬移到中频（IF, Intermediate Frequency)。 然后该中频信号通过一个中频带通滤波器进行信道滤波，再通过自动增益放大器（VGA， Variable Gain Amplifiers)进行中频放大。输出的中频信号分为I、Q两路，I路信号是同 相（in-phase)的中频信号，Q路信号是正交（quadrature)的中频信号，即Q路信号由I路 信号移相90度而成。I、Q两路中频信号分别经过两个独立的第二混频器（Mixer2)，I路中 频信号在第二混频器中与第二本振信号（L02)混频而下变频为I路基带信号，Q路中频信 号在另一个第二混频器中与移相90度的第二本振信号混频而下变频为Q路基带信号。I、Q 两路基带信号再分别经过低通滤波器（LPF，Low Pass Filter)后输出，交由后续处理。典 型的后续处理包括将I、Q两路基带信号分别交由两个模数转换器转换为数字信号，再交由 一个数字信号处理器0SP)进行解调处理。
[0005] 请参阅图lb，这是直接变频接收机的基本结构，其典型代表为零中频接收机。天线 接收到的射频信号首先经过射频带通滤波器来滤除频带外的干扰，然后低噪声放大器将接 收到的微弱信号在引入较低噪声的条件下进行放大。输出的射频信号分为I、Q两路，I路 信号是同相的射频信号，Q路信号是正交的射频信号，即Q路信号由I路信号移相90度而 成。I、Q两路射频信号分别经过两个独立的混频器，I路射频信号在混频器中与本振信号混 频而下变频为I路基带信号，Q路射频信号在另一个混频器中与移相90度的本振信号混频 而下变频为Q路基带信号。I、Q两路基带信号再分别经过低通滤波器、自动增益放大器后 输出，交由后续处理。
[0006] 请参阅图lc，这是低中频接收机的基本结构。天线接收到的射频信号首先经过射 频带通滤波器来滤除频带外的干扰，然后低噪声放大器将接收到的微弱信号在引入较低噪 声的条件下进行放大。输出的射频信号分为I、Q两路，I路信号是同相的射频信号，Q路信 号是正交的射频信号，即Q路信号由I路信号移相90度而成。I、Q两路射频信号分别经过 两个独立的第一混频器，I路射频信号在第一混频器中与第一本振信号混频而下变频为I 路低中频信号，Q路射频信号在另一个第一混频器中与移相90度的第一本振信号混频而下 变频为Q路低中频信号。I、Q两路低中频信号再分别经过低通滤波器、自动增益放大器后 输出，分别经过两个独立的第二混频器下变频为I、Q两路基带信号，再交由后续处理。
[0007] 由此可见，下变频混频器在各种类型的射频接收机中都是必不可少的。下变频混 频器用于将射频信号下变频为中频信号，或者是将射频信号下变频为基带信号，或者是将 中频信号下变频为基带信号。
[0008] 请参阅图2,混频器（mixer)是一种三端口的电子器件，包括输入端口 IN、本振 端口 L0和输出端口 OUT。混频器用来实现信号的频谱搬移，在时域上表现为输入信号 与本振信号相乘，在频域上表现为输入信号频率与本振信号频率的加法和减法。假设输 入信号为
【权利要求】
1. 一种低功耗、低噪声的混频器，包括跨导级电路、开关级电路、负载级电路；所述开 关级电路由两对差分开关对所组成；第一对差分开关对由共源极的NMOS晶体管H、NMOS晶 体管四所组成，第二对差分开关对由共源极的NMOS晶体管五、NMOS晶体管六所组成；每一 对差分开关对中的两个NMOS晶体管的栅极分别接收一对差分输入的本振信号； 其特征是，所述混频器还包括动态电流源； 所述跨导级电路包括电容一、电容二、电阻H、电阻四；电容一的第一端、电容二的第一 端分别接收一对差分输入的电压信号，电容一的第二端连接开关级电路中第一对差分开关 对的两个NMOS晶体管的共源极，并通过电阻H接地；电容二的第二端连接开关级电路中第 二对差分开关对的两个NMOS晶体管的共源极，并通过电阻四接地； 所述负载级电路由负载电阻一、负载电阻二、电阻五、电容四构成；每个负载电阻均连 接工作电压和开关级电路；电阻五和电容四均连接工作电压和动态电流源中两个PM0S晶 体管的共漏极； 所述动态电流源由共漏极的PM0S晶体管一和PM0S晶体管二构成；PM0S晶体管一的源 极连接PM0S晶体管二的栅极和开关级电路中第一对差分开关对的两个NMOS晶体管的共源 极；PM0S晶体管二的源极连接PM0S晶体管一的栅极和开关级电路中第二对差分开关对的 两个NMOS晶体管的共源极。
2. 根据权利要求1所述的低功耗、低噪声的混频器，其特征是，第一差分开关对中由正 本振信号激励的NMOS晶体管H的漏极和第二差分开关对中由负本振信号激励的NMOS晶体 管五的漏极均连接负载电阻一；第一差分开关对中由负本振信号激励的NMOS晶体管四的 漏极和第二差分开关对中由正本振信号激励的NMOS晶体管六的漏极均连接负载电阻二。
3. 根据权利要求1所述的低功耗、低噪声的混频器，其特征是，所述跨导级电路还包括 电容H，电容H连接在电容一的第二端和电容二的第二端之间。
4. 根据权利要求1所述的低功耗、低噪声的混频器，其特征是，电阻H和/或电阻四替 换为NMOS晶体管。
5. 根据权利要求1所述的低功耗、低噪声的混频器，其特征是，电阻五替换为电流源。
【文档编号】H03D7/16GK104467686SQ201410735942
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】黄颋 申请人:锐迪科微电子科技（上海）有限公司