技术领域：本发明涉及Gilbert正交混频器技术领域，具体讲是一种适用于各类外差式无线电收发机射频电路的增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路。
背景技术：
：随着以手持式设备为代表的消费电子产品对体积、成本需求日趋紧迫，SiCMOS工艺越来越多地用于射频集成电路设计。采用CMOS工艺设计射频收发前端的基本电路单元，如：低噪声放大器、混频器、中频放大器、可变增益放大器等，其等效电压增益一般可以表示为：G＝A·gm_eff·ZL其中，A为与电路类型相关的系数，如放大器电路中A一般为1，Gilbert混频器电路中A一般为2/π；gm_eff为电路等效跨导；ZL为等效负载阻抗。在CMOSRF电路设计中，MOS管过驱动电压VGS-VT一般小于200mV，工作状态接近弱反型区，此时电路的等效跨导gm_eff随着工作温度的升高而降低，与工作温度近似成反比。另外，负载阻抗若取电阻负载RL，RFCMOS工艺中通常采用多晶硅电阻，其温度系数可能高达3000ppm/℃以上，在-55～+85℃工作温度范围内其阻值可能变化±20％以上。基于上述原因，电路的等效跨导gm_eff和等效负载电阻RL都随温度升高而降低，因此电路增益G随着工作温度的升高而降低。电子设备中射频前端电路一般都是由多个基本电路单元级联而成，这就使得整个接收前端电路的增益随温度起伏很大(一般在4dB以上)，进而影响整个无线收发系统的性能。常规电路设计中解决这一问题的办法主要有以下两类：第一类是对于电路的跨导单元采用恒跨导结构，即对电路中起放大作用的MOS管采用特殊设计的偏置电路，使其等效跨导几乎不随温度变化而改变；同时，对于负载电阻RL，根据CMOS工艺中多晶硅电阻的温度系数与掺杂浓度相关的特点，设计选取随温度变化阻值起伏很小的多晶硅电阻。这种方法主要存在以下几个问题：1、恒跨导结构中的偏置电路设计较为复杂，通常需要启动电路，电路失配等因素会影响跨导保持效果；2、偏置电路会引入额外的噪声，不利于射频集成电路低噪声设计要求；偏置电路会消耗额外的工作电流，不利于低功耗设计要求。3、横跨到结构电路工作电流一般随温度升高而增加，要设计增益随温度正斜率变化的电路，宽温工作时工作电流可能变化很大。另一类解决增益随温度起伏变化的方法是根据等效跨导gm_eff随温度增加而减小的特点，设计中选用随温度增加而增加的负载电阻RL进行补偿，从而使电路增益宽温工作条件下保持稳定。这种方法设计简单，不会引入额外的噪声，不消耗额外的功耗，然而其局限性在于：为了补偿高温时跨导减小所带来的增益损失，RL采用正温度系数电阻，高温时，其阻值通常增加20％左右，使得高温时电路的工作带宽降低；另外，这种补偿方式难以实现增益随温度正斜率变化。
技术实现要素：
：本发明的目的是针对CMOS射频收发前端电路增益随温度升高而降低这一问题，客服常规方法所带来的补偿电路复杂、噪声性能恶化、功耗增加、影响电路工作带宽等不足之处，在Gilbert正交混频器基础上，提出了一种温度自适应源级负反馈技术，设计了一种电路结构简单，不影响电路的噪声性能，补偿电路消耗的功耗很小，能在宽温工作范围内实现增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，适应于各类外差式无线电收发机射频电路，在宽温工作时可对收发前端系统进行增益补偿。本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，它包括基于Gilbert单元的正交混频器电路主体结构，其中，CMOS正交混频器电路还包括开关控制负反馈电路和温度自适应控制电路，开关控制负反馈电路与正交混频器电路主体结构连接，温度自适应控制电路与开关控制负反馈电路连接。本发明所述的一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，其中，开关控制负反馈电路包括多晶硅电阻R1、多晶硅电阻R2、多晶硅电阻R3、多晶硅电阻R4、MOS开关M1、MOS开关M2、MOS开关M3以及MOS开关M4，多晶硅电阻R1、多晶硅电阻R2、多晶硅电阻R3以及多晶硅电阻R4依次串行连接，MOS开关M1的漏极和源极分别与多晶硅电阻R1左右两端连接，MOS开关M2的漏极和源极分别与多晶硅电阻R2左右两端连接，MOS开关M3的漏极和源极分别与多晶硅电阻R3左右两端连接，MOS开关M4的漏极和源极分别与多晶硅电阻R4左右两端连接，MOS开关M1的栅极、MOS开关M2的栅极、MOS开关M3的栅极以及MOS开关M4的栅极均与温度自适应控制电路连接。本发明所述的一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，其中，温度自适应控制电路包括第一误差放大器、第二误差放大器、第三误差放大器以及第四误差放大器，第一误差放大器与MOS开关M1的栅极连接，第二误差放大器与MOS开关M2的栅极连接，第三误差放大器与MOS开关M3的栅极连接，第四误差放大器与MOS开关M4的栅极连接。本发明所述的一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，其中，第一误差放大器包括MOS开关M1_1、MOS开关M2_1、MOS开关M3_1、MOS开关M4_1、MOS开关M5_1、MOS开关M6_1、电阻R6_1、电阻R7_1、双极晶体管Q1_1、电流源PA1_1以及电流源PA2_1，MOS开关M3_1的源极、MOS开关M4_1的源极、电流源PA1_1的一端、电流源PA2_1的一端以及电阻R6_1的一端均接电源，MOS开关M3_1的栅极、MOS开关M4_1的栅极、MOS开关M3_1的漏极以及MOS开关M1_1的漏极连接在一起，MOS开关M4_1的漏极与MOS开关M2_1的漏极同时与MOS开关M1的栅极连接，电阻R7_1的一端接地，电阻R7_1的另一端和电阻R6_1的另一端同时与MOS开关M1_1的栅极连接，MOS开关M1_1的源极和MOS开关M2_1的源极同时与MOS开关M5_1的漏极连接，MOS开关M2_1的栅极和电流源PA2_1的另一端同时与双极晶体管Q1_1的源级连接，双极晶体管Q1_1的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_1的源极和MOS开关M6_1的源极均接地，MOS开关M5_1的栅极和MOS开关M6_1的栅极连接，电流源PA1_1的另一端与MOS开关M6_1的漏极连接。本发明所述的一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，其中，第二误差放大器包括MOS开关M1_2、MOS开关M2_2、MOS开关M3_2、MOS开关M4_2、MOS开关M5_2、MOS开关M6_2、电阻R6_2、电阻R7_2、双极晶体管Q1_2、电流源PA1_2以及电流源PA2_2，MOS开关M3_2的源极、MOS开关M4_2的源极、电流源PA1_2的一端、电流源PA2_2的一端以及电阻R6_2的一端均接电源，MOS开关M3_2的栅极、MOS开关M4_2的栅极、MOS开关M3_2的漏极以及MOS开关M1_2的漏极连接在一起，MOS开关M4_2的漏极与MOS开关M2_2的漏极同时与MOS开关M2的栅极连接，电阻R7_2的一端接地，电阻R7_2的另一端和电阻R6_2的另一端同时与MOS开关M1_2的栅极连接，MOS开关M1_2的源极和MOS开关M2_2的源极同时与MOS开关M5_2的漏极连接，MOS开关M2_2的栅极和电流源PA2_2的另一端同时与双极晶体管Q1_2的源级连接，双极晶体管Q1_2的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_2的源极和MOS开关M6_2的源极均接地，MOS开关M5_2的栅极和MOS开关M6_2的栅极连接，电流源PA1_2的另一端与MOS开关M6_2的漏极连接。本发明所述的一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，其中，第三误差放大器包括MOS开关M1_3、MOS开关M2_3、MOS开关M3_3、MOS开关M4_3、MOS开关M5_3、MOS开关M6_3、电阻R6_3、电阻R7_3、双极晶体管Q1_3、电流源PA1_3以及电流源PA2_3，MOS开关M3_3的源极、MOS开关M4_3的源极、电流源PA1_3的一端、电流源PA2_3的一端以及电阻R6_3的一端均接电源，MOS开关M3_3的栅极、MOS开关M4_3的栅极、MOS开关M3_3的漏极以及MOS开关M1_3的漏极连接在一起，MOS开关M4_3的漏极与MOS开关M2_3的漏极同时与MOS开关M3的栅极连接，电阻R7_3的一端接地，电阻R7_3的另一端和电阻R6_3的另一端同时与MOS开关M1_3的栅极连接，MOS开关M1_3的源极和MOS开关M2_3的源极同时与MOS开关M5_3的漏极连接，MOS开关M2_3的栅极和电流源PA2_3的另一端同时与双极晶体管Q1_3的源级连接，双极晶体管Q1_3的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_3的源极和MOS开关M6_3的源极均接地，MOS开关M5_3的栅极和MOS开关M6_3的栅极连接，电流源PA1_3的另一端与MOS开关M6_3的漏极连接。本发明所述的一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路，其中，第四误差放大器包括MOS开关M1_4、MOS开关M2_4、MOS开关M3_4、MOS开关M4_4、MOS开关M5_4、MOS开关M6_4、电阻R6_4、电阻R7_4、双极晶体管Q1_4、电流源PA1_4以及电流源PA2_4，MOS开关M3_4的源极、MOS开关M4_4的源极、电流源PA1_4的一端、电流源PA2_4的一端以及电阻R6_4的一端均接电源，MOS开关M3_4的栅极、MOS开关M4_4的栅极、MOS开关M3_4的漏极以及MOS开关M1_4的漏极连接在一起，MOS开关M4_4的漏极与MOS开关M2_4的漏极同时与MOS开关M4的栅极连接，电阻R7_4的一端接地，电阻R7_4的另一端和电阻R6_4的另一端同时与MOS开关M1_4的栅极连接，MOS开关M1_4的源极和MOS开关M2_4的源极同时与MOS开关M5_4的漏极连接，MOS开关M2_4的栅极和电流源PA2_4的另一端同时与双极晶体管Q1_4的源级连接，双极晶体管Q1_4的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_4的源极和MOS开关M6_4的源极均接地，MOS开关M5_4的栅极和MOS开关M6_4的栅极连接，电流源PA1_4的另一端与MOS开关M6_4的漏极连接。采用以上结构后，本发明的有益效果是：1、电路结构简单。本发明采用的基于温度自适应源级负反馈技术的正交混频器电路结构，跨导单元仅需简单的电压偏置，没有复杂的偏置电路。2、不影响电路的噪声性能。本发明所设计的增益控制电路没有恶化电路的噪声性能，满足无线收发机射频前端对低噪声的要求。3、补偿电路消耗的功耗很小。本发明提出的补偿电路为结构简单的模拟电路，不需要消耗过多的电路功耗。4、能在宽温工作范围内实现增益随温度正斜率变化。本发明所设计的正交混频器在-55～+85℃工作温度范围内，增益随温度升高单调增加，能有效补偿射频系统中其它电路因工作温度升高而增益降低问题；而常规电路设计中，增益随温度升高一般单调降低。附图说明：图1是本发明一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路的电路结构图；图2是本发明中开关控制负反馈电路与温度自适应控制电路连接在一起时的电路结构图；图3是本发明中开关控制负反馈电路A、B两端等效电阻随温度变化仿真结果；图4是采用本发明设计方案的正交混频器，在工作温度为-55℃、25℃、85℃时转换增益仿真结果；图5是采用本发明的设计方案与传统设计方案的正交混频器，在-55～+85℃工作温度范围内转换增益随温度变化仿真结果对比。具体实施方式：下面结合附图和具体实施方式对本发明一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路作进一步详细说明：如图1所示，本发明一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路包括基于Gilbert单元的正交混频器电路主体结构、开关控制负反馈电路1和温度自适应控制电路2。如图1和图2所示，本发明中的开关控制负反馈电路1包括多晶硅电阻R1、多晶硅电阻R2、多晶硅电阻R3、多晶硅电阻R4、MOS开关M1、MOS开关M2、MOS开关M3以及MOS开关M4。多晶硅电阻R1、多晶硅电阻R2、多晶硅电阻R3以及多晶硅电阻R4依次串行连接。MOS开关M1的漏极和源极分别与多晶硅电阻R1左右两端连接，MOS开关M2的漏极和源极分别与多晶硅电阻R2左右两端连接，MOS开关M3的漏极和源极分别与多晶硅电阻R3左右两端连接，MOS开关M4的漏极和源极分别与多晶硅电阻R4左右两端连接。开关控制负反馈电路1连接在基于Gilbert单元的正交混频器电路主体结构的跨导级晶体管源级之间。温度自适应控制电路2包括第一误差放大器3、第二误差放大器4、第三误差放大器5以及第四误差放大器6。如图1和图2所示，第一误差放大器3包括MOS开关M1_1、MOS开关M2_1、MOS开关M3_1、MOS开关M4_1、MOS开关M5_1、MOS开关M6_1、电阻R6_1、电阻R7_1、双极晶体管Q1_1、电流源PA1_1以及电流源PA2_1。MOS开关M3_1的源极、MOS开关M4_1的源极、电流源PA1_1的一端、电流源PA2_1的一端以及电阻R6_1的一端均接电源，MOS开关M3_1的栅极、MOS开关M4_1的栅极、MOS开关M3_1的漏极以及MOS开关M1_1的漏极连接在一起，MOS开关M4_1的漏极与MOS开关M2_1的漏极同时与MOS开关M1的栅极连接，电阻R7_1的一端接地，电阻R7_1的另一端和电阻R6_1的另一端同时与MOS开关M1_1的栅极连接，MOS开关M1_1的源极和MOS开关M2_1的源极同时与MOS开关M5_1的漏极连接，MOS开关M2_1的栅极和电流源PA2_1的另一端同时与双极晶体管Q1_1的源级连接，双极晶体管Q1_1的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_1的源极和MOS开关M6_1的源极均接地，MOS开关M5_1的栅极和MOS开关M6_1的栅极连接，电流源PA1_1的另一端与MOS开关M6_1的漏极连接。第二误差放大器4包括MOS开关M1_2、MOS开关M2_2、MOS开关M3_2、MOS开关M4_2、MOS开关M5_2、MOS开关M6_2、电阻R6_2、电阻R7_2、双极晶体管Q1_2、电流源PA1_2以及电流源PA2_2。MOS开关M3_2的源极、MOS开关M4_2的源极、电流源PA1_2的一端、电流源PA2_2的一端以及电阻R6_2的一端均接电源，MOS开关M3_2的栅极、MOS开关M4_2的栅极、MOS开关M3_2的漏极以及MOS开关M1_2的漏极连接在一起，MOS开关M4_2的漏极与MOS开关M2_2的漏极同时与MOS开关M2的栅极连接，电阻R7_2的一端接地，电阻R7_2的另一端和电阻R6_2的另一端同时与MOS开关M1_2的栅极连接，MOS开关M1_2的源极和MOS开关M2_2的源极同时与MOS开关M5_2的漏极连接，MOS开关M2_2的栅极和电流源PA2_2的另一端同时与双极晶体管Q1_2的源级连接，双极晶体管Q1_2的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_2的源极和MOS开关M6_2的源极均接地，MOS开关M5_2的栅极和MOS开关M6_2的栅极连接，电流源PA1_2的另一端与MOS开关M6_2的漏极连接。第三误差放大器5包括MOS开关M1_3、MOS开关M2_3、MOS开关M3_3、MOS开关M4_3、MOS开关M5_3、MOS开关M6_3、电阻R6_3、电阻R7_3、双极晶体管Q1_3、电流源PA1_3以及电流源PA2_3。MOS开关M3_3的源极、MOS开关M4_3的源极、电流源PA1_3的一端、电流源PA2_3的一端以及电阻R6_3的一端均接电源，MOS开关M3_3的栅极、MOS开关M4_3的栅极、MOS开关M3_3的漏极以及MOS开关M1_3的漏极连接在一起，MOS开关M4_3的漏极与MOS开关M2_3的漏极同时与MOS开关M3的栅极连接，电阻R7_3的一端接地，电阻R7_3的另一端和电阻R6_3的另一端同时与MOS开关M1_3的栅极连接，MOS开关M1_3的源极和MOS开关M2_3的源极同时与MOS开关M5_3的漏极连接，MOS开关M2_3的栅极和电流源PA2_3的另一端同时与双极晶体管Q1_3的源级连接，双极晶体管Q1_3的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_3的源极和MOS开关M6_3的源极均接地，MOS开关M5_3的栅极和MOS开关M6_3的栅极连接，电流源PA1_3的另一端与MOS开关M6_3的漏极连接。第四误差放大器6包括MOS开关M1_4、MOS开关M2_4、MOS开关M3_4、MOS开关M4_4、MOS开关M5_4、MOS开关M6_4、电阻R6_4、电阻R7_4、双极晶体管Q1_4、电流源PA1_4以及电流源PA2_4。MOS开关M3_4的源极、MOS开关M4_4的源极、电流源PA1_4的一端、电流源PA2_4的一端以及电阻R6_4的一端均接电源，MOS开关M3_4的栅极、MOS开关M4_4的栅极、MOS开关M3_4的漏极以及MOS开关M1_4的漏极连接在一起，MOS开关M4_4的漏极与MOS开关M2_4的漏极同时与MOS开关M4的栅极连接，电阻R7_4的一端接地，电阻R7_4的另一端和电阻R6_4的另一端同时与MOS开关M1_4的栅极连接，MOS开关M1_4的源极和MOS开关M2_4的源极同时与MOS开关M5_4的漏极连接，MOS开关M2_4的栅极和电流源PA2_4的另一端同时与双极晶体管Q1_4的源级连接，双极晶体管Q1_4的集电极和基极同时接地，MOS开关M5_4的源极和MOS开关M6_4的源极均接地，MOS开关M5_4的栅极和MOS开关M6_4的栅极连接，电流源PA1_4的另一端与MOS开关M6_4的漏极连接。由于本发明一种增益随温度正斜率变化的CMOS正交混频器电路中的基于Gilbert单元的正交混频器电路主体结构是现有技术，即本发明是在基于Gilbert单元的正交混频器电路主体结构的基础上增加了开关控制负反馈电路1和温度自适应控制电路2，因此基于Gilbert单元的正交混频器电路主体结构的具体结构不在此赘述。本发明的工作原理详述如下：本发明中的误差放大器根据双极晶体管基极-源级结电压Vbe随温度升高单调下降的变化特性，实时采样片上温度信息，对Vbe和参考电压进行比较，利用其输出控制开关控制负反馈电路中的MOS开关的通断，改变A点和B点之间等效电阻的大小，从而改变负反馈的大小，达到实时调整正交混频器增益的目的；四个误差放大器设置不同的误差电压，使MOS开关随着温度的升高在不同的温度阈值下导通，使得A点和B点之间等效电阻随着温度的升高而减小。图2中A、B之间的等效电阻可以表示为：RAB_eff＝R1||RSW1+R2||RSW2+R3||RSW3+R4||RSW4其中，RSW1、RSW2、RSW3、RSW4为MOS开关M1、M2、M3、M4的等效开关阻抗。当工作温度升高时，MOS开关M1、M2、M3、M4在不同的温度阈值下导通，从而使得A点和B点之间等效电阻随着温度的升高而减小，负反馈作用随着温度的升高而降低，于是正交混频器的增益随着温度的升高而增大。图3是本发明提出的开关控制负反馈电路A、B两端等效电阻随温度变化仿真结果，随着工作温度的升高，A点和B点之间的等效电阻逐渐降低，从而使负反馈左右降低电路转换增益升高。图4是采用本发明设计方案的正交混频器在工作温度为-55℃、25℃、85℃时转换增益仿真结果，可以看出在射频工作频率为1-4GHz、中频频率为500MHz时，低温-55℃转换增益最低，85℃时转换增益最高。图5是采用本发明的设计方案与传统设计方案的正交混频器，在-55～+85℃工作温度范围内转换增益随温度变化仿真结果对比。可以看出，在常规设计中的正交混频器转换增益随温度升高而降低；保持工作电流、偏置电压等设计指标不变的情况下，本发明设计的正交混频器增益随着温度的升高而单调升高，即随温度呈正斜率变化，能有效补偿射频系统中其它电路因工作温度升高而引起的增益下降。以上所述的实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。