倍频电路、倍频器、通信系统以及倍频电路排布结构的制作方法

本发明涉及通信传输领域，特别是涉及一种倍频电路、倍频器、通信系统以及倍频电路排布结构。

背景技术：

1、当前，大部分毫米波电路采用锁相环或外部输入，再通过倍频器给发射机、接收机等子系统提供毫米波本振信号。但是现目前的较低频率的锁相环或外部输入通过倍频器增频的过程中，倍频器的输出信号的功率较小。如果在输出信号后单独增加放大模块，将会极大增加电路的面积；但是直接在倍频器中设置放大的模块，又会导致倍频器中的阻抗改变，不利于倍频器以阻抗匹配的方式进行最大功率的输出。

2、基于以上原因，本发明提出了一种倍频电路、倍频器、通信系统以及倍频电路排布结构，能保证提高倍频器的输出信号的功率，同时倍频器的输出匹配良好。

3、该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种倍频电路、倍频器、通信系统以及倍频电路排布结构，用于解决现有技术中倍频器输出信号的功率不足，而在输出信号后单独增加放大模块，将会极大增加电路的面积；但是直接在倍频器中设置放大的模块，又会导致倍频器中的阻抗改变等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种倍频电路，包括：输入阻抗匹配网络、倍频模块、级间放大模块以及输出阻抗匹配网络；

3、所述输入阻抗匹配网络接收输入信号，用于对输入信号阻抗匹配得到差分的匹配信号；

4、所述倍频模块耦合接收所述匹配信号，用于对所述匹配信号的频率倍数增加，以得到具有二倍数或三倍数的倍频信号；当二倍数时，所述倍频信号为单端信号；当三倍数时，所述倍频信号为差分信号；

5、所述级间放大模块接收所述倍频信号，用于对所述倍频信号功率放大并差分输出，以及将所述级间放大模块的负载与所述倍频模块的负载得以匹配；

6、所述输出阻抗匹配网络接收所述级间放大模块的输出信号，用于对功率放大后的所述倍频信号阻抗匹配得到输出信号。

7、可选地，所述输入匹配网络包括第一线圈以及第二线圈；所述第一线圈接收输入信号；所述输入信号为单端信号或差分信号；所述第二线圈与所述第一线圈耦合，差分输出所述匹配信号。

8、可选地，所述倍频模块包括一对第一推挽管；各第一推挽管设置于参考地以及所述级间放大模块的输入端之间；各第一推挽管的控制端分别连接差分的所述匹配信号，基于所述匹配信号导通对应的第一推挽管，进而输出具有预设倍数的倍频信号至所述级间放大模块。

9、可选地，各第一推挽管均设置为bjt管或各第一推挽管均设置为mos管；当各第一推挽管均为bjt管时，各bjt管的基极分别连接差分的所述匹配信号，发射极均连接参考地，集电极相连输出单端的所述倍频信号或集电极分别输出差分的所述倍频信号；当各第一推挽管均为mos管时，各mos管的栅极分别连接差分的所述匹配信号，源极连接参考地，漏极相连并输出单端的所述倍频信号或源极分别输出差分的所述倍频信号。

10、可选地，所述级间放大模块包括电流复用单元以及驱动放大单元；所述电流复用单元接收所述倍频信号，并感应生成相应的控制信号；所述控制信号为差分信号；所述控制信号的幅值基于接收的所述倍频信号的幅值线性变化；所述驱动放大单元的第一控制端以及第二控制端分别连接差分的所述控制信号，用于接收所述倍频信号对其差分放大，并耦合输出至所述输出阻抗匹配网络。

11、可选地，所述电流复用单元包括第三线圈以及第四线圈；当所述倍频信号为单端信号时，所述第三线圈的第一端连接所述倍频信号，第二端连接所述驱动放大单元；所述第四线圈耦合第三线圈，并在两端分别输出对应的所述控制信号；当所述倍频信号为差分信号时，所述第三线圈的第一端以及第二端分别连接所述倍频信号，中心抽头连接所述驱动放大单元；所述第四线圈的两端分别输出对应的所述控制信号。

12、可选地，所述电流复用单元还包括n个退耦电容；n为大于等于1的整数；当n大于1时，各退耦电容并联设置；当所述倍频信号为单端信号时，n个退耦电容设置于所述第三线圈的第二端以及参考地之间；当所述倍频信号为差分信号时，n个退耦电容设置于所述中心抽头以及参考地之间。

13、可选地，所述驱动放大单元设置一对第二推挽管；各第二推挽管均设置为bjt管或各第二推挽管均设置为mos管；当各第二推挽管均为bjt管时，各bjt管的发射极接收对应的所述倍频信号，基极分别连接差分的所述控制信号，集电极分别输出放大后的所述倍频信号；当各第一推挽管均为mos管时，各mos管的源极接收对应的所述倍频信号，栅极极分别连接差分的所述控制信号，漏极分别输出放大后的所述倍频信号。

14、可选地，所述输出阻抗匹配网络包括第五线圈以及第六线圈；所述第五线圈的两端接收所述级间放大模块的输出信号，中心抽头连接供电电压；所述第六线圈与所述第五线圈耦合，得到输出信号；所述输出信号为单端信号或差分信号。

15、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种倍频器，包括：m个级联设置的上述的倍频电路；m为大于等于2的整数；其中，前级倍频电路的输出信号作为后级倍频电路的输入信号。

16、可选地，前级倍频电路的输出阻抗匹配网络以及后级倍频电路的输入阻抗匹配网络中保留任一阻抗匹配网络。

17、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种通信系统，包括：上述的倍频电路或上述的倍频器。

18、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种倍频电路排布结构，用以实现上述的倍频电路，包括：

19、所述输入阻抗匹配网络、所述倍频模块、所述级间放大模块、所述输出阻抗匹配网络依次排布；

20、所述级间放大模块包括电流复用结构以及驱动放大结构；

21、所述电流复用结构包括第一金属线、第二金属线以及金属环；所述第一金属线与所述第二金属线均环绕一中心设置；其中，所述第一金属线的开口朝向第一方向，所述第二金属线的开口朝向第二方向；所述第一方向与所述第二方向朝向相反；所述金属环绕所述第一金属线与所述第二金属线的外围设置；所述第一金属线的第一端作为所述倍频信号的接收端口，第二端连接至所述金属环的输入端；或者，所述第一金属线的第一端和第二端均作为差分的所述倍频信号的接收端口，中间抽头连接至所述金属环的输入端；

22、所述驱动放大结构设置为一对推挽管；各推挽管的输入端口均连接所述金属环的输出端；各推挽管的控制端分别连接对应的所述第二金属线的两端；各推挽管的输出端作为级间放大模块的输出端口。

23、可选地，所述第一金属线以及所述第二金属线设置于不同布线层。

24、可选地，所述金属环上设置n个块状电容以及接地线；n个块状电容的上极板连接所述金属环，下极板连接所述接地线。

25、如上所述，本发明的倍频电路、倍频器、通信系统以及倍频电路排布结构，具有以下有益效果：

26、1、本发明的倍频电路、倍频器、通信系统通过电流复用的方式使得倍频电路的阻抗维匹配状态并对输出信号的功率进行了提升，本发明的倍频电路能一直以最高功率状态输出。

27、2、本发明的倍频电路、倍频器、通信系统采用的结构不会引入过多的阻抗，进而使得倍频电路的阻抗匹配更好的维持。

28、3、本发明的倍频电路、倍频器、通信系统中各模块分别工作于较低的工作电压域之下，能有效地提高倍频电路的可靠性。

29、4、本发明的倍频电路、倍频器、通信系统结构简单，电流效率高，功耗低，面积紧凑，能够有效地降低芯片成本，提升竞争力、能广泛的适用通信领域。