正交有源双平衡混频器、芯片以及物联网设备的制作方法

本发明涉及电路信号处理，尤其涉及一种正交有源双平衡混频器、芯片以及物联网设备。

背景技术：

1、随着科学技术越来越成熟，现代通信系统实现各种技术上的跨越，从原来的模拟调制信号通信、窄带语音通信、有线传输通信，到实现数字调制信号通信、宽带综合业务通信、无线移动通信的跨越，电子通信系统越来越丰富。

2、混频器分为无源混频器和有源混频器。无源混频器由于没有静态电流流过开关混频级，闪烁噪声较小，且线性度较高，但缺点是无法提供转换增益。一般需要在无源混频器后接跨阻放大器，这会增加设计的复杂度、功耗、面积和成本。有源混频器是利用有源器件实现混频功能，双平衡吉尔伯特混频器是目前应用最广泛的一种有源混频器结构，它利用乘法功能实现混频，双平衡可以抑制干扰信号，但抗干扰能力较差，且噪声相对较高。

技术实现思路

1、本发明实施方式所要解决的技术问题在于，提供一种正交有源双平衡混频器，实现了通过差分输入和差分输出，减少信号传输过程外部噪声和干扰的影响，提高正交有源双平衡混频器的抗干扰能力。

2、第一方面，本发明实施方式提供了一种正交有源双平衡混频器，包括：跨导模块、开关模块和负载模块，其中，跨导模块包括第一开关管和第二开关管，开关模块包括第一调频模块、第二调频模块、第三调频模块、第四调频模块，负载模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电阻r4；

3、跨导模块，用于将输入电压信号转换为电流信号，其中，输入电压信号包括第一输入电压信号和第二输入电压信号；

4、开关模块，用于将电流信号与正交差分信号进行差分转换，生成本振差分信号，其中，正交差分信号包括第一正交差分信号、第二正交差分信号、第三正交差分信号、第四正交差分信号；

5、负载模块，用于将本振差分信号转换为输出电压信号，其中，输出电压信号包括第一输出电压信号、第二输出电压信号、第三输出电压信号、第四输出电压信号；

6、其中，第一开关管与第一输入电压信号连接，第二开关管与第二输入电压信号连接；第一调频模块与第一正交差分信号、第二正交差分信号连接，第二调频模块与第一正交差分信号、第二正交差分信号连接，第三调频模块与第三正交差分信号、第四正交差分信号连接，第四调频模块与第三正交差分信号、第四正交差分信号连接；电阻r1与第一正交差分信号连接，电阻r2与第二正交差分信号连接，电阻r3与第三正交差分信号连接，电阻r4与第四正交差分信号连接。

7、在本发明的一个实施方式中，跨导模块包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管包括三极管m1，第二开关管包括三极管m2；

8、三极管m1的基极与第一输入电压信号连接，发射极接地，集电极开关模块连接；

9、三极管m2的基极第二输入电压信号连接，发射极接地，集电极与开关模块连接。

10、在本发明的一个实施方式中，开关模块包括第一调频模块、第二调频模块、第三调频模块、第四调频模块，其中，第一调频模块包括三极管m3和三极管m4，第二调频模块包括三极管m5和三极管m6，第三调频模块包括三极管m7和三极管m8，第四调频模块包括三极管m9和三极管m10；

11、三极管m3的基极、三极管m6的基极与第一正交差分信号连接，三极管m3的发射极与三极管m4的发射极、三极管m1的集电极连接，三极管m3的集电极与三极管m5的集电极、负载模块连接；

12、三极管m4的基极、三极管m5的基极与第二正交差分信号连接，三极管m4的集电极与三极管m6的集电极、负载模块连接；

13、三极管m5的发射极与三极管m6的发射极、三极管m2的集电极连接；

14、三极管m7的基极、三极管m10的基极与第三正交差分信号连接，三极管m7的发射极与三极管m8的发射极、三极管m1的集电极连接，三极管m7的集电极与三极管m9的集电极、负载模块连接；

15、三极管m8的基极、三极管m9的基极与第四正交差分信号连接，三极管m8的集电极与三极管m10的集电极、负载模块连接；

16、三极管m9的发射极与三极管m10的发射极、三极管m2的集电极连接。

17、在本发明的一个实施方式中，负载模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电阻r4；

18、电阻r1的一端与第一差分输出信号、三极管m3的集电极、三极管m5的集电极连接；

19、电阻r2的一端与第二差分输出信号、三极管m4的集电极、三极管m6的集电极连接；

20、电阻r3的一端与第三差分输出信号、三极管m7的集电极、三极管m9的集电极连接；

21、电阻r4的一端与第四差分输出信号、三极管m8的集电极、三极管m10的集电极连接；

22、电阻r1的另一端与电阻r2的另一端、电阻r3的另一端、电阻r4的另一端连接。

23、在本发明的一个实施方式中，第一电压输入信号、第二电压输入信号与第一正交差分信号、第二正交差分信号、第三正交差分信号、第四正交差分信号进行混频，生成第一差分输出信号、第二差分输出信号、第三差分输出信号、第四差分输出信号。

24、在本发明的一个实施方式中，第一电压输入信号与第一正交差分信号、第二正交差分信号经差分转换后生成第一差分输出信号；第二电压输入信号与第一正交差分信号、第二正交差分信号经差分转换后生成第二差分输出信号；第一电压输入信号与第三正交差分信号、第四正交差分信号经差分转换后生成第三差分输出信号；第二电压输入信号与第三正交差分信号、第四正交差分信号经差分转换后生成第四差分输出信号。

25、在本发明的一个实施方式中，第一电压输入信号与第二电压输入信号为中频信号，第一差分输出信号、第二差分输出信号、第三差分输出信号、第四差分输出信号为高频信号。

26、在本发明的一个实施方式中，电阻r1的另一端与电阻r2的另一端、电阻r3的另一端、电阻r4的另一端连接、以及直流电源输入端口相互连接。

27、第二方面，为了解决上述技术问题，本发明实施方式提供了一种芯片，包括第一方面的正交有源双平衡混频器。

28、第三方面，为了解决上述技术问题，本发明实施方式提供了一种物联网设备，包括第二方面的芯片。

29、采用本发明的实施方式，具有以下有益效果：

30、跨导模块的中的第一开关管与第一输入电压信号连接，第二开关管与第二输入电压信号连接，第一开关管和第二开关管将第一输入电压信号和第二输入电压信号转换为电流信号，能够降低电压信号的噪声；开关模块的四个调频模块将电流信号和第一正交差分信号、第二正交差分信号、第三正交差分信号、第四正交差分信号进行差分转换，生成本振差分信号，正交差分信号能够在混频过程中抵消噪声，也能够使得混频后的信号在频谱上保持相对独立，从而提高信号的抗干扰能力；负载模块通过四个电阻将本振差分信号转换为第一差分输出电压信号、第二差分输出电压信号、第三差分输出电压信号、第四差分输出电压信号，输出的四路电压信号的抗干扰能力都得到了提高，且噪声较少。