一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路制造技术

本发明专利技术提供一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，包括：第一跨导输入级、第二跨导输入级、第一开关混频级、第二开关混频级、第一失配补偿级、第二失配补偿级、输出负载级、第一电感和第二电感；所述第一跨导输入级、第二跨导输入级接收RF电压信号，将RF电压信号转换为电流信号；第一开关混频级、第二开关混频级由本振信号LO控制，对电流信号进行周期性换向，将频率从射频变换到中频，完成频率变换；输出负载级，对高频信号进行滤波抑制，并将相应的中频电流信号转换为输出IF电压信号；第一失配补偿级、第二失配补偿级，对本振失配信号进行检测，来反馈补偿本振开关切换时间对电路性能的恶化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频集成电路领域，尤其涉及一种混频器电路。
技术介绍
混频器是射频接收机中的关键模块，因为它完成RF-IF的频率变换，并直接决定了接收机的架构体系。为了降低混频器，后级电路噪声对于系统噪声的贡献，同时补偿中频滤波器的损耗，混频器需要一定的转换增益。其中基于Gilbert的有源混频器由于其高的混频增益和优越的端口隔离度等优点被广泛应用于各种架构的射频集成前端。不过，其噪声指数相对较高。有源混频器的噪声主要来源于开关级的闪烁噪声、热噪声和射频跨导级的热噪声。因为跨导级的闪烁噪声会变频到高频，对于基带接收没有影响。对于后者，一般可以在射频跨导级采用噪声消除技术以获得低噪声输出。对于前者，为了降低开关级的闪烁噪声和热噪声，通常的做法是采用如图1所示的电流注入型有源混频器(J.Park,C.H.Lee,B.-S.Kim,and J.Laskar,“Design and analysis of low flicker-noise CMOS mixers for direct-conversion receivers,”IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,vol.54,no.12,pp.4372–4380,Dec.2006.)。它通过恒流源为跨导级提供大部分的偏置电流，从而降低流过开关管的直流电流，使得开关对的电流换向时间较小，进而开关级的噪声贡献也得以抑制。但是，该方法是建立在本振驱动理想化的情形下的。即，开关管被理想的本振梯形波信号驱动，不存在任何失配。实际上，由压控振荡器传给混频器的LO信号经过缓冲和路径延时后，难免存在幅度和相位的不平衡，使得混频器的开关对切换时间延长，电路性能退化[B Guo,S An，An analytical model of conversion gain for submicron active mixers with LO offsets，Frequenz,vol.67(3–4):85-91,2013]。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提出了一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，对混频器电路引入失配补偿级，对本振失配信号进行检测反馈，进而调整源级节点电压，来抑制本振开关切换时间对电路性能的恶化，从而降低电路噪声，提高增益。本专利技术采用的技术方案是：一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，包括：第一跨导输入级、第二跨导输入级、第一开关混频级、第二开关混频级、第一失配补偿级、第二失配补偿级、输出负载级、第一电感和第二电感；所述第一跨导输入级第一端接地，第一跨导输入级第二端接第一电感第一端，第一跨导输入级第三端接电压VRF+；所述第一电感第二端接第一开关混频级第一端；所述第一开关混频级第一端还接第一失配补偿级第一端，第一开关混频级第二端接输出负载级第一端，第一开关混频级第三端接输出负载第四端，第一开关混频级第四端接VLO-端口，第一开关混频级第五端接VLO+端口；所述第一失配补偿级第二端接VLO+端口，第一失配补偿级第三端接地，第一失配补偿级第四端接VLO-端口；所述输出负载级第二端接VDD，输出负载级第三端接VDD，输出负载级第四端接第二开关混频级第一端，输出负载级第一端作为混频器电路的第一输出端口；输出负载级第四端作为混频器电路的第二输出端口；所述第二开关混频级第二端接VLO+端口，第二开关混频级第三端接VLO-端口，第二开关混频级第四端接输出负载级第一端，第二开关混频级第五端接第二失配补偿级第一端；所述第二失配补偿级第二端接VLO+端口，第二失配补偿级第三端接VLO-端口，第二失配补偿级第四端接地；所述第二开关混频级第五端还接第二电感第一端，所述第二电感第二端接第二跨导输入级第一端；所述第二跨导输入级第二端接地，第二跨导输入级第三端接电压VRF-。进一步地，所述第一跨导输入级包括：第一晶体管，所述第一晶体管的栅极作为第一跨导输入级的第三端接电压VRF+，所述第一晶体管的源极作为第一跨导输入级的第一端接地，所述第一晶体管的漏极作为第一跨导输入级的第二端。进一步地，所述第二跨导输入级包括：第二晶体管，所述第二晶体管的栅极作为第二跨导输入级的第三端接电压VRF-，所述第二晶体管的源极作为第二跨导输入级的第二端接地，所述第二晶体管的漏极作为第二跨导输入级的第一端。进一步地，所述第一开关混频级包括：第三晶体管、第四晶体管；所述第三晶体管的栅极作为第一开关混频级的第五端接VLO+端口，所述第三晶体管的漏极作为第一开关混频级的第二端，所述第三晶体管的源极作为第一开关混频级第一端；所述第四晶体管的栅极作为第一开关混频级第四端接VLO-端口，所述第四晶体管的漏极作为第一开关混频级第三端，所述第四晶体管的源极与第三晶体管的源极相连。进一步地，所述第二开关混频级包括：第五晶体管、第六晶体管；所述第五晶体管的栅极作为第二开关混频级第三端接VLO-端口，所述第五晶体管的漏极作为第二开关混频级的第四端，所述第五晶体管的源极作为第一开关混频级第五端；所述第六晶体管的栅极作为第二开关混频级第二端接VLO+端口，所述第六晶体管的漏极作为第二开关混频级第一端，所述第六晶体管的源极与第五晶体管的源极相连。进一步地，所述第一失配补偿级包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第三电容、第七晶体管以及第八晶体管；所述第一电阻的第一端作为第一失配补偿级第二端接VLO+端口，所述第四电阻第二端接第二电阻第一端，所述第二电阻第二端作为第一失配补偿级第四端接VLO-端口，所述第一电容第一端接第一电阻第二端，第一电容第二端接第七晶体管的栅极，所述第七晶体管的源极接VDD，第七晶体管的漏极接第三电阻第一端，所述第三电阻第二端作为第一失配补偿级第三端接地，第三电容第一端接第七晶体管的漏极，第三电容第二端接第八晶体管的栅极，第八晶体管的源极接第七晶体管的源极，第八晶体管的漏极作为第一失配补偿级第一端。进一步地，所述第二失配补偿级包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二电容、第四电容、第九晶体管以及第十晶体管；所述第四电阻的第一端作为第二失配补偿级第二端接VLO+端口，所述第四电阻第二端接第五电阻第一端，所述第五电阻第二端作为第二失配补偿级第三端接VLO-端口，所述第二电容第一端接第四电阻第二端，第二电容第二端接第九晶体管的栅极，所述第九晶体管的源极接VDD，第九晶体管的漏极接第六电阻第一端，所述第六电阻第二端作为第二失配补偿级第四端接地，第四电容第一端接第九晶体管的漏极，第四电容第二端接第十晶体管的栅极，第十晶体管的源极接第九晶体管的源极，第十晶体管的漏极作为第二失配补偿级第一端。进一步地，所述输出负载级包括：第七电阻、第八电阻以及第五电容；所述第七电阻第一端作为负载级第二端接VDD，所述第七电阻第二端作为输出负载级第一端，所述第七电阻第二端还接第五电容第一端，第五电容第二端接第八电阻第一端，第八电阻第一端作为输出负载级第四端，第八电阻第二端作为输出负载级第三端接VDD。本专利技术的有益效果：(1)通过设计失配补偿电路，检测本振失配状况，并注入反馈补偿信号至开关对源极节点，从而抑制本振失配带来的附加开关对切换时间，使得混频器整体的噪声减小；(2)失配补偿电路使得本振的切换时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，其特征在于，包括：第一跨导输入级、第二跨导输入级、第一开关混频级、第二开关混频级、第一失配补偿级、第二失配补偿级、输出负载级、第一电感和第二电感；所述第一跨导输入级第一端接地，第一跨导输入级第二端接第一电感第一端，第一跨导输入级第三端接电压VRF+；所述第一电感第二端接第一开关混频级第一端；所述第一开关混频级第一端还接第一失配补偿级第一端，第一开关混频级第二端接输出负载级第一端，第一开关混频级第三端接输出负载第四端，第一开关混频级第四端接VLO‐端口，第一开关混频级第五端接VLO+端口；所述第一失配补偿级第二端接VLO+端口，第一失配补偿级第三端接地，第一失配补偿级第四端接VLO‐端口；所述输出负载级第二端接VDD，输出负载级第三端接VDD，输出负载级第四端接第二开关混频级第一端，输出负载级第一端作为混频器电路的第一输出端口；输出负载级第四端作为混频器电路的第二输出端口；所述第二开关混频级第二端接VLO+端口，第二开关混频级第三端接VLO‐端口，第二开关混频级第四端接输出负载级第一端，第二开关混频级第五端接第二失配补偿级第一端；所述第二失配补偿级第二端接VLO+端口，第二失配补偿级第三端接VLO‐端口，第二失配补偿级第四端接地；所述第二开关混频级第五端还接第二电感第一端，所述第二电感第二端接第二跨导输入级第一端；所述第二跨导输入级第二端接地，第二跨导输入级第三端接电压VRF‐。...

【技术特征摘要】
1.一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，其特征在于，包括：第一跨导输入级、第二跨导输入级、第一开关混频级、第二开关混频级、第一失配补偿级、第二失配补偿级、输出负载级、第一电感和第二电感；所述第一跨导输入级第一端接地，第一跨导输入级第二端接第一电感第一端，第一跨导输入级第三端接电压VRF+；所述第一电感第二端接第一开关混频级第一端；所述第一开关混频级第一端还接第一失配补偿级第一端，第一开关混频级第二端接输出负载级第一端，第一开关混频级第三端接输出负载第四端，第一开关混频级第四端接VLO‐端口，第一开关混频级第五端接VLO+端口；所述第一失配补偿级第二端接VLO+端口，第一失配补偿级第三端接地，第一失配补偿级第四端接VLO‐端口；所述输出负载级第二端接VDD，输出负载级第三端接VDD，输出负载级第四端接第二开关混频级第一端，输出负载级第一端作为混频器电路的第一输出端口；输出负载级第四端作为混频器电路的第二输出端口；所述第二开关混频级第二端接VLO+端口，第二开关混频级第三端接VLO‐端口，第二开关混频级第四端接输出负载级第一端，第二开关混频级第五端接第二失配补偿级第一端；所述第二失配补偿级第二端接VLO+端口，第二失配补偿级第三端接VLO‐端口，第二失配补偿级第四端接地；所述第二开关混频级第五端还接第二电感第一端，所述第二电感第二端接第二跨导输入级第一端；所述第二跨导输入级第二端接地，第二跨导输入级第三端接电压VRF‐。2.根据权利要求1所述的一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，其特征在于，所述第一跨导输入级包括：第一晶体管，所述第一晶体管的栅极作为第一跨导输入级的第三端接电压VRF+，所述第一晶体管的源极作为第一跨导输入级的第一端接地，所述第一晶体管的漏极作为第一跨导输入级的第二端。3.根据权利要求1所述的一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，其特征在于，所述第二跨导输入级包括：第二晶体管，所述第二晶体管的栅极作为第二跨导输入级的第三端接电压VRF‐，所述第二晶体管的源极作为第二跨导输入级的第二端接地，所述第二晶体管的漏极作为第二跨导输入级的第一端。4.根据权利要求1所述的一种具有本振相位失配补偿功能的混频器电路，其特征在于，所述第一开关混频级包括：第三晶体管、第四晶体管；所述第三晶体管的栅极作为第一开关混频级的第五端接VLO+端口，所述第三晶体管的漏极作为第一开关混频级的第二端，所述第三晶体管的源极作为第一开关混频级第一端；所述第四晶体管的栅极作为第一开关混频级第四端接VLO‐端口，所述第四晶体管的漏极作为第一开关混...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭本青，陈俊，李玥玥，王耀，金海焱，杨拥军，陈伟建，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51