專利名稱：混頻器和直接下變頻接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低噪聲下變頻 混頻器和一種直4妄下變頻接收器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代無線通訊i殳備中，直4妾下變頻4妄收器(Direct Down Conversion Receiver)因其成本j氐、功庫毛小等優(yōu)點(diǎn)而得到越來越普 遍的應(yīng)用。
混頻器是直接下變頻接收器中的重要器件。CMOS工藝在半導(dǎo) 體制造領(lǐng)域所占比重逐漸增加，目前直4妻下變頻接收器的混頻器通 常采用基于CMOS工藝的吉爾伯特型混頻器。
CMOS工藝的傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器的結(jié)構(gòu)如圖l所示，其由 射頻輸入放大電路、開關(guān)管以及負(fù)載輸出電路組成。射頻電壓信號(hào) 由輸入級(jí)^爭(zhēng)導(dǎo)管Ml 、 M2轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再經(jīng)兩個(gè)開關(guān)管對(duì)(M3、 M4, M5、 M6)下變頻到中頻或基帶，最后由負(fù)載電阻R1、 R2放 大輸出。由于開關(guān)管共源極A點(diǎn)和B點(diǎn)寄生電容Cpl和Cp2的存 在，此混頻器在工作過程中會(huì)產(chǎn)生較高的低頻閃爍噪聲輸出。由此 可見，CMOS工藝的傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器成為直"t妾下變頻^接收器 中閃爍噪聲的主要貢獻(xiàn)源，難以滿足直4妄下變頻4妄收器對(duì)于閃爍噪 聲的要求。圖2示出了是吉爾伯特型混頻器的簡(jiǎn)化模型。其低頻閃爍噪聲 產(chǎn)生才幾理為本地振蕩源Vlo驅(qū)動(dòng)混頻器的開關(guān)管M2和開關(guān)管 M3以特定頻率切換，開關(guān)管的低頻閃爍噪聲源Vfn隨著開關(guān)管的 切換對(duì)開關(guān)管的共源極寄生電容Cp進(jìn)行反復(fù)充放電，從而在共源 極A點(diǎn)上形成一個(gè)電流噪聲，其噪聲水平與Cp成正比，中心頻率 為本地振蕩頻率。此電流噪聲再由開關(guān)管下變頻到負(fù)載級(jí)，從而形 成混頻器低頻閃爍噪聲輸出。
傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器的降噪手段是通過向開關(guān)管的共源極 A、 B點(diǎn)注入直流電流Il和電流源12降低通過開關(guān)管的電流，從而 降低混頻器的閃爍噪聲。
在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有才支術(shù)為了降低混頻 器閃爍噪聲，需要減小流過開關(guān)管的電流，但是這種方法因?yàn)槭潜?動(dòng)地降低混頻器閃爍噪聲源的大小，所以對(duì)于噪聲的抑制效果有限。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型旨在提供一種低噪聲下變頻混頻器，能夠解決現(xiàn)有 #支術(shù)的下變頻混頻器閃爍噪聲4交大的問題。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，提供了 一種用于降低閃爍噪聲的下 變頻混頻器，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括差分連接的開關(guān)管Ml和開 關(guān)管M2，用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其 包括差分連接的開關(guān)管對(duì)M3和M4及開關(guān)管對(duì)M5和M6，用于4巴 由所述轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路， 其包括差分連^I妄的電阻R1和電阻R2，用于將下變頻后的電流信號(hào) 轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；容性阻抗電路，用于4氐消開關(guān)管對(duì)M3和M4的 共源纟及A點(diǎn)和/或開關(guān)管對(duì)M5和M6的共源4及B點(diǎn)的寄生電容。優(yōu)選地，容性阻抗電路包括反相器Ul、開關(guān)管M11及電容器 Csl,反相器Ul i殳置于開關(guān)管^t M3和M4的共源才及A點(diǎn)或開關(guān)管 對(duì)M5和M6的共源才及B點(diǎn)與開關(guān)管Mil的棚4及之間；開關(guān)管Mil 的漏纟及分別與開關(guān)管^f M3和M4的共源4及A點(diǎn)或開關(guān)管^t M5和 M6的共源極B點(diǎn)相連；電容器Csl i殳置于開關(guān)管Mil的源極與地 之間。
優(yōu)選地，反相器是單位增益反相器。
優(yōu)選地，容性阻抗電路包括電容器Cs、電流源II和電流源12 以及開關(guān)管M7和開關(guān)管M8，開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的漏4及分別 與開關(guān)管7t M3和M4與開關(guān)管^t M5和M6的共源一及A點(diǎn)和B點(diǎn) 相連；開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的棚-才及和漏扨J皮jH:交叉相連；電容 器Cs, i殳置于開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的源才及之間；電流源II和 電流源12,分別i殳置于開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的源4及與;也之間。
伊乙選i也，電流源包4舌開關(guān)管M9和開關(guān)管MIO，其中開關(guān)管 M9和開關(guān)管M10的柵極連接偏置電流源，其源極分別與參考電壓 VDD相連，其漏4及分別與開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的源才及相連。
優(yōu)選地，上述開關(guān)管為CMOS管。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，提供了一種直接下變頻接收器，其 包括上述任一種混頻器。
上述實(shí)施例提供了具有閃爍噪聲抑制能力的混頻器和直接下 抗特性的電路，來抵消該點(diǎn)的寄生電容，從而抑制閃爍噪聲。

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn) 一 步理解，構(gòu)成 本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本
實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的一種雙差分吉爾伯特型混頻器的電 路圖2示出了圖1的吉爾伯特型混頻器的簡(jiǎn)化電路圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型 一個(gè)實(shí)施例的包含噪聲消除電路的 吉爾伯特型混頻器的電路圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路Ll和 容性阻抗電路L 2的單端源極電容退化實(shí)現(xiàn)形式電路圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路L1和 容性阻抗電路L2的差分源極電容退化實(shí)現(xiàn)形式電路圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的吉爾伯特型混頻器的 電路圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)"i兌明本實(shí)用新型。
圖3所示為本實(shí)用新型的包含容性阻抗電路的吉爾伯特型混頻 器的電路圖，包括開關(guān)管Ml和開關(guān)管M2， 用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；
下變頻電路，其包括構(gòu)成差分電^^的開關(guān)管對(duì)M3和M4與開 關(guān)管對(duì)M5和M6,用于把由轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中 頻或基帶；
負(fù)載電路，其包括構(gòu)成差分電路的電阻R1和電阻R2，用于將 下變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；以及
容性阻抗電路L1和容性阻抗電路L2，用于抵消所述開關(guān)管對(duì) M3和M4與開關(guān)管對(duì)M5和M6的共源4及A點(diǎn)和B點(diǎn)的寄生電容 (即圖3中的Cpl和Cp2)。
極連接一個(gè)有源電容，可以抵消掉該點(diǎn)的寄生電容Cp，則相當(dāng)于 切斷了開關(guān)管閃爍噪聲的對(duì)地回^各，從而有效降低混頻器的閃爍噪 聲水平，因此實(shí)現(xiàn)了有效的噪聲消除電路。
在電路工作帶寬內(nèi)，其從輸入點(diǎn)A點(diǎn)或B點(diǎn)看進(jìn)去的輸入阻抗 是一個(gè)負(fù)容抗，其大小與Cs值相關(guān)，通過合理選擇Cs的電容值，
消，達(dá)到顯著提高混頻器的閃爍噪聲抑制能力的目的。
圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路的單端 源極電容退化實(shí)現(xiàn)形式電路圖，其包括反相器Ul、開關(guān)管Mil 及電容器Csl，其中，
反相器Ul設(shè)置于開關(guān)管對(duì)M3和M4共源極A點(diǎn)或開關(guān)管對(duì) M5和M6的共源才及B點(diǎn)與開關(guān)管Mil的柵-才及之間；
9開關(guān)管Mil的漏才及與開關(guān)管》tM3和M4共源4及A點(diǎn)或開關(guān)管 對(duì)M5和M6的共源才及B點(diǎn)相連；
電容器Csl i殳置于開關(guān)管Mil的源才及與i也之間。
優(yōu)選地，反相器U1是單位增益反相器，即增益為-1。
優(yōu)選地，混頻器電路包括兩個(gè)上述容性阻抗電路，分別連接開 關(guān)管對(duì)M3和M4共源才及A點(diǎn)與開關(guān)管對(duì)M5和M6的共源才及B點(diǎn)。
^尤選:l也，開關(guān)管M1、開關(guān)管M2、開關(guān)管M3、開關(guān)管M4、 開關(guān)管M5、開關(guān)管M6和開關(guān)管Mil為CMOS管。
圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路的差分 源才及電容退4匕實(shí)玉見形式電3各圖，包4舌電容器Cs、電流源II和電 流源12以及開關(guān)管M7和開關(guān)管M8,其中
開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的漏才及分別與開關(guān)管》于M3和M4與 開關(guān)管對(duì)M5和M6的共源才及A和B點(diǎn)相連；
開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的棚4及和漏4及;波此交叉相連；
電容器Cs， i殳置于所述開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的源才及之間；
電流源II和電流源12，分別i殳置于所述開關(guān)管M7和開關(guān)管 M8的源極與地之間。
圖5的電路中開關(guān)管M7和開關(guān)管M8為差分跨導(dǎo)放大管，其 柵極和漏極彼此交叉連接形成差分輸入點(diǎn)。兩個(gè)對(duì)地源極退化電容 合并為一個(gè)差分電容Cs，兩端分別與開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的源 才及相連。開關(guān)管M7和開關(guān)管M8由直流電流源II和電流源12分別提供工作電流。該實(shí)施例的差分電路中的兩路信號(hào)互為反相，可
以省去圖4電路中的單位增益反相器。
^尤選i也，開關(guān)管M1、開關(guān)管M2、開關(guān)管M3、開關(guān)管M4、 開關(guān)管M5、開關(guān)管M6、開關(guān)管M7和開關(guān)管M8為CMOS管。
圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的吉爾伯特型混頻器的 電路圖，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括構(gòu)成差分電^各的開關(guān)管Ml和開 關(guān)管M2，用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其 包括構(gòu)成差分電if各的開關(guān)管對(duì)M3和M4與開關(guān)管對(duì)M5和M6，用 于把由轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路， 其包括構(gòu)成差分電路的電阻R1和電阻R2，用于將下變頻后的電流 信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；容性阻抗電路，用于抵消開關(guān)管對(duì)M3和 M4與開關(guān)管對(duì)M5和M6的共源才及A和B點(diǎn)的寄生電容Cp 1和寄 生電容Cp2。
該圖中的容性阻抗電路包括開關(guān)管M7、開關(guān)管M8、開關(guān)管 M9、開關(guān)管M10和電容器Cs,其中，
開關(guān)管M9和開關(guān)管M10的柵極與偏置電路相連形成電流源， 其源^l分別與參考電壓VDD相連，其漏4及分別與開關(guān)管M7和開 關(guān)管M8的源4及相連為其纟是供電流；
開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的源才及之間連4妄一個(gè)差分源4及退4b電 容Cs，同時(shí)開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的柵極和漏極彼此交叉連接；
開關(guān)管M7和開關(guān)管M8的漏4及分別與開關(guān)管3于M3和M4與 開關(guān)管對(duì)M5和M6的共源才及A和B點(diǎn)相連。伊C選;也，開關(guān)管M1、開關(guān)管M2、開關(guān)管M3、開關(guān)管M4、 開關(guān)管M5、開關(guān)管M6、開關(guān)管M7、開關(guān)管M8、開關(guān)管M9和 開關(guān)管M10為CMOS管。
該實(shí)施例主合出了圖5中的偏置電流源II和12的實(shí)J見方式。
在圖3-6中，開關(guān)管為P溝道MOS管或N溝道MOS管。但 本實(shí)用新型并不限定與此，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，這些開 關(guān)管也可選為與圖3-6中的MOS管類型相反的N溝道MOS管或P 溝道MOS管。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，提供了一種直接下變頻接收器，其 包括上述任一種混頻器，這樣就可以減少直4妻下變頻接收器中的閃 爍噪聲。
上述實(shí)施例通過在混頻器開關(guān)管共源極上連4妄具有容性輸入 阻抗特性的電路，來抵消該點(diǎn)的寄生電容，從而抑制混頻器閃爍噪 聲。容性輸入阻抗電路可以采用有源電路實(shí)現(xiàn)，與開關(guān)管共源極的 直流電流注入電路合并，不會(huì)為混頻器引入額外的功耗，.同時(shí)還能 降低通過開關(guān)管的電流，實(shí)現(xiàn)更低的閃爍噪聲水平。
同時(shí)，傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器減小開關(guān)管電流還會(huì)惡化混頻器 的線性度，而本實(shí)用新型上述實(shí)施例的混頻器不單純依賴減少開關(guān) 管電流實(shí)現(xiàn)降噪目的，因此對(duì)混頻器線性度的影響比較小。
以上所述<又為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本 實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更 改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求1.一種混頻器，其特征在于，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括差分連接的開關(guān)管(M1)和開關(guān)管(M2)，用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其包括差分連接的共源極開關(guān)管對(duì)開關(guān)管(M3)和開關(guān)管(M4)與共源極開關(guān)管對(duì)開關(guān)管(M5)和開關(guān)管(M6)，用于把由所述轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路，其包括差分連接的電阻(R1)和電阻(R2)，用于將下變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；容性阻抗電路，用于抵消所述開關(guān)管對(duì)開關(guān)管(M3)和開關(guān)管(M4)的共源極A點(diǎn)和/或開關(guān)管對(duì)開關(guān)管(M5)和開關(guān)管(M6)的共源極B點(diǎn)的寄生電容。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻器，其特征在于，所述容性阻抗電 路包括反相器(Ul)、開關(guān)管(Mil)以及電容器(Csl)， 其中所述反相器(Ul )設(shè)置于所述共源4及A點(diǎn)或B點(diǎn)與所述 開關(guān)管(Mil)的4冊(cè)極之間；所述開關(guān)管(Mil)的漏極分別與所述共源極A點(diǎn)或所 述共源一及B點(diǎn)相連；所述電容器(Csl)設(shè)置于所述開關(guān)管(Mil)的源極與 地之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻器，其特征在于，所述反相器是單 位增益反相器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻器，其特征在于，包括兩個(gè)所述容性阻抗電^各，所述兩個(gè)容性阻抗電^各分別連^妄所述A點(diǎn)和B 點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻器，其特征在于，所述容性阻抗電 路包括電容器(Cs)、電流源(II)和電流源(12)以及開 關(guān)管(M7)和開關(guān)管(M8)，其中所述開關(guān)管(M7)和開關(guān)管(M8)的漏極分別與所述共 源極A、 B點(diǎn)相連，所述開關(guān)管(M7)和開關(guān)管(M8)的柵 才及和漏4 U皮此交叉相連；所述電容器(Cs )，設(shè)置于所述開關(guān)管(M7 )和開關(guān)管(M8 ) 的源4及之間；所述電流源(II)和電流源(12),分別設(shè)置于所述開關(guān) 管(M7)和開關(guān)管(M8)的源極與地之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混頻器，其特征在于，所述電流源包括 開關(guān)管(M9)和開關(guān)管(MIO)，其中所述開關(guān)管(M9)和開關(guān)管(MIO)的4冊(cè)極連接偏置電 流源(Vb),其源4及分別與參考電壓(VDD)相連，其漏極分 別與所述開關(guān)管(M7)和開關(guān)管(M8)的源極相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的混頻器，其特征在于，所述 開關(guān)管(Ml )至開關(guān)管(M6)為CMOS管。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的混頻器，其特征在于，所述 開關(guān)管(Mil )為CMOS管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混頻器，其特征在于，所述開關(guān)管(M7) 至開關(guān)管(M10 )為CMOS管。
10. —種直接下變頻接收器，其特征在于，包括權(quán)利要求l-9中任 一項(xiàng)所述的混頻器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種混頻器，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括差分連接的開關(guān)管M1和開關(guān)管M2，用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其包括差分連接的共源極開關(guān)管對(duì)M3和M4及共源極開關(guān)管對(duì)M5和M6，用于把由轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路，其包括差分連接的電阻R1和電阻R2，用于將下變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；容性阻抗電路，用于抵消開關(guān)管對(duì)M3和M4的共源極A點(diǎn)和/或開關(guān)管對(duì)M5和M6的共源極B點(diǎn)的寄生電容。本實(shí)用新型在不引入額外功耗的前提下可以有效消除混頻器的閃爍噪聲。
文檔編號(hào)H03D7/00GK201294486SQ20082012317
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者王文申, 馬欣龍 申請(qǐng)人:北京朗波芯微技術(shù)有限公司