專利名稱：混頻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及集成電路領(lǐng)域，具體而言，涉及一種混頻裝置。
背景技術(shù)：
混頻裝置是半導(dǎo)體集成電路中的重要模塊。 一般混頻裝置由某
一特定頻率的本振(Local Oscillation )信號(hào)驅(qū)動(dòng)，通過輸入信號(hào)與 本振信號(hào)相乘，產(chǎn)生包含輸入信號(hào)頻率與本振信號(hào) 一 次諧波頻率和 本振信號(hào)高次諧波頻率之和，以及輸入信號(hào)頻率與本振信號(hào)一次諧 波頻率和本振信號(hào)高次諧波頻率之差的頻率分量的輸出信號(hào)。通常 只有輸入信號(hào)與本振一次諧波(我們稱之為基波)相組合的頻率分 量是我們想要的有用信號(hào)，其他高次諧波分量屬于諧波干擾。由于 諧波干擾的存在，混頻裝置在將有用信號(hào)變頻的同時(shí)，也會(huì)將那些 落在本振諧波分量變頻范圍內(nèi)的干擾信號(hào)疊加到有用信號(hào)上，從而 惡化輸出信號(hào)質(zhì)量。因此在混頻裝置設(shè)計(jì)中諧波千擾抑制是一個(gè)重 要課題。
模擬集成電路中常用的混頻裝置形式包括有源混頻裝置和混 頻裝置?；祛l裝置相比于有源混頻裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線性度高， 噪聲特性好等優(yōu)點(diǎn)。隨著半導(dǎo)體工藝向深亞孩吏米級(jí)發(fā)展，混頻裝置 的優(yōu)勢(shì)更加明顯，因此得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。
圖1示出了傳統(tǒng)差分混頻裝置結(jié)構(gòu)圖，它由llr入電阻、變頻電 路和電流-電壓轉(zhuǎn)換器組成。其中輸入電阻由R1、 R2組成，連接混頻裝置輸入端與變頻電^各；變頻電^各由NMOS晶體管Ml、 M2、 M3和M4組成。其中Ml和M2、 M3和M4的源扨〃波此連4妻，Ml 和M3、 M2和M4的漏才及兩兩相連，組成"吉爾伯特"結(jié)構(gòu)；電流 -電壓轉(zhuǎn)換器連接變頻電路與混頻裝置輸出。工作時(shí)，輸入電壓信號(hào) 由混頻裝置輸入端進(jìn)入，經(jīng)過輸入電阻轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，開關(guān)管 Ml、 M2、 M3和M4受差分本振信號(hào)VLOP、 VLON4區(qū)動(dòng)，將電流 信號(hào)變頻到輸出頻率，最后由電流-電壓轉(zhuǎn)換器重新轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)輸 出。
由于混頻裝置開關(guān)管M1-M4完全工作在開/關(guān)狀態(tài)，因此可以 使用方波本振信號(hào)驅(qū)動(dòng)。采用方波本振信號(hào)可以簡(jiǎn)化本振驅(qū)動(dòng)電路 的i殳計(jì)，在深亞《效米工藝i殳計(jì)中具有優(yōu)勢(shì)。
圖2示出了圖1中混頻裝置轉(zhuǎn)換增益為1時(shí)的時(shí)域轉(zhuǎn)換波形圖。 不失一般性地，假設(shè)圖1中混頻裝置的轉(zhuǎn)換增益為1，則其時(shí)域轉(zhuǎn) 換波形如圖2所示。圖2中虛線表示理想正弦轉(zhuǎn)換波形，實(shí)線表示 方波本振驅(qū)動(dòng)下的實(shí)際轉(zhuǎn)換波形。
圖3示出了圖2經(jīng)拉普拉斯變換得到的轉(zhuǎn)換增益在頻域的波形 圖。在圖3中，傳統(tǒng)混頻裝置在本振基波轉(zhuǎn)換增益之外存在奇次諧 波轉(zhuǎn)換增益。一^化靠近本振基頻的諧波成分對(duì)于系統(tǒng)的影響最為顯 著，因此我們通常只關(guān)心三倍、五倍諧波干護(hù)G。由計(jì)算可知，圖1 所示傳統(tǒng)混頻裝置基波轉(zhuǎn)換增益-0.91dB，三倍、五倍諧波轉(zhuǎn)換增益 分別為-10.45dB、 -14.89dB。由于諧波轉(zhuǎn)換增益同基波轉(zhuǎn)換增益非 常接近，當(dāng)諧波轉(zhuǎn)換頻帶內(nèi)存在強(qiáng)的干擾信號(hào)時(shí)，輸出有用信號(hào)很 可能被諧波干擾信號(hào)所淹沒，致使系統(tǒng)無(wú)法工作。
在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中混頻裝置存 在諧波干擾過大的問題，導(dǎo)致輸出有用信號(hào)很可能被諧波干擾信號(hào) 所-淹沒，致4吏系鄉(xiāng)克無(wú)法工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型旨在提供一種混頻裝置，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中混頻 裝置存在諧波干擾過大，導(dǎo)致輸出有用信號(hào)很可能被諧波干擾信號(hào) 所淹沒，致4吏系統(tǒng)無(wú)法工作的問題。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，才是供了一種混頻裝置，包括電阻 電^各，其包^"串聯(lián)的第一電阻和第二電阻、以及開關(guān)管，其中，開 關(guān)管的源才及和漏纟及分別^夸4妄在第 一 電阻的兩端，開關(guān)管的4冊(cè)才及4妄入 本振信號(hào)VLOO，其源極接入電壓信號(hào)VIN;變頻電路，用于4巴由 電阻電3各在VLOO 4空制下轉(zhuǎn):換VIN所:流出的電流4言號(hào)變頻到llr出 頻率上；電流-電壓轉(zhuǎn)換電if各，用于將變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓 信號(hào)輸出。
上述實(shí)施例通過在輸入電阻支路中采用開關(guān)管，可以有效的消 除諧波干擾，克服了現(xiàn)有技術(shù)中混頻裝置存在諧波干擾過大，導(dǎo)致 輸出有用信號(hào)很可能被諧波干擾信號(hào)所淹沒，致使系統(tǒng)無(wú)法工作的 問題。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)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(shuō)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示出了傳統(tǒng)差分混頻裝置結(jié)構(gòu)圖2示出了圖1中混頻裝置轉(zhuǎn)換增益為1時(shí)的時(shí)域轉(zhuǎn)換波形圖； 圖3示出了圖2經(jīng)拉普拉斯變換得到的轉(zhuǎn)換增益在頻域的波形
圖；圖4示出了才艮據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的混頻裝置結(jié)構(gòu)圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的混頻裝置結(jié)構(gòu)圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的 一個(gè)實(shí)施例的混頻裝置結(jié)構(gòu)圖7示出了4艮據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的本才展信號(hào)VLOP、 本振信號(hào)VLON、本振信號(hào)VLOPO和本振信號(hào)VLONO的波形圖8示出了根據(jù)圖7中本振信號(hào)驅(qū)動(dòng)的混頻裝置時(shí)域轉(zhuǎn)換波形
圖9示出了圖8中波形經(jīng)拉普拉斯變換得到的頻域轉(zhuǎn)換波形圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)i兌明本實(shí)用新型。
圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的混頻裝置，包括
電阻電^各，其包括串聯(lián)的第一電阻和第二電阻、以及開關(guān)管， 其中，開關(guān)管的源才及和漏極分別^夸4妄在第一電阻的兩端，開關(guān)管的 柵極接入本振信號(hào)VLOO，其源極接入電壓信號(hào)VIN;
變頻電路，用于4巴由電阻電^各在VLOO控制下轉(zhuǎn)換VIN所流 出的電流信號(hào)變頻到輸出頻率上； 電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào) 輸出。上述實(shí)施例通過在輸入電阻支i 各中采用開關(guān)管，可以有效的消 除諧波干擾，克服了現(xiàn)有技術(shù)中混頻裝置存在諧波干擾過大，導(dǎo)致 輸出有用信號(hào)很可能被諧波干擾信號(hào)所淹沒，致使系統(tǒng)無(wú)法工作的問題。
優(yōu)選地，VLOO是差分信號(hào)，包括VLOPO和VLONO; VIN 是差分信號(hào)，包括VINP和VINN;輸出的電壓信號(hào)是差分信號(hào)， 包括VOUTP和VOUTN，差分信號(hào)對(duì)外部電》茲干擾具有較好的免 疫力，較適合本實(shí)施例。
圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的混頻裝置，在圖5 中，電阻電路包括第一輸入電阻支路和第二輸入電阻支路，第一電 阻支^各包4舌串耳關(guān)的第一電阻R3和第二電阻Rl、以及開關(guān)管M5， 其中，開關(guān)管M5的源極和漏極分別跨接在第一電阻R3的兩端， 開關(guān)管M5的柵極接入本振信號(hào)VLOPO,其源極接入電壓信號(hào) VINP;第二電阻支路包括串聯(lián)的第一電阻R4和第二電阻R2、以 及開關(guān)管M6,其中，開關(guān)管M6的源才及和漏才及分別^夸4妄在第一電 阻R4的兩端，開關(guān)管M6的棚-極接入本振信號(hào)VLONO,其源極接 入電壓4言號(hào)VINN。
優(yōu)選地，變頻電路是差分電路，差分電路的抗干擾能力較強(qiáng)， 哞交適合本實(shí)施例。
優(yōu)選地，變頻電路包括差分連接的共源極開關(guān)管對(duì)Ml和M2 與共源4及開關(guān)管^f M3和M4,其中，開關(guān)管Ml和開關(guān)管M2的棚-極分別接入本振信號(hào)VLOP和本振信號(hào)VLON，開關(guān)管M4和開關(guān) 管M3的柵極分別接入本振信號(hào)VLOP和本振信號(hào)VLON;電阻 Rl的一端與開關(guān)管對(duì)Ml和M2的共源4及相連"l妄，電阻R2的一端 與開關(guān)管對(duì)M3和M4的共源才及相連4妾，用于^夸由電阻電鴻^流出的 電流信號(hào)變頻到輸出頻率上。
9優(yōu)選地，電流-電壓轉(zhuǎn)換電路是差分電路，差分電路的抗干擾能 力較強(qiáng)，較適合本實(shí)施例。
圖6示出了才艮據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的混頻裝置結(jié)構(gòu)圖， 在圖6中，電流-電壓轉(zhuǎn)換電路包括電流-電壓轉(zhuǎn)換器，其中，電流-電壓轉(zhuǎn)換器包括電阻R5、電阻R6和差分運(yùn)》文OPA,電阻R5和電 阻R6分別連接差分運(yùn)》文OPA的輸入和輸出，組成閉環(huán)反々赍結(jié)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)電流-電壓轉(zhuǎn)換功能，用于將變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào) 輸出。
優(yōu)選地，開關(guān)管Ml和開關(guān)管M4的漏極分別連接差分運(yùn)放OPA
的輸入端。
優(yōu)選地，開關(guān)管M5與開關(guān)管M6是NMOS管，NMOS管噪聲 系數(shù)較小，轉(zhuǎn)換速度較快，較適合本實(shí)施例。
優(yōu)選地，電阻R1和電阻R2的電阻值分別為R歐姆，電阻R3 和電阻R4的電阻4直分別為(V5-1)R歐姆。
圖7示出了才艮據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的本振信號(hào)VLOP、 本振信號(hào)VLON、本振信號(hào)VLOPO和本振信號(hào)VLONO的波形圖。 在圖7中0-8時(shí)間間隔為一個(gè)周期。本實(shí)施例中混頻裝置由本4展4言 號(hào)VLOP、本振信號(hào)VLON、本振信號(hào)VLOPO和本振信號(hào)VLONO 驅(qū)動(dòng)。
圖8示出了才艮據(jù)圖7中本振信號(hào)驅(qū)動(dòng)的混頻裝置時(shí)域轉(zhuǎn)換波形圖。
圖9示出了圖8中波形經(jīng)拉普拉斯變換得到的頻域轉(zhuǎn)換波形 圖。由圖9可見，上述實(shí)施例中混頻裝置基波轉(zhuǎn)換增益為-0.06dB,較圖1所示傳統(tǒng)混頻裝置有少許提高，而三倍、五倍諧波轉(zhuǎn)換增益 較傳統(tǒng)混頻裝置顯著降低，理論上為無(wú)窮小。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本實(shí)用新型的各模 塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的 計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地， 它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè) 集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電 路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本實(shí)用新型不限制于任何特定的硬件和軟件 結(jié)合。
以上所述僅為本實(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)域的才支術(shù)人員來(lái)i兌，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，
權(quán)利要求1.一種混頻裝置，其特征在于，包括電阻電路，其包括串聯(lián)的第一電阻和第二電阻、以及開關(guān)管，其中，所述開關(guān)管的源極和漏極分別跨接在所述第一電阻的兩端，所述開關(guān)管的柵極接入本振信號(hào)VLOO，其源極接入電壓信號(hào)VIN；變頻電路，用于把由所述電阻電路在VLOO控制下轉(zhuǎn)換VIN所流出的電流信號(hào)變頻到輸出頻率上；電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將變頻后的所述電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻裝置，其特征在于，VLOO是差分 信號(hào)，包括VLOPO和VLONO; VIN是差分信號(hào)，包括VINP 和VINN;輸出的電壓信號(hào)是差分信號(hào)，包括VOUTP和 VOUTN。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻裝置，其特征在于，所述電阻電路 包括第 一輸入電阻支路和第二輸入電阻支路，所述第一電阻支路，包:I舌串聯(lián)的第一電阻R3和第二電阻 Rl、以及開關(guān)管M5，其中，所述開關(guān)管M5的源才及和漏才及分 別跨接在所述第一電阻R3的兩端，所述開關(guān)管M5的柵極接 入本振信號(hào)VLOPO，其源極接入電壓信號(hào)VINP;所述第二電阻支路，包括串聯(lián)的第一電阻R4和第二電阻 R2、以及開關(guān)管M6，其中，所述開關(guān)管M6的源才及和漏4及分 別跨接在所述第一電阻R4的兩端，所述開關(guān)管M6的柵極接 入本振信號(hào)VLONO，其源極接入電壓信號(hào)VINN。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻裝置，其特征在于，所述變頻電路 是差分電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混頻裝置，其特征在于，所述變頻電路 包括差分連接的共源極開關(guān)管對(duì)M1和M2與共源極開關(guān)管對(duì) M3和M4，其中開關(guān)管M1和開關(guān)管M2的柵極分別接入本振信號(hào)VLOP 和本^展信號(hào)VLON,開關(guān)管M4和開關(guān)管M3的柵極分別接入 本振信號(hào)VLOP和本振信號(hào)VLON;所述電阻R1的一端與所述開關(guān)管乂于Ml和M2的共源擬_ 相連接，所述電阻R2的一端與所述開關(guān)管對(duì)M3和M4的共 源才及相連才妄。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混頻裝置，其特征在于，所述電流-電 壓轉(zhuǎn)換電路是差分電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混頻裝置，其特征在于，所述電流-電 壓轉(zhuǎn)換電路包括電流-電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換器包括電阻R5、電阻R6和差分運(yùn)i文 OPA，電阻R5和電阻R6分別連接所述差分運(yùn)》丈OPA的輸入 和車餘出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的混頻裝置，其特征在于，所述開關(guān)管 Ml和開關(guān)管M4的漏4及分別連^"所述差分運(yùn)》文OPA的輸入 端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻裝置，其特征在于，所述開關(guān)管是 NMOS管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻裝置，其特征在于，所述第一電阻的電阻值為R歐姆，所述第二電阻的電阻值為(V5-l )R歐姆。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種混頻裝置，包括電阻電路，其包括串聯(lián)的第一電阻和第二電阻、以及開關(guān)管，其中，開關(guān)管的源極和漏極分別跨接在第一電阻的兩端，開關(guān)管的柵極接入本振信號(hào)VLOO，其源極接入電壓信號(hào)VIN；變頻電路，用于把由電阻電路在VLOO控制下轉(zhuǎn)換VIN所流出的電流信號(hào)變頻到輸出頻率上；電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。通過在輸入電阻支路中采用開關(guān)管，可以有效的消除諧波干擾，克服了現(xiàn)有技術(shù)中混頻裝置存在諧波干擾過大，導(dǎo)致輸出有用信號(hào)很可能被諧波干擾信號(hào)所淹沒，致使系統(tǒng)無(wú)法工作的問題。
文檔編號(hào)H03D7/00GK201360239SQ20092010544
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1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