專利名稱：射頻識(shí)別中的混頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混頻器，特別涉及一種射頻識(shí)別中的混頻器。
背景技術(shù)：
近幾年隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)硬件和軟件等設(shè)備的性能提出了更高的要求。 射頻識(shí)別設(shè)備RFID作為互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，也同樣要求RFID閱讀器和標(biāo)簽具有較高的性能?；祛l器作為RFID中的一個(gè)重要模塊，其主要功能是通過(guò)兩個(gè)信號(hào)相乘實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換，從而得到所需要的中頻信號(hào)或者是射頻信號(hào)。轉(zhuǎn)換增益、噪聲、線性度等是混頻器的關(guān)鍵性能指標(biāo)，直接影響著RFID系統(tǒng)的性能。

圖1為一種常見的傳統(tǒng)Gilbert混頻器的電路結(jié)構(gòu)，其由尾電流源、跨導(dǎo)級(jí)電路、 開關(guān)級(jí)電路以及負(fù)載電路組成的。其中，尾電流源用于提高穩(wěn)定的電流，跨導(dǎo)級(jí)用于將射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻電流信號(hào)，本振信號(hào)輸入到開關(guān)級(jí)，從而控制晶體管的開和關(guān)，最后經(jīng)由負(fù)載得到所需要的信號(hào)。該傳統(tǒng)Gilbert混頻器的缺點(diǎn)在于增益不高且噪聲系數(shù)相對(duì)較大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種射頻識(shí)別中的混頻器，其能提高增益和噪聲性能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的射頻識(shí)別中的混頻器，包括尾電流源電路、跨導(dǎo)級(jí)電路、開關(guān)級(jí)電路和負(fù)載電路；所述混頻器還包括由第八NMOS晶體管和第九NMOS晶體管組成的諧波抑制電路；所述開關(guān)級(jí)電路包括第四NMOS晶體管(M4)、第五NMOS晶體管(M5)、第六NMOS晶體管(M6)和第七NMOS晶體管(M7)；所述第四NMOS晶體管的柵極連接本征信號(hào)的正輸入端，所述第五NMOS晶體管和第六NMOS晶體管的柵極互連并接本征信號(hào)的負(fù)輸入端，所述第七NMOS晶體管的柵極接本征信號(hào)的正輸入端；所述第四NMOS晶體管和第五NMOS晶體管的源極接所述跨導(dǎo)級(jí)電路中柵極接射頻信號(hào)正輸入端的那個(gè)NMOS晶體管的漏極，所述第六 NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的源極接所述跨導(dǎo)級(jí)電路中柵極接射頻信號(hào)負(fù)輸入端的那個(gè)NMOS晶體管的漏極，所述第四NMOS晶體管和所述第六NMOS晶體管的漏極互連，所述第五NMOS晶體管和所述第七NMOS晶體管的漏極互連；所述第八NMOS晶體管和第九NMOS晶體管的柵極互連，用于輸入第二偏置電壓，并通過(guò)第三電容(O)接地；所述第八NMOS晶體管的源極接至所述第四NMOS晶體管和第五 NMOS晶體管的源極，漏極接至所述第五NMOS晶體管和所述第七NMOS晶體管的漏極，并連接至負(fù)載電路；所述第九NMOS晶體管的源極接至所述第六NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的源極，漏極接至所述第四NMOS晶體管和所述第六NMOS晶體管的漏極，并連接至負(fù)載電路。本發(fā)明的混頻器，通過(guò)在跨導(dǎo)級(jí)電路的漏極連接晶體管對(duì)M8和M9，使得跨導(dǎo)管的漏極電壓和流過(guò)跨導(dǎo)管的電路相對(duì)穩(wěn)定，保持一個(gè)相對(duì)的常數(shù)，所以放大的射頻信號(hào)(RF信號(hào))受2倍的本征信號(hào)QLO信號(hào))影響就小，放大的RF信號(hào)衰減就少，最終使得本發(fā)明的混頻器擁有較高的增益和較低的噪聲系數(shù)。
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1為現(xiàn)有的Gilbert混頻器的電路示意圖；圖2為本發(fā)明的Gilbert混頻器的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種高增益低噪聲型混頻器，用于RFID電路中。該混頻器和背景技術(shù)中的傳統(tǒng)混頻器比較起來(lái)，具有更高的增益和更低的噪聲系數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案。該混頻器在傳統(tǒng)混頻器的基礎(chǔ)上，增加了一對(duì)諧波抑制的晶體管，柵極給予固定偏置電壓，源極和漏極分別如圖2所示的方式連接至開關(guān)級(jí)晶體管的源極和漏極，在混頻器正常工作時(shí)，就能抑制2倍的本振信號(hào)的頻率OL0)，使得跨導(dǎo)管的漏極穩(wěn)定，最終使得放大的射頻信號(hào)不會(huì)因?yàn)?L0信號(hào)的影響而衰減，從而實(shí)現(xiàn)了混頻器的高增益和低噪聲系數(shù)?，F(xiàn)結(jié)合圖2具體描述本發(fā)明的技術(shù)方案，混頻器包括尾電流源、跨導(dǎo)級(jí)電路、開關(guān)級(jí)電路、諧波抑制電路以及負(fù)載電路。其連接關(guān)系為尾電流源電路包括第一 NMOS晶體管M1，第一 NMOS晶體管的柵極輸入偏置電壓Vbi源極接地；跨導(dǎo)級(jí)電路包括第二 NMOS晶體管M2和第三NMOS晶體管M3，第二 NMOS晶體管和第三NMOS晶體管的源極均連接至第一NMOS晶體管的漏極，第二NMOS晶體管的柵極接RF+(射頻信號(hào)正輸入端)，第三NMOS晶體管的柵極接RF-(射頻信號(hào)負(fù)輸入端)，第二 NMOS晶體管的漏極接第四NMOS晶體管和第五NMOS晶體管的源極，第三NMOS晶體管的漏極接第六NMOS 晶體管和第七NMOS晶體管的源極；開關(guān)級(jí)電路包括第四NMOS晶體管M4、第五NMOS晶體管M5、第六NMOS晶體管M6 和第七NMOS晶體管M7 ；第四NMOS晶體管的柵極接LO+(本征信號(hào)正輸入端)，第五NMOS 晶體管和第六NMOS晶體管的柵極互連并接LO-(本征信號(hào)負(fù)輸入端)，第七NMOS晶體管的柵極接LO+ ；第四NMOS晶體管和第五NMOS晶體管的源極接第二 NMOS晶體管的漏極，第六 NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的源極接跨導(dǎo)級(jí)電路中柵極接第三NMOS晶體管的漏極，第四NMOS晶體管和第六NMOS晶體管的漏極互連，第五NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的漏極互連；第八NMOS晶體管和第九NMOS晶體管的柵極互連，用于輸入偏置電壓Vb2并通過(guò)第三電容C3接地；第八NMOS晶體管的源極接至第四NMOS晶體管和第五NMOS晶體管的源極， 漏極接至第五NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的漏極，并連接至負(fù)載電路；第九NMOS晶體管的源極接至第六NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的源極，漏極接至第四NMOS晶體管和第六NMOS晶體管的漏極，并連接至負(fù)載電路。負(fù)載電路包括第一電容Cl和第一電阻R1，第二電容C2和第二電阻R2 ；第一電容的一端和第一電阻的一端互連并連接至第九NMOS晶體管的漏極，第一電容的另一端接IF+(中頻信號(hào)正輸入端)，第一電阻的另一端為電源電壓VDD端；第二電容的一端和第二電阻的一端互連并連接至第八NMOS晶體管的漏極，第二電容的另一端為IF-(中頻信號(hào)負(fù)輸入端)，第二電阻的另一端為VDD端。MOS管Ml也稱尾電流管，用于提高穩(wěn)定的工作電流。MOS管M2和MOS管M3也稱為跨導(dǎo)管，用于將射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻電流信號(hào)；MOS管M4、M0S管M5、M0S管M6和MOS 管M7也稱為開關(guān)管；MOS管M8和MOS管M9為抑制2倍本振信號(hào)頻率(2L0)的晶體管對(duì)； 電容Cl和電容C2是輸出隔直電容；電容C3是濾波電容，電阻Rl和電阻R2是負(fù)載電阻，用于將中頻電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。射頻信號(hào)輸入晶體管M2和M3，并且將射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻電流信號(hào)，本振信號(hào)輸入端LO+和LO-為一對(duì)幅度固定的差分信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)可以控制開關(guān)管M4、M5、M6和 M7的開關(guān)狀態(tài)，電流信號(hào)流過(guò)開關(guān)管后，相當(dāng)于和開關(guān)的信號(hào)相乘，最后在負(fù)載上就產(chǎn)生了和頻和差頻電壓信號(hào)，在上混頻器中用到了和頻的射頻信號(hào)，在下混頻器中用到差頻的中頻信號(hào)，在本發(fā)明中用到了差分的中頻信號(hào)IF+和IF-。在傳統(tǒng)的混頻器中，跨導(dǎo)管漏極的電壓以及流過(guò)跨導(dǎo)管的電流會(huì)受2L0的信號(hào)影響QLO信號(hào)產(chǎn)生于本振信號(hào)L0)，輸出的信號(hào)就會(huì)包含放大的射頻信號(hào)和2L0信號(hào)以及混頻后信號(hào)。由于流過(guò)跨導(dǎo)管的RF信號(hào)由2L0頻率來(lái)控制，從而使得最終放大的RF信號(hào)產(chǎn)生了一定程度上的衰減，這樣就使得傳統(tǒng)的混頻器的增益不高且噪聲系數(shù)較大。而在本發(fā)明的混頻器中，晶體管M8和M9連接在跨導(dǎo)管的漏極，能使得跨導(dǎo)管的漏極電壓和流過(guò)跨導(dǎo)管的電路相對(duì)穩(wěn)定，保持一個(gè)相對(duì)的常數(shù)，所以放大的RF信號(hào)受2L0信號(hào)影響就小，放大的RF信號(hào)衰減就少，最終使得本發(fā)明的混頻器擁有較高的增益和較低的噪聲系數(shù)。
權(quán)利要求1.一種射頻識(shí)別中的混頻器，包括尾電流源電路、跨導(dǎo)級(jí)電路、開關(guān)級(jí)電路和負(fù)載電路，其特征在于所述混頻器還包括由第八NMOS晶體管(M8)和第九NMOS晶體管(M9)組成的諧波抑制電路；所述開關(guān)級(jí)電路包括第四NMOS晶體管(M4)、第五NMOS晶體管(M5)、第六NMOS晶體管(M6)和第七NMOS晶體管(M7)；所述第四NMOS晶體管的柵極連接本征信號(hào)的正輸入端， 所述第五NMOS晶體管和第六NMOS晶體管的柵極互連并接本征信號(hào)的負(fù)輸入端，所述第七 NMOS晶體管的柵極接本征信號(hào)的正輸入端；所述第四NMOS晶體管和第五NMOS晶體管的源極接所述跨導(dǎo)級(jí)電路中柵極接射頻信號(hào)正輸入端的那個(gè)NMOS晶體管的漏極，所述第六 NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的源極接所述跨導(dǎo)級(jí)電路中柵極接射頻信號(hào)負(fù)輸入端的那個(gè)NMOS晶體管的漏極，所述第四NMOS晶體管和所述第六NMOS晶體管的漏極互連，所述第五NMOS晶體管和所述第七NMOS晶體管的漏極互連；所述第八NMOS晶體管和第九NMOS晶體管的柵極互連，用于輸入第二偏置電壓，并通過(guò)第三電容(O)接地；所述第八NMOS晶體管的源極接至所述第四NMOS晶體管和第五NMOS 晶體管的源極，漏極接至所述第五NMOS晶體管和所述第七NMOS晶體管的漏極，并連接至負(fù)載電路；所述第九NMOS晶體管的源極接至所述第六NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的源極，漏極接至所述第四NMOS晶體管和所述第六NMOS晶體管的漏極，并連接至負(fù)載電路。
2.如權(quán)利要求1所述的混頻器，其特征在于所述尾電流源電路包括第一 NMOS晶體管(Ml)，所述第一 NMOS晶體管的柵極輸入第一偏置電壓，源極接地；所述跨導(dǎo)級(jí)電路包括第二 NMOS晶體管(IC)和第三NMOS晶體管(ΙΟ)，所述第二 NMOS晶體管和所述第三NMOS晶體管的源極均連接至所述第一 NMOS晶體管的漏極，所述第二 NMOS 晶體管的柵極接射頻信號(hào)正輸入端，所述第三NMOS晶體管的柵極接射頻信號(hào)負(fù)輸入端，所述第二 NMOS晶體管的漏極接第四NMOS晶體管和第五NMOS晶體管的源極，所述第三NMOS 晶體管的漏極接第六NMOS晶體管和第七NMOS晶體管的源極；所述負(fù)載電路包括第一電容(Cl)和第一電阻(Rl)，第二電容(C2)和第二電阻(R2)； 所述第一電容的一端和第一電阻的一端互連并連接至第九NMOS晶體管的漏極，所述第一電容的另一端接中頻信號(hào)正輸入端，所述第一電阻的另一端接電源電壓；所述第二電容的一端和第二電阻的一端互連并連接至第八NMOS晶體管的漏極，所述第二電容的另一端接中頻信號(hào)負(fù)輸入端，所述第二電阻的另一端接電源電壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種射頻識(shí)別中的混頻器，包括尾電流源電路、跨導(dǎo)級(jí)電路、開關(guān)級(jí)電路、諧波抑制電路和負(fù)載電路。其為在原有的混頻器上，在跨導(dǎo)管的漏極增加諧波抑制的晶體管對(duì)，使得跨導(dǎo)管的漏極電壓和流過(guò)跨導(dǎo)管的電路相對(duì)穩(wěn)定，因此獲得較高的增益和較低的噪聲系數(shù)。
文檔編號(hào)H03D7/16GK202026277SQ20112014936
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者馬和良 申請(qǐng)人:上海華虹集成電路有限責(zé)任公司