雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，公開(kāi)了一種雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明中，通過(guò)版圖布局，將有源管子放在生成該支路信號(hào)的版圖中間位置，實(shí)現(xiàn)有源電路工藝角度匹配，電容采用插指結(jié)構(gòu)放在兩邊，實(shí)現(xiàn)電容工藝匹配。進(jìn)一步地，RF信號(hào)線與LO信號(hào)線相交時(shí)，呈垂直相交，減小寄生電容，降低本振泄露，可以進(jìn)一步減弱直流失配的產(chǎn)生對(duì)接收機(jī)靈敏度性能的影響。在不增加芯片面積、功耗和成本的前提下，提高雙平衡無(wú)源混頻器的性能，提高通信系統(tǒng)的靈敏度。優(yōu)選地，保持IQ兩路靠近，以減小工藝偏差導(dǎo)致正交IQ信號(hào)的失配。
【專利說(shuō)明】雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及接收系統(tǒng)中的雙平衡無(wú)源混頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播(ChinaMobile Multimedia Broadcasting,簡(jiǎn)稱“CMMB”)是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的第一套面向手機(jī)、筆記本電腦等多種移動(dòng)終端的系統(tǒng)，利用S波段信號(hào)實(shí)現(xiàn)“天地”一體覆蓋、全國(guó)漫游，支持25套電視和30套廣播節(jié)目。2006年10月24日，國(guó)家廣電總局正式頒布中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播(俗稱手機(jī)電視)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定采用我國(guó)自主研發(fā)的移動(dòng)多媒體廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播規(guī)定了在廣播業(yè)務(wù)頻率范圍內(nèi)，移動(dòng)多媒體廣播系統(tǒng)廣播信道傳輸信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制，標(biāo)準(zhǔn)適用于30MHz到3000MHz頻率范圍內(nèi)的廣播業(yè)務(wù)頻率，通過(guò)衛(wèi)星和/或地面無(wú)線發(fā)射電視、廣播、數(shù)據(jù)信息等多媒體信號(hào)的廣播系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全國(guó)漫游。
[0003]目前的CMMB手機(jī)無(wú)線通信產(chǎn)品中，接收機(jī)系統(tǒng)基本上采用零中頻結(jié)構(gòu)，因?yàn)榱阒蓄l結(jié)構(gòu)是將射頻信號(hào)直接下變頻到基帶，優(yōu)點(diǎn)有很多，特別是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，鏡像信號(hào)是自身，沒(méi)有超外差結(jié)構(gòu)的鏡像抑制問(wèn)題。
[0004]然而，零中頻結(jié)構(gòu)也存在其缺點(diǎn)，如IQ支路不匹配和直流失配等問(wèn)題，特別是因版圖引起的直流失配，將導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法正常的解調(diào)。在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，主要的解決辦法是通過(guò)不斷加大混頻器管子尺寸，已減小失配(mismatch)問(wèn)題。
[0005]但是，通過(guò)加大混頻器管子尺寸以減少失配的方案，不可避免地將造成產(chǎn)品面積增大，功耗增加，成本增加等問(wèn)題，降低了產(chǎn)品性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，以保證混頻器的有源電路工藝角度的匹配程度，從而避免產(chǎn)生直流失配的問(wèn)題，提高雙平衡無(wú)源混頻器的性能。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，該雙平衡無(wú)源混頻器包含輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、混頻器核心變頻管、基帶信號(hào)采樣晶體管；
[0008]在所述雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，將生成支路信號(hào)的有源開(kāi)關(guān)管放置于生成該支路信號(hào)的版圖中間位置，將生成該支路信號(hào)的電容采用插指結(jié)構(gòu)放置于有源電路的兩側(cè)；
[0009]所述支路信號(hào)包含I路信號(hào)和Q路信號(hào)。
[0010]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)版圖布局，將有源管子放在生成該支路信號(hào)的版圖中間位置，實(shí)現(xiàn)有源電路工藝角匹配，電容采用插指結(jié)構(gòu)放在兩邊，實(shí)現(xiàn)電容工藝角匹配。由于工藝失配是產(chǎn)生直流失配的原因之一，因此，通過(guò)匹配有源電路，可以有效控制直流失配的產(chǎn)生，從而提高雙平衡無(wú)源混頻器的性能。而且，通過(guò)有源開(kāi)關(guān)管與電容在版圖上的位置關(guān)系的改變，以確保有源電路工藝角度匹配，無(wú)需加大混頻器管子尺寸，從而保證了整體應(yīng)用芯片面積小的優(yōu)勢(shì)。
[0011]進(jìn)一步地，在雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，電阻和電容采用插指結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步保證工藝上的差分對(duì)稱。
[0012]進(jìn)一步地，在雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，將射頻信號(hào)線(RF信號(hào)線)與相交的本振信號(hào)線(L0信號(hào)線)，設(shè)置為垂直相交。通過(guò)將RF信號(hào)線與LO信號(hào)線垂直相交，可以有效減少LO信號(hào)線與RF信號(hào)線之間的寄生電容，從而降低本振泄露，提高線性度。由于本振泄露也是產(chǎn)生直流失配的原因之一，因此，在確保有源電路工藝角度匹配的基礎(chǔ)上，減小本振泄露，可以進(jìn)一步避免直流失配的產(chǎn)生。在不增加芯片面積、功耗和成本的前提下，提高雙平衡無(wú)源混頻器的性能，提高通信系統(tǒng)的靈敏度。
[0013]進(jìn)一步地，在雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，射頻信號(hào)線與不相交的本振信號(hào)線之間的距離，大于預(yù)設(shè)門限。優(yōu)選地，射頻信號(hào)線與不相交的本振信號(hào)線之間，保持版圖允許的最大距離。通過(guò)在RF信號(hào)線與LO信號(hào)線交叉時(shí)候保持垂直關(guān)系，不交叉時(shí)，盡量保持距離，以進(jìn)一步減小RF信號(hào)線與LO信號(hào)線的寄生電容，進(jìn)而確保解決本振泄露的問(wèn)題，避免直流失配。
[0014]進(jìn)一步地，雙平衡無(wú)源混頻器還可以包含嵌入式濾波器，通過(guò)嵌入式濾波器可以進(jìn)一步對(duì)該雙平衡無(wú)源混頻器的輸入信號(hào)進(jìn)行干擾抑制，從而保證解調(diào)信號(hào)的準(zhǔn)確性。
[0015]進(jìn)一步地，在雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，產(chǎn)生I路信號(hào)的元器件與產(chǎn)生Q路信號(hào)的元器件并列相鄰排置，并且產(chǎn)生I路信號(hào)的元器件與產(chǎn)生Q路信號(hào)的元器件保持對(duì)稱。通過(guò)將產(chǎn)生I路信號(hào)的元器件與產(chǎn)生Q路信號(hào)的元器件并列相鄰排置，可以保持IQ兩路靠近，并且IQ保持絕對(duì)對(duì)稱，以進(jìn)一步減小工藝偏差導(dǎo)致正交IQ信號(hào)的失配。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中的雙平衡的線性無(wú)源混頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中嵌入濾波器的雙平衡無(wú)源混頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)示意圖；
[0019]圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式中的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0021]本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，可以應(yīng)用在CMMB手機(jī)電視的射頻芯片前端系統(tǒng)中。具體地說(shuō)，雙平衡的線性無(wú)源混頻器如圖1所示，假設(shè)運(yùn)放輸入端保持虛地狀態(tài)，Ml — M4工作在線性區(qū)。在該混頻器中，運(yùn)算放大器所構(gòu)成的濾波/放大電路一方面濾除高頻信號(hào)，另一方面將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓(即跨阻放大)，并由基帶輸出電壓。
[0022]本實(shí)施方式涉及的雙平衡無(wú)源混頻器如圖2所示，包含有嵌入式濾波器，使得該混頻器不僅可以將射頻信號(hào)下變頻到基帶信號(hào)，同時(shí)還可以對(duì)帶外干擾進(jìn)行抑制。如圖2所示，該雙平衡無(wú)源混頻器(Mixer)由混頻器核心變頻管1、嵌入式濾波器(如電阻電容RC濾波器)2，基帶信號(hào)采樣晶體管3組成。圖2中的BBN表示基帶信號(hào)負(fù)端輸出，BBP表示基帶信號(hào)正端輸出，RFP表示射頻信號(hào)正端輸出，RFN表示射頻信號(hào)負(fù)端輸出，LON表示本振信號(hào)負(fù)端輸出，LOP表不本振信號(hào)正端輸出。在本實(shí)施方式中，在該雙平衡無(wú)源混頻器的版圖內(nèi)，將生成支路信號(hào)的有源開(kāi)關(guān)管放置于生成該支路信號(hào)的版圖中間位置，將生成該支路信號(hào)的大電容采用插指結(jié)構(gòu)放置于有源電路的兩側(cè)，如圖3所示。其中，支路信號(hào)包含I路信號(hào)和Q路信號(hào)。另外，為了保證差分對(duì)稱，電阻(R)以及電容(C)采用插指結(jié)構(gòu)。由于生成I/Q路信號(hào)所需的有源開(kāi)關(guān)管(如PMOS管或NMOS管)、大電容等元器件屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，在此不再贅述。
[0023]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，通過(guò)將有源管子放在生成該支路信號(hào)的版圖中間位置，大電容放在兩邊，可以確保有源電路工藝角度匹配。而由于工藝失配是產(chǎn)生直流失配的原因之一，因此，通過(guò)確保有源電路工藝角度匹配，可以有效控制直流失配的產(chǎn)生，從而提高雙平衡無(wú)源混頻器的性能。而且，通過(guò)有源開(kāi)關(guān)管與大電容在版圖上的位置關(guān)系的改變，以確保有源電路工藝角度匹配，無(wú)需加大混頻器管子尺寸，從而保證了整體應(yīng)用芯片面積小的優(yōu)勢(shì)。
[0024]另外，值得一提的是，在如圖3所示的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，將射頻信號(hào)線(RF信號(hào)線)與相交的本振信號(hào)線(L0信號(hào)線)，設(shè)置為垂直相交；RF信號(hào)線與不相交的LO信號(hào)線之間的距離，大于預(yù)設(shè)門限。優(yōu)選地，RF信號(hào)線與不相交的LO信號(hào)線之間，保持版圖允許的最大距離。
[0025]由于混頻器中的本振泄露(L0 leakage)會(huì)導(dǎo)致本振信號(hào)與本振信號(hào)自身混頻，也是導(dǎo)致直流失配的原因之一。而本振泄露的主要原因是LO信號(hào)線與RF信號(hào)線之間的寄生電容決定，因此，解決本振泄露的關(guān)鍵是要減小LO與RF之間的寄生電容。而通過(guò)在RF信號(hào)線與LO信號(hào)線交叉時(shí)候保持垂直關(guān)系，不交叉時(shí)，盡量保持距離，可以有效減少LO信號(hào)線與RF信號(hào)線之間的寄生電容，從而減小本振泄露，提高線性度。
[0026]也就是說(shuō)，本實(shí)施方式在確保有源電路工藝角度匹配的基礎(chǔ)上，通過(guò)在RF信號(hào)線與LO信號(hào)線交叉時(shí)候保持垂直關(guān)系，不交叉時(shí)，盡量保持距離，進(jìn)一步避免了直流失配的產(chǎn)生，在不增加芯片面積、功耗和成本的前提下，提高了雙平衡無(wú)源混頻器的性能，提高了通信系統(tǒng)的靈敏度。
[0027]而且，由于本實(shí)施方式的雙平衡無(wú)源混頻器還包含有嵌入式濾波器，從而可以對(duì)該雙平衡無(wú)源混頻器的輸入信號(hào)進(jìn)行干擾抑制，保證了解調(diào)信號(hào)的準(zhǔn)確性。
[0028]本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法。第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于:在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，還需保持IQ兩路靠近，以減小工藝偏差導(dǎo)致的失配，并絕對(duì)對(duì)稱。
[0029]具體地說(shuō)，如圖4所示，在本實(shí)施方式的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，產(chǎn)生I路信號(hào)的元器件與產(chǎn)生Q路信號(hào)的元器件并列相鄰排置，并且產(chǎn)生I路信號(hào)的元器件與產(chǎn)生Q路信號(hào)的元器件保持對(duì)稱。[0030]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，相對(duì)第一實(shí)施方式，本實(shí)施方式的雙平衡無(wú)源混頻器不僅可以解決直流失陪的問(wèn)題，還可以進(jìn)一步優(yōu)化IQ支路不匹配的問(wèn)題，從版圖的角度很好的解決了零中頻方案的不足，具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，版圖對(duì)稱，LO與RF最小寄生電容，性能較好，功耗低，整體應(yīng)用芯片面積小等優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)性能，使得高性能嵌入濾波器功能的混頻器方案得以實(shí)現(xiàn)。
[0031]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，所述雙平衡無(wú)源混頻器包含輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、混頻器核心變頻管、基帶信號(hào)采樣晶體管，其特征在于， 在所述雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，將生成支路信號(hào)的有源開(kāi)關(guān)管放置于生成該支路信號(hào)的版圖中間位置，將生成該支路信號(hào)的電容采用插指結(jié)構(gòu)放置于有源電路的兩側(cè)；所述支路信號(hào)包含I路信號(hào)和Q路信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，其特征在于， 在所述雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，電阻和電容采用插指結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，其特征在于， 在所述雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，將射頻信號(hào)線與相交的本振信號(hào)線，設(shè)置為垂直相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，其特征在于， 在所述雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，射頻信號(hào)線與不相交的本振信號(hào)線之間的距離，大于預(yù)設(shè)門限。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，其特征在于， 所述射頻信號(hào)線與所述不相交的本振信號(hào)線之間，保持版圖允許的最大距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述雙平衡無(wú)源混頻器還包含嵌入式濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，其特征在于， 所述嵌入式濾波器為電阻電容RC濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的雙平衡無(wú)源混頻器的版圖設(shè)計(jì)方法，其特征在于， 在所述雙平衡無(wú)源混頻器的版圖中，產(chǎn)生I路信號(hào)的元器件與產(chǎn)生Q路信號(hào)的元器件并列相鄰排置，并且產(chǎn)生I路信號(hào)的元器件與產(chǎn)生Q路信號(hào)的元器件保持對(duì)稱。
【文檔編號(hào)】H03D7/16GK103427767SQ201210161216
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】李海松 申請(qǐng)人:聯(lián)芯科技有限公司