一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器，包括：I/Q正交信號模塊，用于產(chǎn)生正交信號；混頻模塊，用于并將所述正交信號和輸入該混頻模塊的射頻信號進行混頻得到初級中頻信號；無源多相濾波模塊，用于抑制所述中頻信號中的鏡像信號得到次級中頻信號；加和模塊，用于對所述中頻輸出信號進行加和并且補償增益，得到終極中頻信號。本發(fā)明的混頻器能將高頻輸入信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，還對中頻信號進行鏡像抑制，并對鏡像抑制帶來的差損進行了增益補償。
【專利說明】一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，提供一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器。

【背景技術(shù)】
[0002]為實現(xiàn)高頻信號到中頻信號的轉(zhuǎn)換，混頻器是不可或缺的單元，目前業(yè)內(nèi)有兩種傳統(tǒng)方案:一種是有源混頻器，另一種是無源混頻結(jié)構(gòu)。但是無源結(jié)構(gòu)的增益和面積很難滿足指標(biāo)要求，所以基于Gilbert (吉爾伯特)單元的有源混頻器是當(dāng)今主流結(jié)構(gòu)。隨著無線通信系統(tǒng)的高速發(fā)展，我國的北斗導(dǎo)航日益完善，因此迫切需要提供一種能夠適用于北斗、GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，且能夠增益可變，并具有鏡像抑制的直接下變頻混頻器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器，能夠?qū)⑤斎氲母哳l信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，還對中頻信號進行鏡像抑制，并對鏡像抑制帶來的差損進行了增益補償。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器，包括:
[0005]I/Q正交信號模塊，用于產(chǎn)生正交信號；
[0006]混頻模塊，用于并將所述正交信號和輸入該混頻模塊的射頻信號進行混頻得到初級中頻信號；
[0007]無源多相濾波模塊，用于抑制所述中頻信號中的鏡像信號得到次級中頻信號；
[0008]加和模塊，用于對所述中頻輸出信號進行加和并且補償增益，得到終極中頻信號。
[0009]其中，所述混頻器還包括:
[0010]設(shè)置在所述I/Q正交信號模塊和所述混頻模塊之間的緩沖模塊；其中，所述I/Q正交信號模塊具體用于產(chǎn)生I信號與Q信號；所述緩沖模塊具體用于:將所述I信號進行緩沖放大得到第一輸入信號以及第二輸入信號，并將所述Q信號進行緩沖放大得到第三輸入信號以及第四輸入信號。
[0011]其中，所述混頻模塊包括:
[0012]共源極且偽差分連接的第一接入管和第二接入管、第一電容、第二電容、第三電容、第一電阻以及第二電阻；其中，所述第一接入管的柵極通過第一電容接入射頻信號，并通過第一電阻接入第一直流偏置電壓；所述第二接入管的柵極通過第二電阻接入所述第一直流偏置電壓，還分通過第二電容以及第三電容接地；
[0013]共源極且差分連接的第一本振管、第二本振管以及共源極且差分連接的第三本振管、第四本振管；其中，所述第一本振管以及第二本振管的源極與所述第一接入管的漏極連接；所述第一本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第一輸入信號；所述第二本振管的柵極與所述緩沖模塊連接用于接入所述第二輸入信號；所述第三本振管以及第四本振管的源極與所述第二接入管的漏極連接；所述第三本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第二輸入信號；所述第四本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第一輸入信號；
[0014]第一負(fù)載RC并聯(lián)電路以及第二輸出RC并聯(lián)電路；其中，所述第一負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第一本振管的漏極以及所述第三本振管的漏極連接；所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第二本振管的漏極以及所述第四本振管的漏極連接；所述第一負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端以及所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端均接入?yún)⒖茧妷?；所述第一?fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端通過第四電容與所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端連接；
[0015]共源極且差分連接的第五本振管、第六本振管以及共源極且差分連接的第七本振管、第八本振管；其中，所述第五本振管以及第六本振管的源極與所述第一接入管的漏極連接；所述第五本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第三輸入信號；所述第六本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第四輸入信號；所述第七本振管以及第八本振管的源極與所述第二接入管的漏極連接；所述第七本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第四輸入信號；所述第八本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第三輸入信號；
[0016]第三負(fù)載RC并聯(lián)電路以及第四負(fù)載RC并聯(lián)電路；其中，所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第五本振管的漏極以及所述第七本振管的漏極連接；所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第六本振管的漏極以及所述第八本振管的漏極連接；所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端以及所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端均接入所述參考電壓；所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端通過第五電容與所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端連接；
[0017]共柵極且源極均接地的第一電流鏡管和第二電流鏡管；其中，所述第一電流鏡管的源極以及所述第二電流鏡管的源極均接地；所述第二電流鏡管的漏極分別與所述第一接入管的源極以及所述第二接入管的源極連接；所述第一電流鏡管的漏極與柵極連接。
[0018]其中，所述無源多相濾波模塊具體用于:抑制所述第一初級中頻信號中的鏡像信號，得到第一次級中頻信號；抑制所述第二中頻信號中的鏡像信號，得到第二次級中頻信號；抑制所述第三中頻信號中的鏡像信號，得到第三次級中頻信號；抑制所述第四中頻信號中的鏡像信號，得到第四次級中頻信號；
[0019]其中，所述無源多相濾波模塊包括:
[0020]第一 RC并聯(lián)電路、第二 RC并聯(lián)電路、第三RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第五RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路、第七RC并聯(lián)電路、第八RC并聯(lián)電路；
[0021]其中，所述第一 RC并聯(lián)電路與所述第一本振管的漏極連接，用于接入所述第一初級中頻信號；所述第三RC并聯(lián)電路與所述第二本振管的漏極連接，用于接入所述第二中初級中頻信號；所述第五RC并聯(lián)電路與所述第三本振管的漏極連接，用于接入所述第三初級中頻信號；所述第七RC并聯(lián)電路與所述第四本振管的漏極連接，用于接入所述第四初級中頻信號；所述第一 RC并聯(lián)電路的電阻與電容、第三RC并聯(lián)電路的電阻與電容、第五RC并聯(lián)電路的電阻與電容、第七RC并聯(lián)電路的電阻與電容均分別與第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接。
[0022]其中，所述加和模塊包括:
[0023]第一級電路，用于將所述第一次級信號和所述第二次級信號進行加和并增益放大，得到第一增益信號以及將所述第三次級信號和所述第四次級信號進行加和并增益放大，得到第二增益信號；
[0024]第二級電路，用于提高電路線性度，并將所述第一增益信號以及所述第二增益信號進一步進行增益放大，得到第一終極信號以及第二終極信號。
[0025]其中，所述第一級電路包括:
[0026]差分連接且共柵極的第一增益管、第二增益管；
[0027]第三接入管，其漏極分別與所述第一增益管的源極以及所述第二增益管的源極連接，其源極接地；
[0028]差分連接且共柵極的第三增益管、第四增益管；
[0029]第四接入管，其漏極分別與所述第三增益管的源極以及所述第四增益管的源極連接，其源極接地；
[0030]其中，所述第一增益管的漏極與第三增益管的漏極連接，所述第二增益管的源極與所述第三增益管的源極連接；
[0031]其中，所述第一增益管的柵極分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第一次級中頻信號；所述第二增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第二次級中頻信號；所述第三增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第三次級中頻信號；所述第四增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第四次級中頻信號；
[0032]其中，所述第一增益管的漏極通過第一增益電阻、第二增益電阻與所述第四增益管的漏極連接；所述第一增益管的漏極還通過第三增益電阻、第一增益開關(guān)、第四增益電阻與所述第四增益管的漏極連接；所述第三接入管的柵極以及第四接入管的柵極均連接有第三電流鏡管；所述第三接入管的柵極分別與其漏極和第二輸入電流連接。
[0033]其中，所述第二級電路包括:
[0034]第五接入管，其源極接地；
[0035]第五增益管，其柵極通過第六電容與所述第一增益管的漏極連接，用于接入所述第一增益信號，且通過第三電阻以及第四電阻接入第二直流偏置電壓；
[0036]第六電阻；其中，所述第二直流偏置電壓通過第四電阻以及第六電阻接地；
[0037]第六接入管，其源極與接地；
[0038]第六增益管，其柵極通過第七電容與所述第四增益管的漏極連接，用于接入所述第二增益信號，且通過第五電阻以及所述第四電阻接入所述第二直流偏置電壓；
[0039]其中，所述第五增益管的漏極通過第五增益電阻、第六增益電阻與所述第六接入管的漏極連接；所述第五增益管的漏極還通過第七增益電阻、第二增益開關(guān)、第八增益電阻與所述第六接入管的漏極連接；所述第五接入管的柵極以及第六接入管的柵極均與所述第三電流鏡管柵極連接；所述第五增益管的源極通過一反饋電阻所述第六增益管的源極連接；所述第二直流偏置電壓通過所述第一增益電阻接入所述第一增益管的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第二增益電阻接入所述第二增益管的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第五增益電阻接入所述第五增益管的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第六增益電阻接入所述第六增益管的漏極。
[0040]本發(fā)明的上述方案具有如下有益效果:
[0041]本發(fā)明的混頻器能將高頻輸入信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，還對中頻信號進行鏡像抑制，并對鏡像抑制帶來的差損進行了增益補償。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明中增益可變具有鏡像抑制直接下變頻混頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為發(fā)明中帶有緩沖模塊的增益可變具有鏡像抑制直接下變頻混頻器的信號傳輸不意圖；
[0044]圖3為本發(fā)明中混頻模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖4為本發(fā)明中無源多相濾波模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0046]圖5為本發(fā)明中加和模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0047]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細(xì)描述。
[0048]如圖1所示，一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器，其特征在于，包括:
[0049]I/Q正交信號模塊，用于產(chǎn)生正交信號；
[0050]混頻模塊，用于并將所述正交信號和輸入該混頻模塊的射頻信號進行混頻得到初級中頻信號；
[0051]無源多相濾波模塊，用于抑制所述中頻信號中的鏡像信號得到次級中頻信號；
[0052]加和模塊，用于對所述中頻輸出信號進行加和并且補償增益，得到終極中頻信號。
[0053]上述混頻器能將高頻輸入信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，還對中頻信號進行鏡像抑制，并對鏡像抑制帶來的差損進行了增益補償。
[0054]具體地，如圖2所述，在本發(fā)明的上述實施例中，所述混頻器還包括設(shè)置在所述I/Q正交信號模塊和所述混頻模塊之間的緩沖模塊；其中，所述I/Q正交信號模塊具體用于產(chǎn)生I信號與Q信號；所述緩沖模塊具體用于:將所述I信號進行緩沖放大得到第一輸入信號以及第二輸入信號，并將所述Q信號進行緩沖放大得到第三輸入信號以及第四輸入信號。
[0055]需要指出的是，上述實施例中的緩沖模塊為現(xiàn)有技術(shù)，作用只是將I信號與Q信號進行放大，并分成4個輸入信號(即第一輸入信號、第二輸入信號、第三輸入信號、第四輸入信號)，其具體的電路結(jié)構(gòu)不再贅述。
[0056]具體地，如圖3所示，在本發(fā)明的上述是實施例中，所述混頻模塊包括:
[0057]共源極且偽差分連接的第一接入管P11和第二接入管P12、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第一電阻Rl以及第二電阻R2 ;其中，所述第一接入管Pjl的柵極通過第一電容Cl接入射頻信號，并通過第一電阻Rl接入第一直流偏置電壓；所述第二接入管Pd的柵極通過第二電阻R2接入所述第一直流偏置電壓，還分通過第二電容C2以及第三電容C3接地。
[0058]共源極且差分連接的第一本振管P1、第二本振管P2以及共源極且差分連接的第三本振管P3、第四本振管P4 ;其中，所述第一本振管Pl以及第二本振管P2的源極與所述第一接入管Pn的漏極連接；所述第一本振管Pl的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第一輸入信號；所述第二本振管P2的柵極與所述緩沖模塊連接用于接入所述第二輸入信號；所述第三本振管P3以及第四本振管P4的源極與所述第二接入管Pj2的漏極連接；所述第三本振管P3的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第二輸入信號；所述第四本振管P4的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第一輸入信號；
[0059]第一負(fù)載RC并聯(lián)電路A以及第二負(fù)載RC并聯(lián)電路B ;其中，所述第一負(fù)載RC并聯(lián)電路A的輸入端分別與所述第一本振管Pl的漏極以及所述第三本振管P3的漏極連接；所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路B的輸入端分別與所述第二本振管P2的漏極以及所述第四本振管P4的漏極連接；所述第一負(fù)載RC并聯(lián)電路A的輸出端以及所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路B的輸出端均接入?yún)⒖茧妷篤DD ;所述第一負(fù)載RC并聯(lián)電路A的輸入端通過第二電容C2與所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路B的輸入端連接；
[0060]共源極且差分連接的第五本振管P5、第六本振管P6以及共源極且差分連接的第七本振管P7、第八本振管P8 ;其中，所述第五本振管P5以及第六本振管P6的源極與所述第一接入管Pj1的漏極連接；所述第五本振管P5的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第三輸入信號；所述第六本振管P6的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第四輸入信號；所述第七本振管P7以及第八本振管P8的源極與所述第二接入管的漏極連接；所述第七本振管P7的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第四輸入信號；所述第八本振管P8的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第三輸入信號；
[0061]第三負(fù)載RC并聯(lián)電路C以及第四負(fù)載RC并聯(lián)電路D ;其中，所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路C的輸入端分別與所述第五本振管P5的漏極以及所述第七本振管P7的漏極連接；所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路D的輸入端分別與所述第六本振管P6的漏極以及所述第八本振管P8的漏極連接；所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路C的輸出端以及所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路D的輸出端均接入所述參考電壓VDD ;所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路C的輸入端通過第四電容C4與所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路D的輸入端連接；
[0062]共柵極且源極均接地的第一電流鏡管Pdi和第二電流鏡管Pd2 ;其中，所述第一電流鏡管Pdi的源極以及所述第二電流鏡管Pd2的源極均接地；所述第二電流鏡管Pd2的漏極分別與所述第一接入管Pd的源極以及所述第二接入管Pd的源極連接；所述第一電流鏡管Pdi的漏極與柵極連接。
[0063]此外，在本發(fā)明的上述實施例中，所述無源多相濾波模塊具體用于:抑制所述第一初級中頻信號中的鏡像信號，得到第一次級中頻信號；抑制所述第二中頻信號中的鏡像信號，得到第二次級中頻信號；抑制所述第三中頻信號中的鏡像信號，得到第三次級中頻信號；抑制所述第四中頻信號中的鏡像信號，得到第四次級中頻信號；
[0064]其中，如圖4所示，所述無源多相濾波模塊包括:
[0065]第一RC并聯(lián)電路I第二RC并聯(lián)電路I1、第三RC并聯(lián)電路II1、第四RC并聯(lián)電路IV、第五RC并聯(lián)電路V、第六RC并聯(lián)電路V1、第七RC并聯(lián)電路VI1、第八RC并聯(lián)電路珊；
[0066]其中，所述第一 RC并聯(lián)電路I與所述第一本振管Pl的漏極連接，用于接入所述第一初級中頻信號；所述第三RC并聯(lián)電路III與所述第二本振管P2的漏極連接，用于接入所述第二初級中頻信號；所述第五RC并聯(lián)電路V與所述第三本振管P3的漏極連接，用于接入所述第三初級中頻信號；所述第七RC并聯(lián)電路VII與所述第四本振管P4的漏極連接，用于接入所述第四初級中頻信號；所述第一 RC并聯(lián)電路I的電阻與電容、第三R C并聯(lián)電路III的電阻與電容、第五RC并聯(lián)電路V的電阻與電容、第七RC并聯(lián)電路VII的電阻與電容均分別與第二RC并聯(lián)電路I1、第四RC并聯(lián)電路IV、第六RC并聯(lián)電路VI以及第八RC并聯(lián)電路珊的電阻和電容連接。采用上述電路結(jié)構(gòu)，能夠有效的在差損最小化的前提下進行鏡像抑制。
[0067]具體地，在本發(fā)明的上述實施例中，所述加和模塊包括:
[0068]第一級電路，用于將所述第一次級信號和所述第二次級信號進行加和并增益放大，得到第一增益信號以及將所述第三次級信號和所述第四次級信號進行加和并增益放大，得到第二增益信號；
[0069]第二級電路，用于提高電路線性度，并將所述第一增益信號以及所述第二增益信號進一步進行增益放大，得到第一終極信號以及第二終極信號。
[0070]其中，如圖5所示，所述的第一級電路包括:
[0071]差分連接且共柵極的第一增益管Pz1、第二增益管Pz2 ;
[0072]第三接入管P11，其漏極分別與所述第一增益管Pzi的源極以及所述第二增益管Pz2的源極連接，其源極接地；
[0073]差分連接且共柵極的第三增益管Pz3、第四增益管Pz4 ;
[0074]第四接入管Pj4，其漏極分別與所述第三增益管Pz3的源極以及所述第四增益管Pz4的源極連接，其源極接地；
[0075]其中，所述第一增益管Pzi的漏極與第三增益管Pz3的漏極連接，所述第二增益管Pz2的源極與所述第三增益管Pz3的源極連接；
[0076]其中，所述第一增益管Pzi的柵極分別與所述第二RC并聯(lián)電路IK圖4)、第四RC并聯(lián)電路IV (圖4)、第六RC并聯(lián)電路VI (圖4)以及第八RC并聯(lián)電路珊(圖4)的電阻和電容連接，用于接入所述第一次級中頻信號；所述第二增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路II (圖
4)、第四RC并聯(lián)電路IV (圖4)、第六RC并聯(lián)電路VI(圖4)以及第八RC并聯(lián)電路VDI(圖4)的電阻和電容連接，用于接入所述第二次級中頻信號；所述第三增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路II (圖4)、第四RC并聯(lián)電路IV (圖4)、第六RC并聯(lián)電路VI(圖4)以及第八RC并聯(lián)電路VDI(圖4)的電阻和電容連接，用于接入所述第三次級中頻信號；所述第四增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路II (圖4)、第四RC并聯(lián)電路IV (圖4)、第六RC并聯(lián)電路VI(圖4)以及第八RC并聯(lián)電路VDI(圖4)的電阻和電容連接，用于接入所述第四次級中頻信號；
[0077]其中，所述第一增益管Pzi的漏極通過第一增益電阻Rz2、第二增益電阻Rz2與所述第四增益管Pz4的漏極連接；所述第一增益管Pzi的漏極還通過第三增益電阻Rz3、第一增益開關(guān)B1、第四增益電阻Rz2與所述第四增益管Pz4的漏極連接；所述第一增益管Pzi的漏極還通過所述第一增益電阻Rz1、第五增益電阻Rz5、第六增益電阻Rz6與所述第三接入管P13的源極連接；所述第三接入管Pj3的柵極以及第四接入管Pj4柵極均通過第三電流鏡管Pd3接收第二輸入電流I2 ;所述第一增益管Pzi的漏極通過第一 RC串聯(lián)電路S連接在所述第五增益電阻Rz5和第六增益電阻Rz6之間；所述第四增益管Pz4的漏極通過第二 RC串聯(lián)電路T連接在所述第五增益電阻Rz5和第六增益電阻Rz6之間。
[0078]其中，所述第一增益管Pzi的漏極通過第一增益電阻Rz1、第二增益電阻Rz2與所述第四增益管Pz4的漏極連接；所述第一增益管Pzi的漏極還通過第三增益電阻Rz3、第一增益開關(guān)B1、第四增益電阻Rz4與所述第四增益管Pz4的漏極連接；所述第三接入管Pj3的柵極以及第四接入管IV的柵極均連接有第三電流鏡管Pd3 ;所述第三接入管Pj3的柵極分別與其漏極和第二輸入電流連接。
[0079]其中，如圖5所示，在本發(fā)明的上述實施例中，所述第二級電路包括:
[0080]第五接入管P:5，其源極接地；
[0081]第五增益管Pz5，其柵極通過第六電容R6與所述第一增益管Pzi的漏極連接，用于接入所述第一增益信號，且通過第三電阻R3以及第四電阻R4接入第二直流偏置電壓；
[0082]第六電阻R6 ;其中，所述第二直流偏置電壓通過第四電阻R4以及第六電阻R6接地；
[0083]第六接入管PJ6，其源極與接地；
[0084]第六增益管Pz6，其柵極通過第七電容R7與所述第四增益管Pz4的漏極連接，用于接入所述第二增益信號，且通過第五電阻R5以及所述第四電阻R4接入所述第二直流偏置電壓；
[0085]其中，所述第五增益管Pz5的漏極通過第五增益電阻Rz5、第六增益電阻Rz6與所述第六接入管P16的漏極連接；所述第五增益管Pz5的漏極還通過第七增益電阻Rz7、第二增益開關(guān)B2、第八增益電阻Rz8與所述第六接入管b的漏極連接；所述第五接入管Pm的柵極以及第六接入管P16的柵極均與所述第三電流鏡管Pd3柵極連接；所述第五增益管Pz5的源極通過一反饋電阻RS所述第六增益管Pz6的源極連接；所述第二直流偏置電壓通過所述第一增益電阻Rzi接入所述第一增益管Pzi的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第二增益電阻Rz2接入所述第二增益管Pz2的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第五增益電阻Rz5接入所述第五增益管Pz5的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第六增益電阻Rz6接入所述第六增益管Pz6的漏極。
[0086]下面對本發(fā)明的混頻器進行詳細(xì)描述:
[0087]如圖2所示，本發(fā)明的混頻器首先由I/Q信號模塊產(chǎn)生I信號以及Q信號，I/Q信號模塊采用差分方式將I信號以及Q信號輸入至緩沖模塊中，有效的解決I/Q信號的失配和系統(tǒng)隔離帶來的不穩(wěn)定因素；緩沖模塊將I信號經(jīng)放大分成第一輸入信號以及第二輸入信號，并將Q信號經(jīng)放大分成第三輸入信號以及第四輸入信號；
[0088]之后緩沖模塊以交流耦合的方式輸出4個輸入信號進入混頻模塊中。
[0089]圖3所示的為本發(fā)明中的混沌模塊，需要為第一接入管Pj1的柵極引入射頻信號、第一直流偏置電壓，還要為第一接入管P11的源極引入第一輸入電流Il (即工作電流)。此外還需要為第二接入管Pj2的柵極引入第一直流偏置電壓，為第二接入管Pj2的源極引入第一輸入電流。其中，射頻信號具體通過第一電容Cl與第一接入管Pd的連接。直流偏執(zhí)電壓通過第一電阻Rl進入第一接入管Pjl的柵極，并通過第二電阻R2進入第二接入管Pj2的柵極。第一輸入電流Il通過第一電流鏡管Pdi的漏極進入到第二電流鏡管Pd2后得到鏡像放大，分別流至第一接入管Pd的源極以及第二接入管Pd的源極。此外第二接入管Pn則分別通過第二電容C2以及第三電容C3接地，形成一個偽差分結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)谝惠斎胄盘栠M入到第一本振管Pl的柵極以及第四本振管P4的柵極之后，會與從第一接入管P11進入射頻信號整合并下變到中頻，經(jīng)其負(fù)載電路(即圖3中的第一負(fù)載RC并聯(lián)電路A以及第二負(fù)載RC并聯(lián)電路B)生成第一初級中頻信號，并從第一本振管Pl的漏極輸出(即圖2中的H點)；同理，第二輸入信號也同樣與射頻信號下變至中頻，經(jīng)其負(fù)載電路轉(zhuǎn)變成第二初級中頻信號，并從第一本振管Pl的漏極輸出(即圖2中的I點)；而第三輸入信號、第四輸入信號直接下變至中頻，并經(jīng)過其對應(yīng)的負(fù)載電路(即第三負(fù)載RC并聯(lián)電路C以及第四負(fù)載RC并聯(lián)電路D后)后轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌跫壷蓄l信號、第四初級中頻信號，之后分別從圖2中的J、K兩點輸出。此外，優(yōu)選地，還可以在Rl與R2連接的線路上加入一個接地的電容用來增加電路耦合的效果，需要指出的是，該接地的電容并不是本發(fā)明所必需的。
[0090]如圖4所示，第一初級中頻信號首先進入無源多相濾波模塊的第一 RC并聯(lián)電路I，同時第二初級中頻信號也進入第三RC并聯(lián)電路III，第三初級中頻信號進入第五RC并聯(lián)電路V，第四初級中頻信號進入第七RC并聯(lián)電路VII。其中，第一 RC并聯(lián)電路1、第三RC并聯(lián)電路II1、第五RC并聯(lián)電路以及第七RC并聯(lián)電路VII構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)狀電路結(jié)構(gòu)，用于將第一初級中頻信號、第二初級中頻信號、第三初級中頻信號以及第四初級中頻信號進行第一次鏡像抑制。之后，第一初級中頻信號、第二初級中頻信號、第三初級中頻信號以及第四初級中頻信號來到由第二 RC并聯(lián)電路I1、第四RC并聯(lián)電路IV、第六RC并聯(lián)電路VI以及第八RC并聯(lián)電路珊構(gòu)成的另一個網(wǎng)絡(luò)狀電路結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過第二次的鏡像抑制對應(yīng)得到第一次級中頻信號、第二次級中頻信號、第三次級中頻信號以及第四次級中頻信號，并如圖2所示，從無源多相濾波模塊輸出至加和模塊中。優(yōu)選地，無源多相濾波模塊具體可通過交流耦合的方式將第一次級中頻信號、第二次級中頻信號、第三次級中頻信號以及第四次級中頻信號發(fā)送至加和模塊。
[0091]如圖5所示，加和模塊在工作時，需要設(shè)置一個柵極源漏極連接的電流鏡像第三電流鏡管Pd3為其加和模塊引入第二輸入電流I2 (即工作電流)，第二輸入電流I2從第三電流鏡管Pd3的漏極輸入經(jīng)電流鏡放大后來到第三接入管Pd、第四接入管IV、第五接入管Pm、第六接入管Pj6的柵極。第一次級中頻信號與第二次級中頻信號通過第一級電路后，經(jīng)加和并增益放大補償，得到第一增益信號；同樣的，第三次級中頻信號與第四次級中頻信號同樣加和并增益放大后，生成第二增益信號。之后第一增益信號從第一電路中的M點輸出，經(jīng)過第六電容C6從S點進入第五增益管Pz5的柵極，到達第二級電路；同樣的，第二增益信號從第一電路中的N點輸出，經(jīng)過第七電容C7在T點進入第六增益管Pz6的柵極，到達第二級電路。此外，第二直流偏置電壓受第四電阻以及第六電阻分壓后，經(jīng)過第四電阻R4以及第三電阻R3從S點進入第五增益管Pz5的柵極，為第二級電路提供直流的偏置電壓；同時地，第二直流偏置電壓受第四電阻以及第六電阻分壓后，還經(jīng)過第四電阻R4以及第五電阻R6從T點進入第六增益管Pz6的柵極，為第二級電路提供直流的偏置電壓。在第二級電路中，由于第五增益管Pz5的源極通過電阻RS與第六增益管Pz6的源極連接，從而第五增益管Pz5與第六增益管Pz6形成源極負(fù)反饋，使得整個電路的線性度得到提高。最后，第一增益信號以及第二增益信號進入第二級電路，再次得到增益放大，最終生成第一終極中頻信號(從第二電路的O點輸出)以及第二終極中頻信號(從第二電路的Q點輸出)。
[0092]綜上所述，本發(fā)明的混合器具有高線性度、低噪聲、高增益、高鏡頻抑制的特性，能夠適用于北斗導(dǎo)航、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)等無線通信等領(lǐng)域。
[0093]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于導(dǎo)航射頻前端的增益可變直接下變頻混頻器，其特征在于，包括: I/Q正交信號模塊，用于產(chǎn)生正交信號； 混頻模塊，用于并將所述正交信號和輸入該混頻模塊的射頻信號進行混頻得到初級中頻信號； 無源多相濾波模塊，用于抑制所述中頻信號中的鏡像信號得到次級中頻信號； 加和模塊，用于對所述中頻輸出信號進行加和并且補償增益，得到終極中頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻器，其特征在于，還包括: 設(shè)置在所述I/Q正交信號模塊和所述混頻模塊之間的緩沖模塊；其中，所述I/Q正交信號模塊具體用于產(chǎn)生I信號與Q信號；所述緩沖模塊具體用于:將所述I信號進行緩沖放大得到第一輸入信號以及第二輸入信號，并將所述Q信號進行緩沖放大得到第三輸入信號以及第四輸入信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻器，其特征在于，所述混頻模塊包括: 共源極且偽差分連接的第一接入管和第二接入管、第一電容、第二電容、第三電容、第一電阻以及第二電阻；其中，所述第一接入管的柵極通過第一電容接入射頻信號，并通過第一電阻接入第一直流偏置電壓；所述第二接入管的柵極通過第二電阻接入所述第一直流偏置電壓，還分通過第二電容以及第三電容接地； 共源極且差分連接的第一本振管、第二本振管以及共源極且差分連接的第三本振管、第四本振管；其中，所述第一本振管以及第二本振管的源極與所述第一接入管的漏極連接；所述第一本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第一輸入信號；所述第二本振管的柵極與所述緩沖模塊連接用于接入所述第二輸入信號；所述第三本振管以及第四本振管的源極與所述第二接入管的漏極連接；所述第三本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第二輸入信號；所述第四本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第一輸入信號; 第一負(fù)載RC并聯(lián)電路以及第二輸出RC并聯(lián)電路；其中，所述第一負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第一本振管的漏極以及所述第三本振管的漏極連接；所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第二本振管的漏極以及所述第四本振管的漏極連接；所述第一負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端以及所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端均接入?yún)⒖茧妷?；所述第一?fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端通過第四電容與所述第二負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端連接； 共源極且差分連接的第五本振管、第六本振管以及共源極且差分連接的第七本振管、第八本振管；其中，所述第五本振管以及第六本振管的源極與所述第一接入管的漏極連接；所述第五本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第三輸入信號；所述第六本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第四輸入信號；所述第七本振管以及第八本振管的源極與所述第二接入管的漏極連接；所述第七本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第四輸入信號；所述第八本振管的柵極與所述緩沖模塊連接，用于接入所述第三輸入信號； 第三負(fù)載RC并聯(lián)電路以及第四負(fù)載RC并聯(lián)電路；其中，所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第五本振管的漏極以及所述第七本振管的漏極連接；所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端分別與所述第六本振管的漏極以及所述第八本振管的漏極連接；所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端以及所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸出端均接入所述參考電壓；所述第三負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端通過第五電容與所述第四負(fù)載RC并聯(lián)電路的輸入端連接； 共柵極且源極均接地的第一電流鏡管和第二電流鏡管；其中，所述第一電流鏡管的源極以及所述第二電流鏡管的源極均接地；所述第二電流鏡管的漏極分別與所述第一接入管的源極以及所述第二接入管的源極連接；所述第一電流鏡管的漏極與柵極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混頻器，其特征在于，所述無源多相濾波模塊具體用于:抑制所述第一初級中頻信號中的鏡像信號，得到第一次級中頻信號；抑制所述第二中頻信號中的鏡像信號，得到第二次級中頻信號；抑制所述第三中頻信號中的鏡像信號，得到第三次級中頻信號；抑制所述第四中頻信號中的鏡像信號，得到第四次級中頻信號； 其中，所述無源多相濾波模塊包括: 第一 RC并聯(lián)電路、第二 RC并聯(lián)電路、第三RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第五RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路、第七RC并聯(lián)電路、第八RC并聯(lián)電路； 其中，所述第一 RC并聯(lián)電路與所述第一本振管的漏極連接，用于接入所述第一初級中頻信號；所述第三RC并聯(lián)電路與所述第二本振管的漏極連接，用于接入所述第二中初級中頻信號；所述第五RC并聯(lián)電路與所述第三本振管的漏極連接，用于接入所述第三初級中頻信號；所述第七RC并聯(lián)電路與所述第四本振管的漏極連接，用于接入所述第四初級中頻信號；所述第一 RC并聯(lián)電路的電阻與電容、第三RC并聯(lián)電路的電阻與電容、第五RC并聯(lián)電路的電阻與電容、第七RC并聯(lián)電路的電阻與電容均分別與第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混頻器，其特征在于，所述加和模塊包括: 第一級電路，用于將所述第一次級信號和所述第二次級信號進行加和并增益放大，得到第一增益信號以及將所述第三次級信號和所述第四次級信號進行加和并增益放大，得到第二增益信號； 第二級電路，用于提高電路線性度，并將所述第一增益信號以及所述第二增益信號進一步進行增益放大，得到第一終極信號以及第二終極信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混頻器，其特征在于，所述第一級電路包括: 差分連接且共柵極的第一增益管、第二增益管； 第三接入管，其漏極分別與所述第一增益管的源極以及所述第二增益管的源極連接，其源極接地； 差分連接且共柵極的第三增益管、第四增益管； 第四接入管，其漏極分別與所述第三增益管的源極以及所述第四增益管的源極連接，其源極接地； 其中，所述第一增益管的漏極與第三增益管的漏極連接，所述第二增益管的源極與所述第三增益管的源極連接； 其中，所述第一增益管的柵極分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第一次級中頻信號；所述第二增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第二次級中頻信號；所述第三增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第三次級中頻信號；所述第四增益管分別與所述第二 RC并聯(lián)電路、第四RC并聯(lián)電路、第六RC并聯(lián)電路以及第八RC并聯(lián)電路的電阻和電容連接，用于接入所述第四次級中頻信號； 其中，所述第一增益管的漏極通過第一增益電阻、第二增益電阻與所述第四增益管的漏極連接；所述第一增益管的漏極還通過第三增益電阻、第一增益開關(guān)、第四增益電阻與所述第四增益管的漏極連接；所述第三接入管的柵極以及第四接入管的柵極均連接有第三電流鏡管；所述第三接入管的柵極分別與其漏極和第二輸入電流連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混頻器，其特征在于，所述第二級電路包括: 第五接入管，其源極接地； 第五增益管，其柵極通過第六電容與所述第一增益管的漏極連接，用于接入所述第一增益信號，且通過第三電阻以及第四電阻接入第二直流偏置電壓； 第六電阻；其中，所述第二直流偏置電壓通過第四電阻以及第六電阻接地； 第六接入管，其源極與接地； 第六增益管，其柵極通過第七電容與所述第四增益管的漏極連接，用于接入所述第二增益信號，且通過第五電阻以及所述第四電阻接入所述第二直流偏置電壓； 其中，所述第五增益管的漏極通過第五增益電阻、第六增益電阻與所述第六接入管的漏極連接；所述第五增益管的漏極還通過第七增益電阻、第二增益開關(guān)、第八增益電阻與所述第六接入管的漏極連接；所述第五接入管的柵極以及第六接入管的柵極均與所述第三電流鏡管柵極連接；所述第五增益管的源極通過一反饋電阻所述第六增益管的源極連接；所述第二直流偏置電壓通過所述第一增益電阻接入所述第一增益管的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第二增益電阻接入所述第二增益管的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第五增益電阻接入所述第五增益管的漏極，所述第二直流偏置電壓通過所述第六增益電阻接入所述第六增益管的漏極。
【文檔編號】H03D7/12GK104242824SQ201310237445
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】朱樟明, 張騰飛, 劉簾曦, 楊銀堂 申請人:西安電子科技大學(xué)