一種低功耗、低噪聲的混頻器的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種低功耗、低噪聲的混頻器，包括跨導級電路、開關(guān)級電路、負載級電路和動態(tài)電流源；所述跨導級電路中，電容一的第二端連接第一對差分開關(guān)對的兩個NMOS晶體管的共源極，并通過電阻三接地；電容二的第二端連接第二對差分開關(guān)對的兩個NMOS晶體管的共源極，并通過電阻四接地；所述動態(tài)電流源中，PMOS晶體管一的源極連接PMOS晶體管二的柵極和第一對差分開關(guān)對的兩個NMOS晶體管的共源極；PMOS晶體管二的源極連接PMOS晶體管一的柵極和第二對差分開關(guān)對的兩個NMOS晶體管的共源極。本申請通過在跨導級電路中省略NMOS晶體管，新增動態(tài)電流源，可以降低電路的整體功耗和靜態(tài)功耗，還可減少電路的閃爍噪聲。
【專利說明】一種低功耗、低噪聲的混頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種無線收發(fā)系統(tǒng)中的混頻器。

【背景技術(shù)】
[0002] 射頻（radio frequency, RF)是指頻率范圍在300KHz?30GHz之間的電磁波。射 頻通信在廣播通信、移動通信、微波通信、衛(wèi)星通信、無線局域網(wǎng)接入、數(shù)字電視等方面得到 了廣泛應(yīng)用。典型的射頻通信系統(tǒng)包括發(fā)送機和接收機兩部分。
[0003] 射頻接收機具有三種基本結(jié)構(gòu)：超外差（super heterodyne)結(jié)構(gòu)、直接變頻 (direct conversion)結(jié)構(gòu)、低中頻（low IF)結(jié)構(gòu)。
[0004] 請參閱圖la，這是超外差接收機的基本結(jié)構(gòu)，其典型代表為數(shù)字中頻接收機。天 線接收到的射頻信號首先經(jīng)過射頻帶通濾波器（BPF，Band-Pass Filter)來濾除頻帶外的 干擾，然后低噪聲放大器（LNA，Low Noise Amplifier)將接收到的微弱信號在引入較低噪聲 的條件下進行放大，接下來鏡像抑制濾波器（IRF，Image-Reject Filter)濾除鏡像干擾頻 率。第一混頻器（Mixerl)將濾波后的信號與第一本振信號（L01，其中L0表不本地振蕩器， local oscillator)進行混頻，將信號從射頻搬移到中頻（IF, Intermediate Frequency)。 然后該中頻信號通過一個中頻帶通濾波器進行信道濾波，再通過自動增益放大器（VGA， Variable Gain Amplifiers)進行中頻放大。輸出的中頻信號分為I、Q兩路，I路信號是同 相（in-phase)的中頻信號，Q路信號是正交（quadrature)的中頻信號，即Q路信號由I路 信號移相90度而成。I、Q兩路中頻信號分別經(jīng)過兩個獨立的第二混頻器（Mixer2)，I路中 頻信號在第二混頻器中與第二本振信號（L02)混頻而下變頻為I路基帶信號，Q路中頻信 號在另一個第二混頻器中與移相90度的第二本振信號混頻而下變頻為Q路基帶信號。I、Q 兩路基帶信號再分別經(jīng)過低通濾波器（LPF，Low Pass Filter)后輸出，交由后續(xù)處理。典 型的后續(xù)處理包括將I、Q兩路基帶信號分別交由兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再交由 一個數(shù)字信號處理器0SP)進行解調(diào)處理。
[0005] 請參閱圖lb，這是直接變頻接收機的基本結(jié)構(gòu)，其典型代表為零中頻接收機。天線 接收到的射頻信號首先經(jīng)過射頻帶通濾波器來濾除頻帶外的干擾，然后低噪聲放大器將接 收到的微弱信號在引入較低噪聲的條件下進行放大。輸出的射頻信號分為I、Q兩路，I路 信號是同相的射頻信號，Q路信號是正交的射頻信號，即Q路信號由I路信號移相90度而 成。I、Q兩路射頻信號分別經(jīng)過兩個獨立的混頻器，I路射頻信號在混頻器中與本振信號混 頻而下變頻為I路基帶信號，Q路射頻信號在另一個混頻器中與移相90度的本振信號混頻 而下變頻為Q路基帶信號。I、Q兩路基帶信號再分別經(jīng)過低通濾波器、自動增益放大器后 輸出，交由后續(xù)處理。
[0006] 請參閱圖lc，這是低中頻接收機的基本結(jié)構(gòu)。天線接收到的射頻信號首先經(jīng)過射 頻帶通濾波器來濾除頻帶外的干擾，然后低噪聲放大器將接收到的微弱信號在引入較低噪 聲的條件下進行放大。輸出的射頻信號分為I、Q兩路，I路信號是同相的射頻信號，Q路信 號是正交的射頻信號，即Q路信號由I路信號移相90度而成。I、Q兩路射頻信號分別經(jīng)過 兩個獨立的第一混頻器，I路射頻信號在第一混頻器中與第一本振信號混頻而下變頻為I 路低中頻信號，Q路射頻信號在另一個第一混頻器中與移相90度的第一本振信號混頻而下 變頻為Q路低中頻信號。I、Q兩路低中頻信號再分別經(jīng)過低通濾波器、自動增益放大器后 輸出，分別經(jīng)過兩個獨立的第二混頻器下變頻為I、Q兩路基帶信號，再交由后續(xù)處理。
[0007] 由此可見，下變頻混頻器在各種類型的射頻接收機中都是必不可少的。下變頻混 頻器用于將射頻信號下變頻為中頻信號，或者是將射頻信號下變頻為基帶信號，或者是將 中頻信號下變頻為基帶信號。
[0008] 請參閱圖2,混頻器（mixer)是一種三端口的電子器件，包括輸入端口 IN、本振 端口 L0和輸出端口 OUT。混頻器用來實現(xiàn)信號的頻譜搬移，在時域上表現(xiàn)為輸入信號 與本振信號相乘，在頻域上表現(xiàn)為輸入信號頻率與本振信號頻率的加法和減法。假設(shè)輸 入信號為

【權(quán)利要求】
1. 一種低功耗、低噪聲的混頻器，包括跨導級電路、開關(guān)級電路、負載級電路；所述開 關(guān)級電路由兩對差分開關(guān)對所組成；第一對差分開關(guān)對由共源極的NMOS晶體管H、NMOS晶 體管四所組成，第二對差分開關(guān)對由共源極的NMOS晶體管五、NMOS晶體管六所組成；每一 對差分開關(guān)對中的兩個NMOS晶體管的柵極分別接收一對差分輸入的本振信號； 其特征是，所述混頻器還包括動態(tài)電流源； 所述跨導級電路包括電容一、電容二、電阻H、電阻四；電容一的第一端、電容二的第一 端分別接收一對差分輸入的電壓信號，電容一的第二端連接開關(guān)級電路中第一對差分開關(guān) 對的兩個NMOS晶體管的共源極，并通過電阻H接地；電容二的第二端連接開關(guān)級電路中第 二對差分開關(guān)對的兩個NMOS晶體管的共源極，并通過電阻四接地； 所述負載級電路由負載電阻一、負載電阻二、電阻五、電容四構(gòu)成；每個負載電阻均連 接工作電壓和開關(guān)級電路；電阻五和電容四均連接工作電壓和動態(tài)電流源中兩個PM0S晶 體管的共漏極； 所述動態(tài)電流源由共漏極的PM0S晶體管一和PM0S晶體管二構(gòu)成；PM0S晶體管一的源 極連接PM0S晶體管二的柵極和開關(guān)級電路中第一對差分開關(guān)對的兩個NMOS晶體管的共源 極；PM0S晶體管二的源極連接PM0S晶體管一的柵極和開關(guān)級電路中第二對差分開關(guān)對的 兩個NMOS晶體管的共源極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗、低噪聲的混頻器，其特征是，第一差分開關(guān)對中由正 本振信號激勵的NMOS晶體管H的漏極和第二差分開關(guān)對中由負本振信號激勵的NMOS晶體 管五的漏極均連接負載電阻一；第一差分開關(guān)對中由負本振信號激勵的NMOS晶體管四的 漏極和第二差分開關(guān)對中由正本振信號激勵的NMOS晶體管六的漏極均連接負載電阻二。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗、低噪聲的混頻器，其特征是，所述跨導級電路還包括 電容H，電容H連接在電容一的第二端和電容二的第二端之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗、低噪聲的混頻器，其特征是，電阻H和/或電阻四替 換為NMOS晶體管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗、低噪聲的混頻器，其特征是，電阻五替換為電流源。
【文檔編號】H03D7/16GK104467686SQ201410735942
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】黃颋 申請人:銳迪科微電子科技（上海）有限公司