專利名稱：混頻電路與正交混頻電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于雙平衡混頻電路，特別是有關(guān)于具有載波泄漏校準(zhǔn)功能 的混頻電路與正交混頻電路。
背景技術(shù)：
使用金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)的混頻電路在高頻應(yīng)用中會受限于 有限的供應(yīng)電壓(通常低于2伏特)以及大量的閃爍噪聲(頻率達(dá)數(shù)千萬赫茲)， 因此此類混頻電路所需的增益與輸出信號準(zhǔn)位超出等效雙極電路(equivalent bipolar circuits)所需的增益與輸出信號準(zhǔn)位。圖1繪示了現(xiàn)有的雙平衡混頻電路的電路圖。圖1中的雙平衡混頻電路 包括了金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的差分對(101-102與103-104)，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管差分對的漏極連接到輸出端-I+與輸出端-I一，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管對的柵極連接到第一輸入端-n+與第一輸入端-II一。圖1的雙平衡混頻電路也包括了有源器件105、 106、 107與108。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管對101-102的源極連接到有源器 件105與106的漏極，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管對103-104的源極連接 到有源器件107與108的漏極。有源器件105、 106、 107與108的柵極通過 側(cè)偏壓匹配電路(偏壓網(wǎng)絡(luò)-I、偏壓網(wǎng)絡(luò)-II、偏壓網(wǎng)絡(luò)-III與偏壓網(wǎng)絡(luò)-IV)各 自地連接至第二輸入端-I+與第二輸入端-I一。有源器件105、 106、 107與108 的源極通過阻抗單元(退化阻抗；degeneration impedance)以及偏壓網(wǎng)絡(luò)-V連接 至接地端。由兩個如圖1所示的傳統(tǒng)雙平衡混頻電路所組成的正交調(diào)制器 (quadrature modulator; QMOD)將I/Q基帶信號調(diào)制至載波上，并產(chǎn)生調(diào)制的射頻(RF)信號。已知直接轉(zhuǎn)換(direct-converskm)的發(fā)射器中，具有與射頻信號相同頻率的載波信號會泄漏至正交調(diào)制器的輸出端。這種載波泄漏是由I/Q輸 入信號的直流偏差(DC-offset)、組件的匹配不良(mismatche)以及通過基板直接耦合(direct substrate coupling)所產(chǎn)生。除非可以達(dá)到抑制載波的特定要求，否 則正交調(diào)制器的比特錯誤率BER(Bit-error rate)便會惡化。圖2所示為美國專利第6,801,761號所揭露的現(xiàn)有的可編程混頻電路的方 框圖。如圖2所示，現(xiàn)有的可編程混頻電路包括第一混頻級(mixingstages)130 與第二混頻級132、耦接于其間的耦接組件136以及耦接至第一混頻級130與 第二混頻級132的補(bǔ)償模塊(compensation module)134。補(bǔ)償模塊134提供電 流模式的補(bǔ)償(current mode compensation)至第一混頻級130與第二混頻級 132。通過利用電流抽取方式(current-sink)加入補(bǔ)償電流或者通過電流源的注 入以減少混頻級130與132的電流，來自第一混頻級130與第二混頻級132 的電流可被等化(equalized)。發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中載波泄漏的問題，本發(fā)明提供一種具有載波泄漏校 準(zhǔn)功能的混頻電路與正交混頻電路。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的一種混頻電路接收第一差分輸入信號與第二差分 輸入信號，并產(chǎn)生差分輸出信號，包括雙平衡混頻電路以及載波泄漏校準(zhǔn)單 元，雙平衡混頻電路具有第一輸入對與第二輸入對以及輸出對，其中第一輸 入對接收第一差分輸入信號，且輸出對輸出差分輸出信號；以及載波泄漏校 準(zhǔn)單元，接收第二差分輸入信號以及差分校準(zhǔn)電流，并產(chǎn)生第一輸出電壓與 第二輸出電壓給雙平衡混頻電路的第二輸入對。依據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的一種正交混頻電路包括兩個上述實(shí)施方式 的的混頻電路，且第一混頻電路與第二混頻電路的第一差分輸入信號之間有 90度的相位差。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式提供具有載波泄漏校準(zhǔn)功能的混頻電路與正交混 頻電路，可明顯地抑制耦合至混頻電路的差分輸出信號的本地振蕩信號，此外，此載波泄漏校準(zhǔn)對于正交混頻電路的I-混頻電路與Q-混頻電路之間的匹配的影響微乎其微。


圖1繪示了現(xiàn)有的雙平衡混頻電路的電路圖。圖2所示為美國專利第6,801，761號所揭露的現(xiàn)有的可編程混頻電路的方框圖。 圖3所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的混頻電路的方框圖。 圖4所示為圖3的混頻電路的電路圖。圖5所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的正交混頻電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
為讓本發(fā)明的目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施 方式，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下圖3所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的混頻電路300的方框圖?；祛l電路300 包括雙平衡混頻電路器310以及載波泄漏校準(zhǔn)(carrier-leakage calibration)單元 350。雙平衡混頻電路器310具有第一輸入對312/313與第二輸入對314/315。 圖3的雙平衡混頻電路與圖1所示的雙平衡混頻電路的差異在于金屬氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的差分對被雙極型晶體管(BJT)所取代。第一輸入對 312/313接收差分本地振蕩信號，雙平衡混頻電路310通過負(fù)載電阻311提供 差分輸出信號，載波泄漏校準(zhǔn)單元350接收差分基帶信號BBIP/BBIN以及差 分校準(zhǔn)電流Ip/In，并產(chǎn)生第一輸出電壓Vp與第二輸出電壓Vn給雙平衡混頻 器混頻電路310的第二輸入對314/315。在圖3中，載波泄漏校準(zhǔn)單元350包括第一載波泄漏校準(zhǔn)器320與第二 載波泄漏校準(zhǔn)器330。第一載波泄漏校準(zhǔn)器320接收差分基帶信號BBIP/BBIN的差分分量BBIP與差分校準(zhǔn)電流Ip/In的差分分量Ip，并產(chǎn)生第一輸出電壓 Vp，第二載波泄漏校準(zhǔn)器330接收差分基帶信號BBIP/BBIN的另一差分分量 BBIN與差分校準(zhǔn)電流Ip/In的另一差分分量In，并產(chǎn)生第二輸出電壓Vn。在 圖3中，混頻電路300更包括校準(zhǔn)模塊(calibrationmodule)370，來提供差分校 準(zhǔn)電流Ip/In。圖4所示為圖3的混頻電路300的電路圖。其中，圖3中的第一載波泄 漏校準(zhǔn)器320與第二載波泄漏校準(zhǔn)器330都為源極跟隨器(source follower)。 每一源極跟隨器包括N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(NMOS)351/352。 N型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管351/352的柵極接收差分基帶信號BBIP/BBIN，且源 極接收差分校準(zhǔn)電流Ip/In。在圖4中，校準(zhǔn)模塊370包括第一金屬氧化物半 導(dǎo)體晶體管371與第二金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管372，第一金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管371與第二金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管372的源極通過可變電流源375 耦接至接地，其柵極分別被第一控制比特BP與第二控制比特BN所控制，其 漏極提供差分校準(zhǔn)電流Ip/In。在圖4中，逆變器(irwerter)373接收第二控制比 特BN并產(chǎn)生第一控制比特BP。圖5所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的正交混頻電路500的電路圖。正 交混頻電路500包括I-混頻電路510與Q-混頻電路560。 I-混頻電路510與 Q-混頻電路560都為圖4所揭露的混頻電路，且并聯(lián)在供應(yīng)電壓Vcc與接地 之間。I-混頻電路510的吉爾伯特(Gilbert)混頻電路的切換對511接收本地振 蕩信號LOIP/LOIN， Q-混頻電路560的吉爾伯特混頻電路的切換對561接收 本地振蕩信號LOQP/LOQN。 I-混頻電路510的跨導(dǎo)單元(transconductor cdl)513從載波泄漏校準(zhǔn)單元520接收電壓信號Vff/V^ Q-混頻電路560的跨 導(dǎo)單元563從載波泄漏校準(zhǔn)單元570接收電壓信號Vqp/Vqn。 I-混頻電路510 產(chǎn)生射頻輸出信號，而Q-混頻電路560產(chǎn)生射頻輸出信號。在此實(shí)施方式中， 載波泄漏校準(zhǔn)單元520與載波泄漏校準(zhǔn)單元570中的源極跟隨器只消耗少量 的電流，因此其對正交混頻電路500的電流功耗的影響是微乎其微的。此外，在源極跟隨器的補(bǔ)償并不會改變I-混頻電路510與Q-混頻電路560的跨導(dǎo)特 性，因而避免這兩個混頻電路之間的差異會造成的邊帶抑制(sideband suppression)效能的劣化。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式提供的具有載波泄漏校準(zhǔn)功能的混頻電路與正交 混頻電路，可明顯地抑制耦合至混頻電路的差分輸出信號的本地振蕩信號。 此外，所述載波泄漏校準(zhǔn)對于正交混頻電路的I-混頻電路與Q-混頻電路之間 的匹配的影響微乎其微。
權(quán)利要求
1.一種混頻電路，接收第一差分輸入信號與第二差分輸入信號，并產(chǎn)生差分輸出信號，其特征在于，所述混頻電路包括雙平衡混頻電路，具有第一輸入對與第二輸入對以及輸出對，其中所述第一輸入對接收所述第一差分輸入信號，且所述輸出對輸出所述差分輸出信號；以及載波泄漏校準(zhǔn)單元，接收所述第二差分輸入信號以及差分校準(zhǔn)電流，并產(chǎn)生第一輸出電壓與第二輸出電壓給所述雙平衡混頻電路的所述第二輸入對。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻電路，其特征在于，所述載波泄漏校準(zhǔn)單 元包括第一載波泄漏校準(zhǔn)器與第二載波泄漏校準(zhǔn)器；所述第一載波泄漏校準(zhǔn) 器接收所述第二差分輸入信號的差分分量與所屬差分校準(zhǔn)電流的差分分量， 并產(chǎn)生所述第一輸出電壓；所述第二載波泄漏校準(zhǔn)器接收所述第二差分輸入 信號的另一差分分量與所述差分校準(zhǔn)電流的另一差分分量，并產(chǎn)生所述第二 輸出電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻電路，其特征在于，所述第一載波泄漏校 準(zhǔn)器與第二載波泄漏校準(zhǔn)器都包括源極跟隨器，所述多個源極跟隨器的柵極接收所述第二差分輸入信號，所述多個源極跟隨器的源極接收所述差分校準(zhǔn) 電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻電路，其特征在于，所述混頻電路還包括 校準(zhǔn)模塊，來提供所述差分校準(zhǔn)電流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混頻電路，其特征在于，所述校準(zhǔn)模塊包括第 一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與第二金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述多個金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極通過可變電流源耦接至固定電壓，所述多個金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極分別由第一控制比特與第二控制比特所控制，所 述多個金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極提供所述差分校準(zhǔn)電流，其中所述第二控制比特為所述第一控制比特的補(bǔ)碼。
6. —種正交混頻電路，其特征在于，所述正交混頻電路包括 第一混頻電路與第二混頻電路，各接收第一差分輸入信號與第二差分輸入信號，并產(chǎn)生差分輸出信號，分別包括雙平衡混頻電路，具有第一輸入對與第二輸入對以及輸出對，其中所述 第一輸入對接收所述第一差分輸入信號，且所述輸出對輸出所述差分輸出信號；以及載波泄漏校準(zhǔn)單元，接收所述第二差分輸入信號以及差分校準(zhǔn)電流，并 產(chǎn)生第一輸出電壓與第二輸出電壓給所述雙平衡混頻電路的所述第二輸入對；其中，所述第一混頻電路與所述第二混頻電路的所述多個第一差分信號 有90度的相位差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的正交混頻電路，其特征在于，所述多個載波泄 漏校準(zhǔn)單元都包括第一載波泄漏校準(zhǔn)器與第二載波泄漏校準(zhǔn)器，所述多個第 一載波泄漏校準(zhǔn)器接收所述第二差分輸入信號的差分分量與所述差分校準(zhǔn)電 流的差分分量，并產(chǎn)生所述第一輸出電壓，所述多個第二載波泄漏校準(zhǔn)器接 收所述第二差分輸入信號的另一差分分量與所述差分校準(zhǔn)電流的另一差分分 量，并產(chǎn)生所述第二輸出電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的正交混頻電路，其特征在于，所述多個第一載波泄漏校準(zhǔn)器與第二載波泄漏校準(zhǔn)器都包括源極跟隨器，所述多個源極跟隨 器的柵極接收所述第二差分輸入信號，所述多個源極跟隨器的源極接收所述 差分校準(zhǔn)電流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的正交混頻電路，其特征在于，所述正交混頻電 路還包括校準(zhǔn)模塊，來提供所述差分校準(zhǔn)電流。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的正交混頻電路，其特征在于，所述校準(zhǔn)模塊包 括第一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與第二金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述多個 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極通過可變電流源耦接至固定電壓，所述多個金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極分別被第一控制比特與第二控制比特所控 制，所述多個金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極提供所述差分校準(zhǔn)電流，其中 所述第二控制比特為所述第一控制比特的補(bǔ)碼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混頻電路與正交混頻電路。一種混頻電路，接收第一差分輸入信號與第二差分輸入信號，并產(chǎn)生差分輸出信號，混頻電路包括雙平衡混頻電路以及載波泄漏校準(zhǔn)單元，所述雙平衡混頻電路具有第一輸入對與第二輸入對以及輸出對，其中第一輸入對接收第一差分輸入信號，且輸出對輸出差分輸出信號；以及載波泄漏校準(zhǔn)單元接收第二差分輸入信號以及差分校準(zhǔn)電流，并產(chǎn)生第一輸出電壓與第二輸出電壓給雙平衡混頻電路的第二輸入對。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式提供具有載波泄漏校準(zhǔn)功能的混頻電路與正交混頻電路，可明顯地抑制耦合至混頻電路的差分輸出信號的本地振蕩信號，此外，此載波泄漏校準(zhǔn)對于正交混頻電路的I-混頻電路與Q-混頻電路之間的匹配的影響微乎其微。
文檔編號H04B1/40GK101325400SQ20081008604
公開日2008年12月17日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者邱郁斯, 黃春揚(yáng) 申請人:聯(lián)發(fā)科技(新加坡)私人有限公司