專利名稱：混頻器和直接下變頻接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低噪聲下變頻混頻 器和一種直接下變頻接收器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代無(wú)線通訊設(shè)備中，直接下變頻接收器(Direct Down Conversion Receiver)因其成本^氐、功肆毛小等優(yōu)點(diǎn)而得到越來(lái)越普 遍的應(yīng)用。
混頻器是直接下變頻接收器中的重要器件。CMOS工藝在半導(dǎo) 體制造領(lǐng)域所占比重逐漸增加，目前直4妄下變頻沖妻收器的混頻器通 常采用基于CMOS工藝的吉爾伯特型混頻器。
CMOS工藝的傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器的結(jié)構(gòu)如圖l所示，其由 射頻輸入放大電路、開(kāi)關(guān)管以及負(fù)載輸出電路組成。射頻電壓信號(hào) 由輸入級(jí)跨導(dǎo)管M1 、 M 2轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再經(jīng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管對(duì)(M 3 、 M4, M5、 M6)下變頻到中頻或基帶，最后由負(fù)載電阻R1、 R2方文 大輸出。由于開(kāi)關(guān)管共源極A點(diǎn)和B點(diǎn)寄生電容Cpl和Cp2的存 在，此混頻器在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較高的低頻閃爍噪聲輸出。由此 可見(jiàn)，CMOS工藝的傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器成為直接下變頻接收器 中閃爍噪聲的主要貢獻(xiàn)源，難以滿足直接下變頻接收器對(duì)于閃爍噪 聲的要求。圖2示出了是吉爾伯特型混頻器的簡(jiǎn)化模型。其低頻閃爍噪聲
產(chǎn)生4幾理為本地^振蕩源Vlo驅(qū)動(dòng)混頻器的開(kāi)關(guān)管M2和開(kāi)關(guān)管 M3以特定頻率切換，開(kāi)關(guān)管的低頻閃爍噪聲源Vfn隨著開(kāi)關(guān)管的 切才灸對(duì)開(kāi)關(guān)管的共源才及寄生電容Cp進(jìn)4亍反復(fù)充方文電，/人而在共源 才及A點(diǎn)上形成一個(gè)電流，喿聲，其p桑聲水平與Cp成正比，中心頻率 為本地振蕩頻率。此電流噪聲再由開(kāi)關(guān)管下變頻到負(fù)載級(jí)，從而形 成混頻器低頻閃爍噪聲輸出。
傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器的降噪手段是通過(guò)向開(kāi)關(guān)管的共源極 A 、 B點(diǎn)注入直流電流11和電流源12降<氐通過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，乂人而 降低混頻器的閃爍噪聲。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)為了降低混頻器閃 爍噪聲，需要減小流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，但是這種方法因?yàn)槭潜粍?dòng)地 降低混頻器閃爍噪聲源的大小，所以對(duì)于噪聲的抑制效果有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種低噪聲下變頻混頻器，能夠解決現(xiàn)有技術(shù) 的下變頻混頻器閃爍噪聲較大的問(wèn)題。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了 一種用于降低閃爍噪聲的下變頻 混頻器，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括差分連接的開(kāi)關(guān)管Ml和開(kāi)關(guān)管 M2,用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其包括差 分連接的開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4及開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6，用于對(duì)巴由所述 轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路，其包括 差分連4妄的電阻R1和電阻R2，用于將下變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?電壓信號(hào)；容性阻抗電3各，用于4氐消開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4的共源^L A點(diǎn)和/或開(kāi)關(guān)管3于M5和M6的共源才及B點(diǎn)的寄生電容。優(yōu)選地，容性阻抗電^各包括反相器Ul、開(kāi)關(guān)管M11及電容器 Csl，反詳目器Ul i殳置于開(kāi)關(guān)管^f M3和M4的共源才及A點(diǎn)或開(kāi)關(guān)管 對(duì)M5和M6的共源才及B點(diǎn)與開(kāi)關(guān)管Mil的片冊(cè)才及之間；開(kāi)關(guān)管Mil 的漏極分別與開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4的共源極A點(diǎn)或開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和 M6的共源極B點(diǎn)相連；電容器Csl設(shè)置于開(kāi)關(guān)管Mil的源極與地 之間。
優(yōu)選地，反相器是單位增益反相器。
優(yōu)選地，容性阻抗電路包括電容器Cs、電流源II和電流源12 以及開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8，開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的漏才及分別 與開(kāi)關(guān)管7于M3和M4與開(kāi)關(guān)管2于M5和M6的共源4及A點(diǎn)和B點(diǎn) 相連；開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的柵4及和漏擬 波此交叉相連；電容 器Cs, i殳置于開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的源才及之間；電流源II和 電流源12，分別i殳置于開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的源才及與;也之間。
4尤選i也，電流源包4舌開(kāi)關(guān)管M9和開(kāi)關(guān)管MIO,其中開(kāi)關(guān)管 M9和開(kāi)關(guān)管M10的一冊(cè)才及連沖妄偏置電流源，其源才及分別與參考電壓 VDD相連，其漏才及分別與開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的源才及相連。
優(yōu)選地，上述開(kāi)關(guān)管為CMOS管。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種直接下變頻接收器，其包括 上述4壬一種混頻器。
上述實(shí)施例提供了具有閃爍噪聲抑制能力的混頻器和直接下 變頻接收器，其通過(guò)在混頻器開(kāi)關(guān)管共源極上連接具有容性輸入阻 抗特性的電路，來(lái)抵消該點(diǎn)的寄生電容，從而抑制閃爍噪聲。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)才是供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申 請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并
不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的一種雙差分吉爾伯特型混頻器的電 路圖2示出了圖1的吉爾伯特型混頻器的簡(jiǎn)化電路圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包含噪聲消除電路的吉爾 伯特型混頻器的電^各圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路L1和容性 阻抗電路L2的單端源極電容退化實(shí)現(xiàn)形式電路圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路Ll和容性 阻抗電路L2的差分源極電容退化實(shí)現(xiàn)形式電路圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的吉爾伯特型混頻器的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)i兌明本發(fā)明。
圖3所示為本發(fā)明的包含容性阻抗電路的吉爾伯特型混頻器的 電^各圖，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括構(gòu)成差分電路的開(kāi)關(guān)管Ml和開(kāi)關(guān)管M2， 用于^fe射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；
下變頻電^各，其包括構(gòu)成差分電^各的開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4與開(kāi) 關(guān)管對(duì)M5和M6，用于把由轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中 頻或基帶；
負(fù)載電路，其包括構(gòu)成差分電路的電阻R1和電阻R2，用于將 下變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；以及
容性阻抗電路L1和容性阻抗電路L2，用于4氏消所述開(kāi)關(guān)管對(duì) M3和M4與開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6的共源才及A點(diǎn)和B點(diǎn)的寄生電容 (即圖3中的Cpl詳口Cp2)。
該實(shí)施例的容性阻抗電路L1和容性阻抗電路L2在開(kāi)關(guān)管共源 極連接一個(gè)有源電容，可以抵消掉該點(diǎn)的寄生電容Cp，則相當(dāng)于 切斷了開(kāi)關(guān)管閃爍噪聲的對(duì)地回^各，從而有效降^氐混頻器的閃爍噪 聲水平，因此實(shí)現(xiàn)了有效的噪聲消除電路。
在電3各工作帶寬內(nèi)，其/人|#入點(diǎn)A點(diǎn)或B點(diǎn)看進(jìn)去的車ir入阻抗 是一個(gè)負(fù)容抗，其大小與Cs值相關(guān)，通過(guò)合理選擇Cs的電容值， 可以使容性輸入阻抗與共源極寄生電容Cp 1和寄生電容Cp2恰好抵 消，達(dá)到顯著提高混頻器的閃爍噪聲抑制能力的目的。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路的單端源極 電容退化實(shí)現(xiàn)形式電路圖，其包括反相器U1、開(kāi)關(guān)管M11及電 容器Csl，其中，
反相器Ul設(shè)置于開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4共源極A點(diǎn)或開(kāi)關(guān)管對(duì) M5和M6的共源4及B點(diǎn)與開(kāi)關(guān)管Mil的棚-4及之間；
8開(kāi)關(guān)管Mil的漏才及與開(kāi)關(guān)管^fM3和M4共源4及A點(diǎn)或開(kāi)關(guān)管 對(duì)M5和M6的共源才及B點(diǎn)相連；
電容器Csl設(shè)置于開(kāi)關(guān)管Mll的源極與地之間。
優(yōu)選地，反相器U1是單位增益反相器，即增益為-1。
優(yōu)選地，混頻器電路包括兩個(gè)上述容性阻抗電路，分別連接開(kāi) 關(guān)管對(duì)M3和M4共源才及A點(diǎn)與開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6的共源一及B點(diǎn)。
^f尤選i也，開(kāi)關(guān)管M1、開(kāi)關(guān)管M2、開(kāi)關(guān)管M3、開(kāi)關(guān)管M4、 開(kāi)關(guān)管M5、開(kāi)關(guān)管M6和開(kāi)關(guān)管Mil為CMOS管。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的容性阻抗電路的差分源極 電容退化實(shí)現(xiàn)形式電^各圖，包括電容器Cs、電流源II和電流源 12以及開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8,其中
開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的漏才及分別與開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4與 開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6的共源才及A和B點(diǎn)相連；
開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的柵4及和漏扨J皮此交叉相連；
電容器Cs， i殳置于所述開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的源4及之間；
電流源II和電流源12,分別i殳置于所述開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管 M8的源4及與;也之間。
圖5的電路中開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8為差分跨導(dǎo)放大管，其 沖冊(cè)才及和漏4及;波此交叉連4妄形成差分輸入點(diǎn)。兩個(gè)對(duì)地源4及退化電容 合并為一個(gè)差分電容Cs，兩端分別與開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的源 才及相連。開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8由直流電流源II和電流源12分別提供工作電流。該實(shí)施例的差分電路中的兩路信號(hào)互為反相，可
以省去圖4電路中的單位增益反相器。
^尤選:l也，開(kāi)關(guān)管M1、開(kāi)關(guān)管M2、開(kāi)關(guān)管M3、開(kāi)關(guān)管M4、 開(kāi)關(guān)管M5、開(kāi)關(guān)管M6、開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8為CMOS管。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的吉爾伯特型混頻器的電路 圖，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括構(gòu)成差分電路的開(kāi)關(guān)管Ml和開(kāi)關(guān)管 M2,用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其包括構(gòu) 成差分電^各的開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4與開(kāi)關(guān)管只于M5和M6,用于對(duì)巴由 轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路，其包括 構(gòu)成差分電^各的電阻R1和電阻R2，用于^夸下變頻后的電流〗言號(hào)轉(zhuǎn) 變?yōu)殡妷骸窖蕴?hào)；容性阻抗電^各，用于纟氏消開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4與開(kāi) 關(guān)管對(duì)M5和M6的共源4及A和B點(diǎn)的寄生電容Cpl和寄生電容 Cp2。
該圖中的容性阻抗電路包括開(kāi)關(guān)管M7、開(kāi)關(guān)管M8、開(kāi)關(guān)管 M9、開(kāi)關(guān)管M10和電容器Cs，其中，
開(kāi)關(guān)管M9和開(kāi)關(guān)管M10的4冊(cè)4及與偏置電i 各相連形成電流源， 其源一及分別與參考電壓VDD相連，其漏4及分別與開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi) 關(guān)管M8的源4及相連為其4是供電流；
開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的源才及之間連4妄一個(gè)差分源4及退4匕電 容Cs,同時(shí)開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的柵極和漏極彼此交叉連接；
開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的漏4及分別與開(kāi)關(guān)管只于M3和M4與 開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6的共源才及A和B點(diǎn)相連。^尤選;l也，開(kāi)關(guān)管M1、開(kāi)關(guān)管M2、開(kāi)關(guān)管M3、開(kāi)關(guān)管M4、 開(kāi)關(guān)管M5、開(kāi)關(guān)管M6、開(kāi)關(guān)管M7、開(kāi)關(guān)管M8、開(kāi)關(guān)管M9和 開(kāi)關(guān)管M10為CMOS管。
該實(shí)施例給出了圖5中的偏置電流源II和12的實(shí)現(xiàn)方式。
在圖3-6中，開(kāi)關(guān)管為P溝道MOS管或N溝道MOS管。但 本發(fā)明并不限定與此，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，這些開(kāi)關(guān)管也可 選為與圖3-6中的MOS管類型相反的N溝道MOS管或P溝道MOS管。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種直接下變頻接收器，其包括 上述任一種混頻器，這樣就可以減少直^妄下變頻接收器中的閃爍噪聲。
上述實(shí)施例通過(guò)在混頻器開(kāi)關(guān)管共源極上連接具有容性輸入 阻抗特性的電^各，來(lái)^氐消該點(diǎn)的寄生電容，/人而抑制混頻器閃爍p喿 聲。容性輸入阻抗電路可以采用有源電路實(shí)現(xiàn)，與開(kāi)關(guān)管共源極的 直流電流注入電^各合并，不會(huì)為混頻器引入額外的功庫(kù)毛，同時(shí)還能 降低通過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，實(shí)現(xiàn)更低的閃爍噪聲水平。
同時(shí)，傳統(tǒng)吉爾伯特型混頻器減小開(kāi)關(guān)管電流還會(huì)惡化混頻器 的線性度，而本發(fā)明上述實(shí)施例的混頻器不單純依賴減少開(kāi)關(guān)管電 流實(shí)現(xiàn)降噪目的，因此對(duì)混頻器線性度的影響比較小。
以上所述^又為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn) 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
ii
權(quán)利要求
1. 一種混頻器，其特征在于，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括差分連接的開(kāi)關(guān)管M1和開(kāi)關(guān)管M2，用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其包括差分連接的共源極開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4與共源極開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6，用于把由所述轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路，其包括差分連接的電阻R1和電阻R2，用于將下變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；容性阻抗電路，用于抵消所述開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4的共源極A點(diǎn)和/或開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6的共源極B點(diǎn)的寄生電容。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻器，其特征在于，所述容性阻抗電 路包括反相器U1、開(kāi)關(guān)管Mil以及電容器Csl，其中所述反相器Ul i殳置于所述共源纟及A點(diǎn)或B點(diǎn)與所述開(kāi) 關(guān)管Mil的4冊(cè)才及之間；所述開(kāi)關(guān)管Mil的漏極分別與所述共源極A點(diǎn)或所述共 源才及B點(diǎn)沖目連；所述電容器C s li殳置于所述開(kāi)關(guān)管M11的源才及與地之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻器，其特征在于，所述反相器是單 位增益反相器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻器，其特征在于，包括兩個(gè)所述容 性阻抗電路，所述兩個(gè)容性阻抗電路分別連接所述A點(diǎn)和B 點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻器，其特征在于，所述容性阻抗電 ^各包4舌電容器Cs、電流源II和電流源12以及開(kāi)關(guān)管M7和 開(kāi)關(guān)管M8，其中所述開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的漏4及分別與所述共源擬_ A、 B點(diǎn)相連，所述開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的柵極和漏極彼所述電容器Cs,設(shè)置于所述開(kāi)關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的 源才及之間；所述電流源II和電流源12,分別"i殳置于所述開(kāi)關(guān)管M7 和開(kāi)關(guān)管M8的源才及與i也之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混頻器，其特征在于，所述電流源包括 開(kāi)關(guān)管M9和開(kāi)關(guān)管MIO，其中所述開(kāi)關(guān)管M9和開(kāi)關(guān)管M10的4冊(cè)才及連4妻偏置電流源 Vb，其源才及分別與參考電壓VDD相連，其漏極分別與所述開(kāi) 關(guān)管M7和開(kāi)關(guān)管M8的源才及相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的混頻器，其特征在于，所述 開(kāi)關(guān)管Ml-M6為CMOS管。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的混頻器，其特征在于，所述 開(kāi)關(guān)管Mil為CMOS管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混頻器，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)管 M7-M10為CMOS管。
10. —種直接下變頻接收器，其特征在于，包括權(quán)利要求l-9中任 一項(xiàng)所述的混頻器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種混頻器，包括轉(zhuǎn)換電路，其包括差分連接的開(kāi)關(guān)管M1和開(kāi)關(guān)管M2，用于把射頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；下變頻電路，其包括差分連接的共源極開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4及共源極開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6，用于把由轉(zhuǎn)換電路流出的電流信號(hào)下變頻到中頻或基帶；負(fù)載電路，其包括差分連接的電阻R1和電阻R2，用于將下變頻后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；容性阻抗電路，用于抵消開(kāi)關(guān)管對(duì)M3和M4的共源極A點(diǎn)和/或開(kāi)關(guān)管對(duì)M5和M6的共源極B點(diǎn)的寄生電容。本發(fā)明在不引入額外功耗的前提下可以有效消除混頻器的閃爍噪聲。
文檔編號(hào)H04B1/00GK101447793SQ20081022501
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者王文申, 馬欣龍 申請(qǐng)人:北京朗波芯微技術(shù)有限公司