一种跨导增强无源混频器

摘要

本发明公开一种跨导增强无源混频器，包括混频级和偏置电路；还包括具有跨导增强功能的跨导级、无源混频开关对和增强的负载输出级。具有跨导增强功能的跨导级将输入射频电压转化为射频电流，射频电流经过双平衡混频开关对实现混频，混频后的电流通过跨导增强的负载输出级，转换为中频电压输出。跨导级采用预放大跨导增强结构，使得跨导大大增强，从而在更低的偏置电流下可实现相同的跨导值，射频电流经过混频级的调制作用生成输出中频电流信号。经跨阻放大器形成电压输出，最终得到中频电压信号。该跨阻放大器使用了跨导增强结构，输入阻抗被降低，提高电流利用效率和端口隔离度。具有功耗低，转换增益高、端口隔离度好等特点。

主权项

一种跨导增强无源混频器，包括混频级和偏置电路；其特征在于：还包括具有跨导增强功能的跨导级、无源混频开关对和增强的负载输出级；具有跨导增强功能的跨导级将输入射频电压转化为射频电流，射频电流经过双平衡混频开关对实现混频，混频后的电流通过跨导增强的负载输出级，转换为中频电压输出；所述跨导级包括第一PMOS管PM0、第二PMOS管PM1、第一NMOS管NM0、第二NMOS管NM1、交叉耦合电容和LC谐振回路；所述第一PMOS管PM0与第二PMOS管PM1的偏置电压由第一偏置电压（1）通过第一电阻R0、第二电阻R1分别给出；第一电感L0、第三电容C2、第四电容C3、第五电容C4为增强跨导所采用的电路元件；跨导级的输出射频电流从第三电阻R2与第五电阻R4之间、第四电阻R3与第六电阻R5之间分别引出，并经过第六电容C5、第七电容C6分别耦合至混频开关级；所述混频级包括第三PMOS管PM2至第六PMOS管PM5；所述跨导级混频后的结果从PM第三PMOS管PM2、第六PMOS管PM5的漏极输出；其中第三PMOS管PM2、第五PMOS管PM4漏极短接，第四PMOS管PM3、第六PMOS管PM5漏极短接；负载输出级主要由第七PMOS管PM6至第十六PMOS管PM15、第三NMOS管NM2和第四NMOS管NM3构成；所述第七PMOS管PM6、第八PMOS管PM7、第十一PMOS管PM10、第十二PMOS管PM11、第三NMOS管NM2、第四NMOS管NM3构成负载输出级的第一级差分放大电路；所述第三NMOS管NM2和第四NMOS管NM3由第二偏置电压（2）提供偏置；第一级差分放大电路由第七PMOS管PM6、第八PMOS管PM7的漏端输出，接至由第九PMOS管PM8、第十PMOS管PM9、第十三PMOS管PM12、第十四PMOS管PM13组成的第二级差分源极跟随器；信号由第十三PMOS管PM12、第十四PMOS管PM13的漏极输出，接至由第十五PMOS管PM14、第十六PMOS管PM15、第七电阻R6、第八电阻R7组成第三级的差分共源放大电路，中频信号最终由第十五PMOS管PM14、第十六PMOS管PM15的漏端输出；所述第一PMOS管PM0的栅极接第一电容C0的下极板，所述第一电容C0、第二电容C1的上极板分别接正输入信号端和负输入信号端；第二电容C1的下极板接第二PMOS管PM1的栅极；第三电容C2的上极板接第一PMOS管PM0漏端，第四电容C3的上极板接第二PMOS管PM1漏端， 第三电容C2的下极板接第五电容C4的下极板，第四电容C3的下极板接第五电容C4的上极板，第五电容C4的上极板接第一电感L0正端，第五电容C4下极板接第一电感L0负端，第一电感L0正端与第五电容C4上极板同时接第二NMOS管NM1栅极，L0第一电感负端与第五电容C4下极板同时接第一NMOS管NM0栅极；第一PMOS管PM0、第二PMOS管PM1的源极接电源电压，第一电阻R0正端接第一PMOS管PM0的栅极，负端接第二电阻R1的正端；第二电阻R1的负端接第二PMOS管PM1的栅极；第三电阻R2的正端接第一PMOS管PM0的漏端，负端第五电阻R4的正端；第五电阻R4的负端接第一NMOS管NM0的漏极；第四电阻R3的正端接第二PMOS管PM1的漏端，负端接第六电阻R5的正端；第六电阻R5的负端接第二NMOS管NM1的漏极；第一NMOS管NM0和第二NMOS管NM1的源极接地；射频耦合第六电容C5上极板接第三电阻R2的负端与第五电阻R4的正端；射频耦合第七电容C6上极板接第三电阻R3的负端与第六电阻R5的正端；第六电容C5的下极板接第三PMOS管PM2、第四PMOS管PM3的源极；第七电容C6的下极板接第五PMOS管PM4、第六PMOS管PM5的源极；本振信号的正端接第四PMOS管PM3与第五PMOS管PM4的栅极，本振信号的负端接第三PMOS管PM2与第六PMOS管PM5的栅极；第三PMOS管PM2与第五PMOS管PM4的漏极同时接第八电容C7的上极板；第四PMOS管PM3与第六PMOS管PM5的漏极同时接第八电容C7的下极板；开关级的正输出即第八电容C7的上极板接负载级第七PMOS管PM6的源极，同时接第十一PMOS管PM10的漏极，开关级的负输出即第八电容C7的下极板接负载级第八PMOS管PM7的源极，同时接第十二PMOS管PM11的漏极；第七PMOS管PM6与第八PMOS管PM7的栅极接第四偏置电压（4）进行偏置；第七PMOS管PM6的漏极接第三NMOS管NM2的漏极，同时接第九PMOS管PM8的栅极；第八PMOS管PM7的漏极接第四NMOS管NM3的漏极，同时接第十PMOS管PM9的栅极；第九PMOS管PM8与第十PMOS管PM9的漏极接地，构成源极跟随器；第三NMOS管NM2与第四NMOS管NM3的源极接地，第三NMOS管NM2与第四NMOS管NM3的栅极接第二偏置电压（2）进行偏置；第十一PMOS管PM10、第十六PMOS管PM15的源极均接电源电压；第九PMOS管PM8的源极接第十三PMOS管PM12的漏极，同时接第十五PMOS管PM 14的栅极；第十PMOS管PM9的源极接第十四PMOS管PM13的漏极，同时接第十六PMOS管PM15的栅极；第十五PMOS管PM14的漏极作为输出电压的正端，接第七电阻R7的正端；第八电阻R7的负端接地；第十六PMOS管PM15的漏极作为输出电压的负端，接第九电阻R8的正端；第八电阻R8的负端接地。