一种改进型双吉尔伯特结构射频正交上混频器

摘要

本发明公开了一种改进型双吉尔伯特结构射频正交上混频器，该混频器包括跨导级、开关级和尾电流源电路。整体电路采取的是锗化硅双极-互补金属氧化物半导体工艺技术，结合了双极型器件和互补金属氧化物半导体两者的优点，能够有效地降低电路噪声同时提高转换增益。跨导级电路采取三对跨导并联结构，在增大了跨导级跨导参数的同时也提高了混频器的线性度。从仿真结果看开关级工作在较理想的开关状态。电路还采取了电流注入方式，在开关级的发射极抽取部分电流，使得开关级的电流足够小，有效的降低了电路的热噪声和闪烁噪声。本发明设计工作于1.95GHz，能够应用于个人通信服务和宽带码分多址通信系统中。

主权项

一种改进型双吉尔伯特结构射频正交上混频器，其特征在于该混频器包括：I支路I‑Branch，Q支路Q‑Branch，电源端VDD，地线端GND，I支路I‑Branch差分正相基带信号输入端INI1，I支路I‑Branch差分负相基带信号输入端INI2，Q支路Q‑Branch差分正相基带信号输入端INQ1，Q支路Q‑Branch差分负相基带信号输入端INQ2，第一偏置电压输入端BIAS1，第二偏置电压输入端BIAS2，第三偏置电压输入端BIAS3，I支路I‑Branch零相位本地振荡信号输入端LO0，I支路I‑Branch 180度相位本地振荡信号输入端LO180，Q支路Q‑Branch 90度相位本地振荡信号输入端LO90，Q支路Q‑Branch 270度相位本地振荡信号输入端LO270，差分输出端OUT1和OUT2，第一晶体管Q1，第二晶体管Q2，第一电阻R1，第二电阻R2，第十九电阻R19，第二十电阻R20，第一MOS管M1，第二MOS管M2，第三MOS管M3及第四MOS管M4，其中I支路I‑Branch和Q支路Q‑Branch信号为正交信号，具体连接方式为：I支路I‑Branch与Q支路Q‑Branch完全相同且对称设置，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的发射极与地线端GND连接，第一晶体管Q1的集电极与I支路I‑Branch连接；第二晶体管Q2的集电极与Q支路Q‑Branch连接；第一MOS管M1的栅极、第二MOS管M2的栅极、第三MOS管M3的栅极和第四MOS管M4的栅极与第一偏置电压输入端BIAS1连接，第一MOS管M1的漏极、第二MOS管M2的漏极、第三MOS管M3的漏极和第四MOS管M4的漏极与电源端VDD连接；第一MOS管M1的源极通过PMOS1端与I支路I‑Branch连接，第二MOS管M2的源极通过PMOS2端与I支路I‑Branch连接；第三MOS管M3的源极通过PMOS3端与Q支路Q‑Branch连接，第四MOS管M4的源极通过PMOS4端与Q支路Q‑Branch连接；第一电阻R1跨接在电源端VDD与差分输出端OUT1之间，第二电阻R2跨接在电源端VDD与差分输出端OUT2；第十九电阻R19跨接于第一晶体管Q1的基极与第三偏置电压输入端BIAS3之间，第二十电阻R20跨接于第二晶体管Q2的基极与第三偏置电压输入端BIAS3之间；其中：I支路I‑Branch具体电路包括：第三晶体管Q3，第四晶体管Q4，第五晶体管Q5，第六晶体管Q6，第七晶体管Q7，第八晶体管Q8，第十五晶体管Q15，第十六晶体管Q16，第十七晶体管Q17，第十八晶体管Q18，第三电阻R3，第四电阻R4，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第一电容C1，第二电容C2，第五电容C5，第六电容C6，第一偏置电压输入端BIAS1，第二偏置电压输入端BIAS2，差分正相基带信号输入端INI1，差分负相基带信号输入端INI2，零相位本地振荡信号输入端LO0，180度相位本地振荡信号输入端LO180，差分输出端OUT1和OUT2，具体连接方式为：第三晶体管Q3的集电极与第五晶体管Q5、第七晶体管Q7的集电极以及第十五晶体管Q15、第十六晶体管Q16的发射极连接；第四晶体管Q4的集电极与第十七晶体管Q17、第十八晶体管Q18的发 射极以及第六晶体管Q6、第八晶体管Q8的集电极连接；第十五晶体管Q15的基极与第十八晶体管Q18的基极连接、集电极与差分输出端OUT1连接；第十六晶体管Q16的基极与第十七晶体管Q17的基极连接、集电极与差分输出端OUT2连接；第十七晶体管Q17的集电极与差分输出端OUT1连接；第十八晶体管Q18的集电极与差分输出端OUT2连接；第三电阻R3跨接于第十五晶体管Q15的基极与第一偏置电压输入端BIAS1之间；第四电阻R4跨接于第十六晶体管Q16的基极与第一偏置电压输入端BIAS1之间；第七电阻R7跨接于第三晶体管Q3的基极与第二偏置电压输入端BIAS2之间；第八电阻R8跨接于第四晶体管Q4的基极与第二偏置电压输入端BIAS2之间；第九电阻R9跨接于第五晶体管Q5的基极与第三晶体管Q3的基极之间；第十电阻R10跨接于第六晶体管Q6的基极和第四晶体管Q4的基极之间；第十一电阻R11跨接于第七晶体管Q7的基极和第三晶体管Q3的基极之间；第十二电阻R12跨接于第八晶体管Q8的基极和第四晶体管Q4的基极之间；第一电容C1跨接于第三晶体管Q3的基极与差分正相基带信号输入端INI1之间；第二电容C2跨接于第四晶体管Q4的基极与差分负相基带信号输入端INI2之间；第五电容C5跨接于第十五晶体管Q15的基极与零相位本地振荡信号输入端LO0之间；第六电容C6跨接于第十六晶体管Q16的基极与180度相位本地振荡信号输入端LO180之间。