CN104242824B - 一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器，包括：I/Q正交信号模块，用于产生正交信号；混频模块，用于并将所述正交信号和输入该混频模块的射频信号进行混频得到初级中频信号；无源多相滤波模块，用于抑制所述中频信号中的镜像信号得到次级中频信号；加和模块，用于对所述中频输出信号进行加和并且补偿增益，得到终极中频信号。本发明的混频器能将高频输入信号转换为中频信号，还对中频信号进行镜像抑制，并对镜像抑制带来的差损进行了增益补偿。

Description

一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器

技术领域

本发明涉及无线通信领域，提供一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器。

背景技术

为实现高频信号到中频信号的转换，混频器是不可或缺的单元，目前业内有两种传统方案：一种是有源混频器，另一种是无源混频结构。但是无源结构的增益和面积很难满足指标要求，所以基于Gilbert（吉尔伯特）单元的有源混频器是当今主流结构。随着无线通信系统的高速发展，我国的北斗导航日益完善，因此迫切需要提供一种能够适用于北斗、GPS等卫星导航系统，且能够增益可变，并具有镜像抑制的直接下变频混频器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器，能够将输入的高频信号转换为中频信号，还对中频信号进行镜像抑制，并对镜像抑制带来的差损进行了增益补偿。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器，包括：

I/Q正交信号模块，用于产生正交信号；

混频模块，用于并将所述正交信号和输入该混频模块的射频信号进行混频得到初级中频信号；

无源多相滤波模块，用于抑制所述中频信号中的镜像信号得到次级中频信号；

加和模块，用于对所述中频输出信号进行加和并且补偿增益，得到终极中频信号。

其中，所述混频器还包括：

设置在所述I/Q正交信号模块和所述混频模块之间的缓冲模块；其中，所述I/Q正交信号模块具体用于产生I信号与Q信号；所述缓冲模块具体用于：将所述I信号进行缓冲放大得到第一输入信号以及第二输入信号，并将所述Q信号进行缓冲放大得到第三输入信号以及第四输入信号。

其中，所述混频模块包括：

共源极且伪差分连接的第一接入管和第二接入管、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻以及第二电阻；其中，所述第一接入管的栅极通过第一电容接入射频信号，并通过第一电阻接入第一直流偏置电压；所述第二接入管的栅极通过第二电阻接入所述第一直流偏置电压，还分通过第二电容以及第三电容接地；

共源极且差分连接的第一本振管、第二本振管以及共源极且差分连接的第三本振管、第四本振管；其中，所述第一本振管以及第二本振管的源极与所述第一接入管的漏极连接；所述第一本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第一输入信号；所述第二本振管的栅极与所述缓冲模块连接用于接入所述第二输入信号；所述第三本振管以及第四本振管的源极与所述第二接入管的漏极连接；所述第三本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第二输入信号；所述第四本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第一输入信号；

第一负载RC并联电路以及第二输出RC并联电路；其中，所述第一负载RC并联电路的输入端分别与所述第一本振管的漏极以及所述第三本振管的漏极连接；所述第二负载RC并联电路的输入端分别与所述第二本振管的漏极以及所述第四本振管的漏极连接；所述第一负载RC并联电路的输出端以及所述第二负载RC并联电路的输出端均接入参考电压；所述第一负载RC并联电路的输入端通过第四电容与所述第二负载RC并联电路的输入端连接；

共源极且差分连接的第五本振管、第六本振管以及共源极且差分连接的第七本振管、第八本振管；其中，所述第五本振管以及第六本振管的源极与所述第一接入管的漏极连接；所述第五本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第三输入信号；所述第六本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第四输入信号；所述第七本振管以及第八本振管的源极与所述第二接入管的漏极连接；所述第七本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第四输入信号；所述第八本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第三输入信号；

第三负载RC并联电路以及第四负载RC并联电路；其中，所述第三负载RC并联电路的输入端分别与所述第五本振管的漏极以及所述第七本振管的漏极连接；所述第四负载RC并联电路的输入端分别与所述第六本振管的漏极以及所述第八本振管的漏极连接；所述第三负载RC并联电路的输出端以及所述第四负载RC并联电路的输出端均接入所述参考电压；所述第三负载RC并联电路的输入端通过第五电容与所述第四负载RC并联电路的输入端连接；

共栅极且源极均接地的第一电流镜管和第二电流镜管；其中，所述第一电流镜管的源极以及所述第二电流镜管的源极均接地；所述第二电流镜管的漏极分别与所述第一接入管的源极以及所述第二接入管的源极连接；所述第一电流镜管的漏极与栅极连接。

其中，所述无源多相滤波模块具体用于：抑制所述第一初级中频信号中的镜像信号，得到第一次级中频信号；抑制所述第二中频信号中的镜像信号，得到第二次级中频信号；抑制所述第三中频信号中的镜像信号，得到第三次级中频信号；抑制所述第四中频信号中的镜像信号，得到第四次级中频信号；

其中，所述无源多相滤波模块包括：

第一RC并联电路、第二RC并联电路、第三RC并联电路、第四RC并联电路、第五RC并联电路、第六RC并联电路、第七RC并联电路、第八RC并联电路；

其中，所述第一RC并联电路与所述第一本振管的漏极连接，用于接入所述第一初级中频信号；所述第三RC并联电路与所述第二本振管的漏极连接，用于接入所述第二中初级中频信号；所述第五RC并联电路与所述第三本振管的漏极连接，用于接入所述第三初级中频信号；所述第七RC并联电路与所述第四本振管的漏极连接，用于接入所述第四初级中频信号；所述第一RC并联电路的电阻与电容、第三RC并联电路的电阻与电容、第五RC并联电路的电阻与电容、第七RC并联电路的电阻与电容均分别与第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接。

其中，所述加和模块包括：

第一级电路，用于将所述第一次级信号和所述第二次级信号进行加和并增益放大，得到第一增益信号以及将所述第三次级信号和所述第四次级信号进行加和并增益放大，得到第二增益信号；

第二级电路，用于提高电路线性度，并将所述第一增益信号以及所述第二增益信号进一步进行增益放大，得到第一终极信号以及第二终极信号。

其中，所述第一级电路包括：

差分连接且共栅极的第一增益管、第二增益管；

第三接入管，其漏极分别与所述第一增益管的源极以及所述第二增益管的源极连接，其源极接地；

差分连接且共栅极的第三增益管、第四增益管；

第四接入管，其漏极分别与所述第三增益管的源极以及所述第四增益管的源极连接，其源极接地；

其中，所述第一增益管的漏极与第三增益管的漏极连接，所述第二增益管的源极与所述第三增益管的源极连接；

其中，所述第一增益管的栅极分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第一次级中频信号；所述第二增益管分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第二次级中频信号；所述第三增益管分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第三次级中频信号；所述第四增益管分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第四次级中频信号；

其中，所述第一增益管的漏极通过第一增益电阻、第二增益电阻与所述第四增益管的漏极连接；所述第一增益管的漏极还通过第三增益电阻、第一增益开关、第四增益电阻与所述第四增益管的漏极连接；所述第三接入管的栅极以及第四接入管的栅极均连接有第三电流镜管；所述第三接入管的栅极分别与其漏极和第二输入电流连接。

其中，所述第二级电路包括：

第五接入管，其源极接地；

第五增益管，其栅极通过第六电容与所述第一增益管的漏极连接，用于接入所述第一增益信号，且通过第三电阻以及第四电阻接入第二直流偏置电压；

第六电阻；其中，所述第二直流偏置电压通过第四电阻以及第六电阻接地；

第六接入管，其源极与接地；

第六增益管，其栅极通过第七电容与所述第四增益管的漏极连接，用于接入所述第二增益信号，且通过第五电阻以及所述第四电阻接入所述第二直流偏置电压；

其中，所述第五增益管的漏极通过第五增益电阻、第六增益电阻与所述第六接入管的漏极连接；所述第五增益管的漏极还通过第七增益电阻、第二增益开关、第八增益电阻与所述第六接入管的漏极连接；所述第五接入管的栅极以及第六接入管的栅极均与所述第三电流镜管栅极连接；所述第五增益管的源极通过一反馈电阻所述第六增益管的源极连接；所述第二直流偏置电压通过所述第一增益电阻接入所述第一增益管的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第二增益电阻接入所述第二增益管的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第五增益电阻接入所述第五增益管的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第六增益电阻接入所述第六增益管的漏极。

本发明的上述方案具有如下有益效果：

本发明的混频器能将高频输入信号转换为中频信号，还对中频信号进行镜像抑制，并对镜像抑制带来的差损进行了增益补偿。

附图说明

图1为本发明中增益可变具有镜像抑制直接下变频混频器的结构示意图；

图2为发明中带有缓冲模块的增益可变具有镜像抑制直接下变频混频器的信号传输示意图；

图3为本发明中混频模块的电路结构图；

图4为本发明中无源多相滤波模块的电路结构图；

图5为本发明中加和模块的电路结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器，其特征在于，包括：

I/Q正交信号模块，用于产生正交信号；

混频模块，用于并将所述正交信号和输入该混频模块的射频信号进行混频得到初级中频信号；

无源多相滤波模块，用于抑制所述中频信号中的镜像信号得到次级中频信号；

加和模块，用于对所述中频输出信号进行加和并且补偿增益，得到终极中频信号。

上述混频器能将高频输入信号转换为中频信号，还对中频信号进行镜像抑制，并对镜像抑制带来的差损进行了增益补偿。

具体地，如图2所述，在本发明的上述实施例中，所述混频器还包括设置在所述I/Q正交信号模块和所述混频模块之间的缓冲模块；其中，所述I/Q正交信号模块具体用于产生I信号与Q信号；所述缓冲模块具体用于：将所述I信号进行缓冲放大得到第一输入信号以及第二输入信号，并将所述Q信号进行缓冲放大得到第三输入信号以及第四输入信号。

需要指出的是，上述实施例中的缓冲模块为现有技术，作用只是将I信号与Q信号进行放大，并分成4个输入信号（即第一输入信号、第二输入信号、第三输入信号、第四输入信号），其具体的电路结构不再赘述。

具体地，如图3所示，在本发明的上述是实施例中，所述混频模块包括：

共源极且伪差分连接的第一接入管P_J1和第二接入管P_J2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1以及第二电阻R2；其中，所述第一接入管P_J1的栅极通过第一电容C1接入射频信号，并通过第一电阻R1接入第一直流偏置电压；所述第二接入管P_J2的栅极通过第二电阻R2接入所述第一直流偏置电压，还分通过第二电容C2以及第三电容C3接地。

共源极且差分连接的第一本振管P1、第二本振管P2以及共源极且差分连接的第三本振管P3、第四本振管P4；其中，所述第一本振管P1以及第二本振管P2的源极与所述第一接入管P_J1的漏极连接；所述第一本振管P1的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第一输入信号；所述第二本振管P2的栅极与所述缓冲模块连接用于接入所述第二输入信号；所述第三本振管P3以及第四本振管P4的源极与所述第二接入管P_J2的漏极连接；所述第三本振管P3的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第二输入信号；所述第四本振管P4的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第一输入信号；

第一负载RC并联电路A以及第二负载RC并联电路B；其中，所述第一负载RC并联电路A的输入端分别与所述第一本振管P1的漏极以及所述第三本振管P3的漏极连接；所述第二负载RC并联电路B的输入端分别与所述第二本振管P2的漏极以及所述第四本振管P4的漏极连接；所述第一负载RC并联电路A的输出端以及所述第二负载RC并联电路B的输出端均接入参考电压VDD；所述第一负载RC并联电路A的输入端通过第二电容C2与所述第二负载RC并联电路B的输入端连接；

共源极且差分连接的第五本振管P5、第六本振管P6以及共源极且差分连接的第七本振管P7、第八本振管P8；其中，所述第五本振管P5以及第六本振管P6的源极与所述第一接入管P_J1的漏极连接；所述第五本振管P5的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第三输入信号；所述第六本振管P6的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第四输入信号；所述第七本振管P7以及第八本振管P8的源极与所述第二接入管的漏极连接；所述第七本振管P7的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第四输入信号；所述第八本振管P8的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第三输入信号；

第三负载RC并联电路C以及第四负载RC并联电路D；其中，所述第三负载RC并联电路C的输入端分别与所述第五本振管P5的漏极以及所述第七本振管P7的漏极连接；所述第四负载RC并联电路D的输入端分别与所述第六本振管P6的漏极以及所述第八本振管P8的漏极连接；所述第三负载RC并联电路C的输出端以及所述第四负载RC并联电路D的输出端均接入所述参考电压VDD；所述第三负载RC并联电路C的输入端通过第四电容C4与所述第四负载RC并联电路D的输入端连接；

共栅极且源极均接地的第一电流镜管P_D1和第二电流镜管P_D2；其中，所述第一电流镜管P_D1的源极以及所述第二电流镜管P_D2的源极均接地；所述第二电流镜管P_D2的漏极分别与所述第一接入管P_J1的源极以及所述第二接入管P_J2的源极连接；所述第一电流镜管P_D1的漏极与栅极连接。

此外，在本发明的上述实施例中，所述无源多相滤波模块具体用于：抑制所述第一初级中频信号中的镜像信号，得到第一次级中频信号；抑制所述第二中频信号中的镜像信号，得到第二次级中频信号；抑制所述第三中频信号中的镜像信号，得到第三次级中频信号；抑制所述第四中频信号中的镜像信号，得到第四次级中频信号；

其中，如图4所示，所述无源多相滤波模块包括：

第一RC并联电路Ⅰ第二RC并联电路Ⅱ、第三RC并联电路Ⅲ、第四RC并联电路Ⅳ、第五RC并联电路Ⅴ、第六RC并联电路Ⅵ、第七RC并联电路Ⅶ、第八RC并联电路Ⅷ；

其中，所述第一RC并联电路Ⅰ与所述第一本振管P1的漏极连接，用于接入所述第一初级中频信号；所述第三RC并联电路Ⅲ与所述第二本振管P2的漏极连接，用于接入所述第二初级中频信号；所述第五RC并联电路Ⅴ与所述第三本振管P3的漏极连接，用于接入所述第三初级中频信号；所述第七RC并联电路Ⅶ与所述第四本振管P4的漏极连接，用于接入所述第四初级中频信号；所述第一RC并联电路Ⅰ的电阻与电容、第三R C并联电路Ⅲ的电阻与电容、第五RC并联电路Ⅴ的电阻与电容、第七RC并联电路Ⅶ的电阻与电容均分别与第二RC并联电路Ⅱ、第四RC并联电路Ⅳ、第六RC并联电路Ⅵ以及第八RC并联电路Ⅷ的电阻和电容连接。采用上述电路结构，能够有效的在差损最小化的前提下进行镜像抑制。

具体地，在本发明的上述实施例中，所述加和模块包括：

第一级电路，用于将所述第一次级信号和所述第二次级信号进行加和并增益放大，得到第一增益信号以及将所述第三次级信号和所述第四次级信号进行加和并增益放大，得到第二增益信号；

第二级电路，用于提高电路线性度，并将所述第一增益信号以及所述第二增益信号进一步进行增益放大，得到第一终极信号以及第二终极信号。

其中，如图5所示，所述的第一级电路包括：

差分连接且共栅极的第一增益管P_Z1、第二增益管P_Z2；

第三接入管P_J1，其漏极分别与所述第一增益管P_Z1的源极以及所述第二增益管P_Z2的源极连接，其源极接地；

差分连接且共栅极的第三增益管P_Z3、第四增益管P_Z4；

第四接入管P_J4，其漏极分别与所述第三增益管P_Z3的源极以及所述第四增益管P_Z4的源极连接，其源极接地；

其中，所述第一增益管P_Z1的漏极与第三增益管P_Z3的漏极连接，所述第二增益管P_Z2的源极与所述第三增益管P_Z3的源极连接；

其中，所述第一增益管P_Z1的栅极分别与所述第二RC并联电路Ⅱ（图4）、第四RC并联电路Ⅳ（图4）、第六RC并联电路Ⅵ（图4）以及第八RC并联电路Ⅷ（图4）的电阻和电容连接，用于接入所述第一次级中频信号；所述第二增益管分别与所述第二RC并联电路Ⅱ（图4）、第四RC并联电路Ⅳ（图4）、第六RC并联电路Ⅵ（图4）以及第八RC并联电路Ⅷ（图4）的电阻和电容连接，用于接入所述第二次级中频信号；所述第三增益管分别与所述第二RC并联电路Ⅱ（图4）、第四RC并联电路Ⅳ（图4）、第六RC并联电路Ⅵ（图4）以及第八RC并联电路Ⅷ（图4）的电阻和电容连接，用于接入所述第三次级中频信号；所述第四增益管分别与所述第二RC并联电路Ⅱ（图4）、第四RC并联电路Ⅳ（图4）、第六RC并联电路Ⅵ（图4）以及第八RC并联电路Ⅷ（图4）的电阻和电容连接，用于接入所述第四次级中频信号；

其中，所述第一增益管P_Z1的漏极通过第一增益电阻R_Z2、第二增益电阻R_Z2与所述第四增益管P_Z4的漏极连接；所述第一增益管P_Z1的漏极还通过第三增益电阻R_Z3、第一增益开关B1、第四增益电阻R_Z2与所述第四增益管P_Z4的漏极连接；所述第一增益管P_Z1的漏极还通过所述第一增益电阻R_Z1、第五增益电阻R_Z5、第六增益电阻R_Z6与所述第三接入管P_J3的源极连接；所述第三接入管P_J3的栅极以及第四接入管P_J4栅极均通过第三电流镜管P_D3接收第二输入电流I₂；所述第一增益管P_Z1的漏极通过第一RC串联电路S连接在所述第五增益电阻R_Z5和第六增益电阻R_Z6之间；所述第四增益管P_Z4的漏极通过第二RC串联电路T连接在所述第五增益电阻R_Z5和第六增益电阻R_Z6之间。

其中，所述第一增益管P_Z1的漏极通过第一增益电阻R_Z1、第二增益电阻R_Z2与所述第四增益管P_Z4的漏极连接；所述第一增益管P_Z1的漏极还通过第三增益电阻R_Z3、第一增益开关B1、第四增益电阻R_Z4与所述第四增益管P_Z4的漏极连接；所述第三接入管P_J3的栅极以及第四接入管P_J4的栅极均连接有第三电流镜管P_D3；所述第三接入管P_J3的栅极分别与其漏极和第二输入电流连接。

其中，如图5所示，在本发明的上述实施例中，所述第二级电路包括：

第五接入管P_J5，其源极接地；

第五增益管P_Z5，其栅极通过第六电容R6与所述第一增益管P_Z1的漏极连接，用于接入所述第一增益信号，且通过第三电阻R3以及第四电阻R4接入第二直流偏置电压；

第六电阻R6；其中，所述第二直流偏置电压通过第四电阻R4以及第六电阻R6接地；

第六接入管P_J6，其源极与接地；

第六增益管P_Z6，其栅极通过第七电容R7与所述第四增益管P_Z4的漏极连接，用于接入所述第二增益信号，且通过第五电阻R5以及所述第四电阻R4接入所述第二直流偏置电压；

其中，所述第五增益管P_Z5的漏极通过第五增益电阻R_Z5、第六增益电阻R_Z6与所述第六接入管P_J6的漏极连接；所述第五增益管P_Z5的漏极还通过第七增益电阻R_Z7、第二增益开关B2、第八增益电阻R_Z8与所述第六接入管P_J6的漏极连接；所述第五接入管P_J5的栅极以及第六接入管P_J6的栅极均与所述第三电流镜管P_D3栅极连接；所述第五增益管P_Z5的源极通过一反馈电阻RS所述第六增益管P_Z6的源极连接；所述第二直流偏置电压通过所述第一增益电阻R_Z1接入所述第一增益管P_Z1的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第二增益电阻R_Z2接入所述第二增益管P_Z2的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第五增益电阻R_Z5接入所述第五增益管P_Z5的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第六增益电阻R_Z6接入所述第六增益管P_Z6的漏极。

下面对本发明的混频器进行详细描述：

如图2所示，本发明的混频器首先由I/Q信号模块产生I信号以及Q信号，I/Q信号模块采用差分方式将I信号以及Q信号输入至缓冲模块中，有效的解决I/Q信号的失配和系统隔离带来的不稳定因素；缓冲模块将I信号经放大分成第一输入信号以及第二输入信号，并将Q信号经放大分成第三输入信号以及第四输入信号；

之后缓冲模块以交流耦合的方式输出4个输入信号进入混频模块中。

图3所示的为本发明中的混沌模块，需要为第一接入管P_J1的栅极引入射频信号、第一直流偏置电压，还要为第一接入管P_J1的源极引入第一输入电流I1（即工作电流）。此外还需要为第二接入管P_J2的栅极引入第一直流偏置电压，为第二接入管P_J2的源极引入第一输入电流。其中，射频信号具体通过第一电容C1与第一接入管P_J1的连接。直流偏执电压通过第一电阻R1进入第一接入管P_J1的栅极，并通过第二电阻R2进入第二接入管P_J2的栅极。第一输入电流I1通过第一电流镜管P_D1的漏极进入到第二电流镜管P_D2后得到镜像放大，分别流至第一接入管P_J1的源极以及第二接入管P_J2的源极。此外第二接入管P_J2则分别通过第二电容C2以及第三电容C3接地，形成一个伪差分结构。当第一输入信号进入到第一本振管P1的栅极以及第四本振管P4的栅极之后，会与从第一接入管P_J1进入射频信号整合并下变到中频，经其负载电路（即图3中的第一负载RC并联电路A以及第二负载RC并联电路B）生成第一初级中频信号，并从第一本振管P1的漏极输出(即图2中的H点)；同理，第二输入信号也同样与射频信号下变至中频，经其负载电路转变成第二初级中频信号，并从第一本振管P1的漏极输出(即图2中的I点)；而第三输入信号、第四输入信号直接下变至中频，并经过其对应的负载电路（即第三负载RC并联电路C以及第四负载RC并联电路D后）后转变为第三初级中频信号、第四初级中频信号，之后分别从图2中的J、K两点输出。此外，优选地，还可以在R1与R2连接的线路上加入一个接地的电容用来增加电路耦合的效果，需要指出的是，该接地的电容并不是本发明所必需的。

如图4所示，第一初级中频信号首先进入无源多相滤波模块的第一RC并联电路Ⅰ，同时第二初级中频信号也进入第三RC并联电路Ⅲ，第三初级中频信号进入第五RC并联电路Ⅴ，第四初级中频信号进入第七RC并联电路Ⅶ。其中，第一RC并联电路Ⅰ、第三RC并联电路Ⅲ、第五RC并联电路以及第七RC并联电路Ⅶ构成一个网络状电路结构，用于将第一初级中频信号、第二初级中频信号、第三初级中频信号以及第四初级中频信号进行第一次镜像抑制。之后，第一初级中频信号、第二初级中频信号、第三初级中频信号以及第四初级中频信号来到由第二RC并联电路Ⅱ、第四RC并联电路Ⅳ、第六RC并联电路Ⅵ以及第八RC并联电路Ⅷ构成的另一个网络状电路结构中，经过第二次的镜像抑制对应得到第一次级中频信号、第二次级中频信号、第三次级中频信号以及第四次级中频信号，并如图2所示，从无源多相滤波模块输出至加和模块中。优选地，无源多相滤波模块具体可通过交流耦合的方式将第一次级中频信号、第二次级中频信号、第三次级中频信号以及第四次级中频信号发送至加和模块。

如图5所示，加和模块在工作时，需要设置一个栅极源漏极连接的电流镜像第三电流镜管P_D3为其加和模块引入第二输入电流I₂（即工作电流），第二输入电流I₂从第三电流镜管P_D3的漏极输入经电流镜放大后来到第三接入管P_J3、第四接入管P_J4、第五接入管P_J5、第六接入管P_J6的栅极。第一次级中频信号与第二次级中频信号通过第一级电路后，经加和并增益放大补偿，得到第一增益信号；同样的，第三次级中频信号与第四次级中频信号同样加和并增益放大后，生成第二增益信号。之后第一增益信号从第一电路中的M点输出，经过第六电容C6从S点进入第五增益管P_Z5的栅极，到达第二级电路；同样的，第二增益信号从第一电路中的N点输出，经过第七电容C7在T点进入第六增益管P_Z6的栅极，到达第二级电路。此外，第二直流偏置电压受第四电阻以及第六电阻分压后，经过第四电阻R4以及第三电阻R3从S点进入第五增益管P_Z5的栅极，为第二级电路提供直流的偏置电压；同时地，第二直流偏置电压受第四电阻以及第六电阻分压后，还经过第四电阻R4以及第五电阻R6从T点进入第六增益管P_Z6的栅极，为第二级电路提供直流的偏置电压。在第二级电路中，由于第五增益管P_Z5的源极通过电阻RS与第六增益管P_Z6的源极连接，从而第五增益管P_Z5与第六增益管P_Z6形成源极负反馈，使得整个电路的线性度得到提高。最后，第一增益信号以及第二增益信号进入第二级电路，再次得到增益放大，最终生成第一终极中频信号（从第二电路的O点输出）以及第二终极中频信号（从第二电路的Q点输出）。

综上所述，本发明的混合器具有高线性度、低噪声、高增益、高镜频抑制的特性，能够适用于北斗导航、全球卫星导航系统（GPS）等无线通信等领域。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于导航射频前端的增益可变直接下变频混频器，其特征在于，包括：

I/Q正交信号模块，用于产生正交信号；

混频模块，用于并将所述正交信号和输入该混频模块的射频信号进行混频得到初级中频信号；

无源多相滤波模块，用于抑制所述初级中频信号中的镜像信号得到次级中频信号；

加和模块，用于对所述次级中频信号进行加和并且补偿增益，得到终极中频信号；

设置在所述I/Q正交信号模块和所述混频模块之间的缓冲模块；其中，所述I/Q正交信号模块具体用于产生I信号与Q信号；所述缓冲模块具体用于：将所述I信号进行缓冲放大得到第一输入信号以及第二输入信号，并将所述Q信号进行缓冲放大得到第三输入信号以及第四输入信号；

其中，所述混频模块包括：

共源极且伪差分连接的第一接入管和第二接入管、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻以及第二电阻；其中，所述第一接入管的栅极通过第一电容接入射频信号，并通过第一电阻接入第一直流偏置电压；所述第二接入管的栅极通过第二电阻接入所述第一直流偏置电压，还分通过第二电容以及第三电容接地；

共源极且差分连接的第一本振管、第二本振管以及共源极且差分连接的第三本振管、第四本振管；其中，所述第一本振管以及第二本振管的源极与所述第一接入管的漏极连接；所述第一本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第一输入信号；所述第二本振管的栅极与所述缓冲模块连接用于接入所述第二输入信号；所述第三本振管以及第四本振管的源极与所述第二接入管的漏极连接；所述第三本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第二输入信号；所述第四本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第一输入信号；

第一负载RC并联电路以及第二负载RC并联电路；其中，所述第一负载RC并联电路的输入端分别与所述第一本振管的漏极以及所述第三本振管的漏极连接；所述第二负载RC并联电路的输入端分别与所述第二本振管的漏极以及所述第四本振管的漏极连接；所述第一负载RC并联电路的输出端以及所述第二负载RC并联电路的输出端均接入参考电压；所述第一负载RC并联电路的输入端通过第四电容与所述第二负载RC并联电路的输入端连接；

共源极且差分连接的第五本振管、第六本振管以及共源极且差分连接的第七本振管、第八本振管；其中，所述第五本振管以及第六本振管的源极与所述第一接入管的漏极连接；所述第五本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第三输入信号；所述第六本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第四输入信号；所述第七本振管以及第八本振管的源极与所述第二接入管的漏极连接；所述第七本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第四输入信号；所述第八本振管的栅极与所述缓冲模块连接，用于接入所述第三输入信号；

第三负载RC并联电路以及第四负载RC并联电路；其中，所述第三负载RC并联电路的输入端分别与所述第五本振管的漏极以及所述第七本振管的漏极连接；所述第四负载RC并联电路的输入端分别与所述第六本振管的漏极以及所述第八本振管的漏极连接；所述第三负载RC并联电路的输出端以及所述第四负载RC并联电路的输出端均接入所述参考电压；所述第三负载RC并联电路的输入端通过第五电容与所述第四负载RC并联电路的输入端连接；

共栅极且源极均接地的第一电流镜管和第二电流镜管；其中，所述第一电流镜管的源极以及所述第二电流镜管的源极均接地；所述第二电流镜管的漏极分别与所述第一接入管的源极以及所述第二接入管的源极连接；所述第一电流镜管的漏极与栅极连接。

2.根据权利要求1所述的混频器，其特征在于，所述无源多相滤波模块具体用于：抑制第一初级中频信号中的镜像信号，得到第一次级中频信号；抑制第二中频信号中的镜像信号，得到第二次级中频信号；抑制第三中频信号中的镜像信号，得到第三次级中频信号；抑制第四中频信号中的镜像信号，得到第四次级中频信号；

其中，所述无源多相滤波模块包括：

第一RC并联电路、第二RC并联电路、第三RC并联电路、第四RC并联电路、第五RC并联电路、第六RC并联电路、第七RC并联电路、第八RC并联电路；

其中，所述第一RC并联电路与所述第一本振管的漏极连接，用于接入第一初级中频信号；所述第三RC并联电路与所述第二本振管的漏极连接，用于接入第二初级中频信号；所述第五RC并联电路与所述第三本振管的漏极连接，用于接入第三初级中频信号；所述第七RC并联电路与所述第四本振管的漏极连接，用于接入第四初级中频信号；所述第一RC并联电路的电阻与电容、第三RC并联电路的电阻与电容、第五RC并联电路的电阻与电容、第七RC并联电路的电阻与电容均分别与第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接。

3.根据权利要求2所述的混频器，其特征在于，所述加和模块包括：

第一级电路，用于将所述第一次级中频信号和所述第二次级中频信号进行加和并增益放大，得到第一增益信号以及将所述第三次级中频信号和所述第四次级中频信号进行加和并增益放大，得到第二增益信号；

第二级电路，用于提高电路线性度，并将所述第一增益信号以及所述第二增益信号进一步进行增益放大，得到第一终极信号以及第二终极信号。

4.根据权利要求3所述的混频器，其特征在于，所述第一级电路包括：

差分连接且共栅极的第一增益管、第二增益管；

第三接入管，其漏极分别与所述第一增益管的源极以及所述第二增益管的源极连接，其源极接地；

差分连接且共栅极的第三增益管、第四增益管；

第四接入管，其漏极分别与所述第三增益管的源极以及所述第四增益管的源极连接，其源极接地；

其中，所述第一增益管的漏极与第三增益管的漏极连接，所述第二增益管的源极与所述第三增益管的源极连接；

其中，所述第一增益管的栅极分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第一次级中频信号；所述第二增益管分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第二次级中频信号；所述第三增益管分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第三次级中频信号；所述第四增益管分别与所述第二RC并联电路、第四RC并联电路、第六RC并联电路以及第八RC并联电路的电阻和电容连接，用于接入所述第四次级中频信号；

其中，所述第一增益管的漏极通过第一增益电阻、第二增益电阻与所述第四增益管的漏极连接；所述第一增益管的漏极还通过第三增益电阻、第一增益开关、第四增益电阻与所述第四增益管的漏极连接；所述第三接入管的栅极以及第四接入管的栅极均连接有第三电流镜管；所述第三接入管的栅极分别与其漏极和第二输入电流连接。

5.根据权利要求4所述的混频器，其特征在于，所述第二级电路包括：

第五接入管，其源极接地；

第五增益管，其栅极通过第六电容与所述第一增益管的漏极连接，用于接入所述第一增益信号，且通过第三电阻以及第四电阻接入第二直流偏置电压；

第六电阻；其中，所述第二直流偏置电压通过第四电阻以及第六电阻接地；

第六接入管，其源极与接地；

第六增益管，其栅极通过第七电容与所述第四增益管的漏极连接，用于接入所述第二增益信号，且通过第五电阻以及所述第四电阻接入所述第二直流偏置电压；

其中，所述第五增益管的漏极通过第五增益电阻、第六增益电阻与所述第六接入管的漏极连接；所述第五增益管的漏极还通过第七增益电阻、第二增益开关、第八增益电阻与所述第六接入管的漏极连接；所述第五接入管的栅极以及第六接入管的栅极均与所述第三电流镜管栅极连接；所述第五增益管的源极通过一反馈电阻所述第六增益管的源极连接；所述第二直流偏置电压通过所述第一增益电阻接入所述第一增益管的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第二增益电阻接入所述第二增益管的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第五增益电阻接入所述第五增益管的漏极，所述第二直流偏置电压通过所述第六增益电阻接入所述第六增益管的漏极。