CN104333330B

CN104333330B - 一种带有直流偏置转换结构的cmos上变频电路

Info

Publication number: CN104333330B
Application number: CN201410531130.8A
Authority: CN
Inventors: 张铁笛; 王磊; 邹盼希; 徐锐敏
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: CN104333330A

Abstract

本发明公开了一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，该电路对传统的上变频电路置一种直流偏置转换电路，直流偏置转换电路包括MOS管十二个，电容两个，电阻一个，其中，第一至第三MOS管和第十至第十二MOS管分别为相应MOS管提供电流偏置，第六、第七MOS管构成共源放大器，第八、第九MOS管构成源极跟随器，第四、第五MOS管构成信号输出电路，其栅极作为直流偏置转换电路的输出端与上变频电路的输入端相连。本发明通过共源放大对低频的中频信号进行电流转换，并且通过源极跟随的方式进行直流偏置的搬移，这种方案解决了传统混频器与前端DAC之间的偏置难以协调的矛盾，另外，电路中的两个电容还补偿了相位裕度以防止震荡的发生。

Description

一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路

技术领域

本发明属于电子通信技术领域，具体涉及一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路。

背景技术

互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管是一种电压控制电流器件。由于其集成度高、成本低、工艺成熟等优秀特性，现已成为设计逻辑电路及高频模拟电路的首要工艺选择。并且近几年来由于工艺的不断提升，沟道长度的不断减小，使得器件工作速度不断攀升，能够在更高的频率上获得了广泛的使用。正是这种优秀的特性使得其在对高集成度要求愈发苛刻的收发系统中获得了极高的市场占有率。

CMOS晶体管随着源—漏、源—栅偏置电压的不同工作区域可以分为截止区，线性区以及饱和区三种，在绝大多数应用中，为了满足系统的线性度及温度工艺稳定性，晶体管常常被选择工作在饱和区，在该区域中，晶体管的驱动电流Id由如下等式得到

其中μ_eff表示构成晶体管沟道的半导体薄膜的场效应迁移率，Cox表示晶体管的栅绝缘层的电容，W表示晶体管的沟道宽度，L表示晶体管的沟道长度。Vgs表示栅源电压差，Vth表示晶体管的阈值电压，需要注意的是，当NFET的衬底电压小于源极电压时，会产生影响晶体管特性的体效应，这种效应可以通过对Vth进行修改得以描述，修改得到的公式如下所述

该公式中，V_TH0为源衬电势差为0时候的阈值电压，γ为体效应系数，V_SB是源衬电势差，φ_F则是一个与掺杂浓度有关的工艺参数。

典型的发射系统原理图如图1所示，Gilbert上变频混频器原理图如图2所示。在发射机结构中，进入混频器的中频信号是由DAC产生并由滤波器滤除杂波产生，为了防止大信号输出的时候可能出现的信号“削顶失真”的现象，其直流偏置往往选择处于供电电压的一半左右以达到最优解。但是对于混频器，尤其是CMOS工艺中应用最广泛的Gilbert混频器而言，这样高的直流偏置进入跨导管往往会造成混频管的电压裕度不足从而影响混频器的工作状态，所以必须要对中频信号进行无失真的直流偏置电压转换以满足混频器的需求。

在传统的直流偏置电压转换的措施中，往往有两种可供选择，第一种是通过电容隔直并重新加电的方式进行电压转换；另一种是通过源极跟随器将高电平变为低电平。但是考虑到实际应用中发射机的中频信号往往是低频信号，在单片设计中难以使用大电容对其进行隔直所以第一方案并不可行。第二方案虽然在理论可行但是当中频信号较大的时候，高幅度的信号会对下方电流源中的晶体管的漏—源工作电压进行压缩，从而造成偏置电流不稳，电路工作状态发生改变。

发明内容

为解决现有的发射机结构中存在的前端数字低频信号偏置与上变频器混频电路所需中频信号偏置难以协调的问题，本发明提供一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路。

技术方案一：

一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，包括直流偏置转换电路和上变频电路，直流偏置转换电路的输入端与外部信号差分输入信号相连，其输出端与上变频电路的输入端相连。

直流偏置转换电路包括共源放大器、源极跟随器、第一电流偏置和第二电流偏置、信号输出电路；

第一电流偏置和第二电流偏置配合为共源放大器和源极跟随器提供电流偏置；

第一电流偏置用于为源极跟随器提供电流偏置，第一电流偏置包括M1、M2、M3三个MOS管，该三个MOS管的源极相连，该三个MOS管的栅极相连且该栅极节点接外部电路偏置电压；

第二电流偏置用于为共源放大器提供电流偏置，第二电流偏置包括M10、M11、M12三个MOS管，该三个MOS管的源极相连的源极相连，该三个MOS管的栅极相连；

共源放大器用于将接收的外部输入信号反相传递至源极跟随器，共源放大器由M6、M7两个MOS管组成，M6、M7的栅极作为信号输入端，漏极作为信号输出端；

源极跟随器接收共源放大器输出的反相信号，并在M2和M10的电流镜像作用下，将共源放大器输出的反相信号反相传递至信号输出电路，且同时将共源放大器输出的反相信号进行直流电平转换，源极跟随器包括M8、M9两个MOS管，M8、M9的漏极相连且该节点与组成第二电流偏置的MOS管的源极相连，M8、M9的栅极作为信号输入端，源极作为信号输出端；

信号输出电路接收源极跟随器输出的信号，输出电路包括M4、M5两个MOS管，M4、M5的源极相连且该节点与组成第一电流偏置的MOS管的源极相连，M4、M5的漏极分别与M6、M7的源极相连，M4、M5的栅极分别与M8、M9的源极相连，M4、M5的栅极作为直流偏置转换电路的输出端；

上变频电路接收直流偏置转换电路的输出信号，将直流偏置转换电路输出的中频电压信号转换为中频电流信号，该中频电流信号与上变频电路中的本振信号进行混频作为上变频电路的输出信号。

M8的栅极与源极之间接第一电容，M9的栅极与源极之间接第二电容，第一电容和第二电容用于补偿环路相位裕度；M4的漏极与M5的漏极之间还接有第一电阻。

进一步的，构成第一电流偏置的MOS管的源极接地，构成第二电流偏置的MOS管的源极接外部电源电压；构成第二电流偏置的MOS管为PMOS晶体管，构成共源放大器、源极跟随器、第一电流偏置、信号输出电路以及上变频电路的MOS管均为NMOS晶体管。

进一步的，构成源极跟随器的晶体管为深N阱晶体管，构成共源放大器的晶体管为中阈值管。

技术方案二：

进一步的，构成第一电流偏置的MOS管的源极接外部电源电压，构成第二电流偏置的MOS管的源极接地；构成第二电流偏置的MOS管为NMOS晶体管，构成共源放大器、源极跟随器、第一电流偏置、信号输出电路以及上变频电路的MOS管均为PMOS晶体管。

进一步的，构成源极跟随器的PMOS晶体管的源极与体极相，构成共源放大器的晶体管为中阈值管。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明实现了低频电路下信号直流信号的无失真偏置，通过共源放大对低频的中频信号进行电流转换，并且通过源极跟随的方式进行直流偏置的搬移，最后通过跨导放大器将中频信号送入混频管进行混频，这种方案解决了Gilbert混频器与前端DAC之间的偏置难以协调的矛盾，另外，电路中的第一、第二电容还补偿了相位裕度以防止震荡的发生。

附图说明

图1是典型的发射系统原理图；

图2是Gilbert上变频混频器原理图；

图3是本发明的第一实施例的电路结构示意图；

图4是第一实施例中重要结点(结点A.B.C.IN+)信号的示意图；

图5是本发明的第二实施例的电路结构示意图；

图6是第二实施例中重要结点(结点A.B.C.IN+)信号的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步阐述。

如图3所示是本发明的第一实施例，该实施例中的一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路包括：直流偏置转换电路和上变频电路；直流偏置转换电路包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6，第七晶体管M7、第八晶体管M8、第九晶体管M9、第十晶体管M10、第十一晶体管M11、第十二晶体管M12、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1，M1、M2、M3构成第一电流偏置，M10、M11、M12构成第二电流偏置，M6、M7构成共源放大器，M8、M9构成源极跟随器，M4、M5构成信号输出电路；上变频电路包括第十三晶体管M13、第十四晶体管M14、第十五晶体管M15、第十六晶体管M16、第十七晶体管M17和第十八晶体管M18，其中：

M1-M9,M13-M18是NMOS晶体管，M10-M12是PMOS晶体管。

电路中，M8、M9的D极以及M10-M12的S极与外部电源相连，M10-M12的G极连接在一起，M1-M5的S极连接至地电位，M1-M3的G极互相连接，该连接点接至外电路并且由外电路提供偏置电压。

M6的G极与外部信号差分输入正向信号相连。

M1的D极与M10的D极相连。M2的D极、M4的G极、M8的S极和C1的第一端相连。

M4的D极与M6的源极相连并与第一电阻的第一端相连。

M6的D极与M8的栅极、C1的第二端以及第M11的漏极相连。

M7的G极与外部信号差分输入反向信号相连。

M3的D极、M5的G极、M9的是极和C2的第一端相连。

M5的D极与M7的S极相连并与R1的第二端相连。

M7的D极与M9的G极、M2的第二端以及M12的D极相连。

M4、M5的G极与M13、M14的G极相连。

M13的D极与M15、M16的S极相连，M14的D极与M17、M18的S极相连。

M15与M18的G极相连作为本振正向输入，M16与M17的G极相连作为本振反相输入。

M15与M17的D极相连作为射频正向输出，M16与M18的D极相连作为射频反相输出。

优选的，M8、M9为深N阱晶体管，M6、M7为中阈值管，R1为随温度变化不敏感的在片电阻。

通过特殊工艺制成的深N阱晶体管能够实现将晶体管的B极与源极相连。在通常的应用中，晶体管的B极均为接地。这种情况下，当晶体管的源极在设计中不是与地相接的零电位时，会产生体效应，体效应的公式如下表达：

也即V_TH的值会发生改变，从而影响整个电路的性能。而利用深N阱晶体管则会消除此类效应，避免性能下降。

CMOS工艺中还有制作中阈值管的技术，这项技术可以使得晶体管的阈值电压V_TH降低，在本电路中，希望M6、M7的阈值尽可能小，所以采用中阈值管是有积极作用的。

温度的变化往往会造成电路性能的改变，所以采用温度变化不敏感的在片电阻R1有助于提升电路温度稳定性，保证在极端条件下电路的正常运作。

电路的电特性如下所述：

输入偏置电压使得M1至M3作为电路中的电流源使用，为电路结构提供稳定的电流偏置。

M10由于电流偏置的原因，与M11、M12构成了镜像电流源，为电路提供自上而下的电流偏置。

M4至M9由于电流偏置的缘故均工作在饱和区，其中M6、M7作为共源放大器使用，M8、M9作为源极跟随器使用，M4、M5为中频信号的输出提供所需求的新的直流偏置。第一电阻为较大的大电阻，起到稳定差分结构的作用。第一、二电容为电路提供足够的相位裕度，保证系统的稳定度。

在M6中，输入信号的偏置电压为晶体管提供了电流源偏置电路下的共源放大器所需要的栅极电压，并且将输入信号反相传递到M8的栅极上，同时由于M2镜像电流源的电流镜像作用，M8的栅源电位差被钳制住，也即源极电位随着栅极电位的改变而将信号传递过来，并且由于M11的镜像电流源的作用使得M4的栅极直流电位被唯一确定，通过这样的方式，信号被反相传递到了M4的栅极并且被进行了直流电平转换。最后，通过M13、M14将输入的中频信号由电压转为电流并起到放大作用。M15至M18将输入的中频电流信号与本振信号进行混频，实现射频信号的输出。

第一电阻的作用是为信号在中间提供虚拟地，防止由于M6的源极电位不稳造成电路性能下降，第一二电容的作用是调节整个电路结构的稳定度，防止由于相位裕度的不足造成的震荡发生。

对于差分结构而言，M7的工作方式与M6类似，在此不予赘述。

结合上述分析，下面给出一组具体的参数对电路特性做分析，但这里的参数可以根据不同的需求进行不同的选取。电源电压：VCC＝1.8V，中频频率fIF＝1MHz，中频输入直流偏置Vin＝0.85V，输入跨导晶体管的直流偏置VIFOUT＝0.65V，本振频率fLO＝2GHz。

首先进行直流分析：

为了保证系统线性度的要求，防止温度带来的晶体管工作状态的变化，所有的晶体管必须满足在所有工艺角下均工作在饱和区，为此所有NMOS晶体管必须满足以下条件：

V_GS>V_TH且V_DS>V_GS-V_TH

所有PMOS必须满足的条件是：

V_GS<V_TH且V_DS<V_GS-V_TH

以上述条件为依托分析电路，电路中偏置电压VB为M1、M2及M3提供电流源偏置电压以给电路提供稳定的电流，根据晶体管放大器公式

其中μ_eff表示构成晶体管沟道的半导体薄膜的场效应迁移率，Cox表示晶体管的栅绝缘层的电容，W表示晶体管的沟道宽度，L表示晶体管的沟道长度，Vgs表示栅源电压差，Vth表示晶体管的阈值电压。

根据上述公式，通过合理配置偏置电压以及晶体管的栅宽及栅长可以得到任意所需要的固定偏置电流值，并且只要电流镜晶体管满足在饱和区的条件，那么晶体管所产生的电流仅与栅源电压VGS有关，而与漏源电压VDS基本无关。这在信号传递的过程中对信号失真度方面是至关重要的。

在电路中，M1与M10的漏极相连，则其静态电流相同，那么通过合理配置M10、M11和M12的栅长宽比则可以将M1中的电流镜像到M11、M12中，为共源放大器及源极跟随器提供电流，这样的方案减少了偏置电压的数量并且精度极佳。

在本实际应用中，所选取的静态电流为：M2、M3提供的静态电流为200uA，M11、M12中的静态电流为800uA，这样的电流消耗对低功率应用中是可以接受的。

在静态电流确定的前提下，分析静态电压在电路中的分布：

首先分析M4及M5晶体管，晶体管M11与M12分别为M4与M5提供了直流电流偏置，根据晶体管的公式可以得到其栅源极电位差VGS被晶体管的结构唯一确定，又由于晶体管的源极接地，电压为0，所以栅极电压被唯一确定，在所选取的例子中，根据要求将栅极电压调节为0.65V以满足饱和区要求。

接下来分析晶体管M8及M9，晶体管M2与M3分别为它们提供了直流电流偏置，根据晶体管的公式可以得到其栅源极电位差VGS被晶体管的结构唯一确定，又由于晶体管的源极分别接M4、M5的栅极，电压为0.65V，所以栅极电压被唯一确定，在所选取的例子中，根据要求将栅极电压调节为1.3V以满足饱和区要求。

接下来分析晶体管M6及M7，晶体管M11与M12分别为它们提供了直流电流偏置，根据晶体管的公式可以得到其栅源极电位差VGS被晶体管的结构唯一确定，又由于晶体管的栅极固定的中频输入直流偏置Vin＝0.85V，所以源极电压被唯一确定，在所选取的例子中，根据要求将源极电压调节为0.65V以满足饱和区要求。

最后核对晶体管M4及M5，VGS与VDS均为0.65V，所以必然有V_DS>V_GS-V_TH条件满足，故在此结构中，所有晶体管均工作在饱和区内。

接下来进行交流信号的分析：

M6及M7工作在饱和区，与漏极的电流源形成了共源放大器，该放大器将输入信号转化为电流，并且通过输出阻抗将其变为电压信号反相传递到M8的栅极，由于其工作在饱和区，所以不会产生信号的非线性失真。

M8及M9在下方电流源的作用下起到了源极跟随器的作用，在该结构下，放大器将栅极的电压信号完整地传递到了源极，由于其工作在饱和区，所以不会产生信号的非线性失真。

最后分析M4、M5，这两个晶体管仅仅提供直流电压偏置，几乎不会将信号转移到漏极，这也是由于第一电阻R1的效用，当漏极信号产生时会有微弱的电流通过电阻来阻止信号的产生，进而固定两端的电压，防止失真的产生。

第一电阻为较大的大电阻，起到隔离、稳定差分结构的作用。

进行电路稳定度的分析：

对于一个稳定的环路而言当环路增益为1时，相移应当小于180°，同时相位裕度应当大于45度，在实际应用中，该原理受限于各个晶体管的物理特性，但是由于必须满足电路需求，所以必须在环路中加入电容进行补偿，以满足稳定性的需求。这就是电路中第一电容C1与第二电容C2的作用。

第十三、十四晶体管将输入的中频电压信号转为中频电流信号。第十五至十八晶体管将输入的中频电流信号与本振信号进行混频，实现射频信号的输出。最后输出信号通过射频巴伦进行合成，获得无失真的信号。

至此，本实施例介绍结束。

如图5所示是本发明的第二实施例，该实施例中的一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路包括：直流偏置转换电路和上变频电路；直流偏置转换电路包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6，第七晶体管M7、第八晶体管M8、第九晶体管M9、第十晶体管M10、第十一晶体管M11、第十二晶体管M12、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1，M1、M2、M3构成第一电流偏置，M10、M11、M12构成第二电流偏置，M6、M7构成共源放大器，M8、M9构成源极跟随器，M4、M5构成信号输出电路；上变频电路包括第十三晶体管M13、第十四晶体管M14、第十五晶体管M15、第十六晶体管M16、第十七晶体管M17和第十八晶体管M18，其中：

第一至第九晶体管M1-M9、第十三至第十八晶体管M3-M18是PMOS晶体管，是十至十二晶体管M10-M12是NMOS晶体管。

电路中，M8、M9的D极及M10-M12的D极与地相连，M10-M12的栅极连接在一起，M1-M5的S极连接至电源电压，M1-M3的G极互相连接，该连接点接至外电路并且由外电路提供偏置电压。

M6的G极与外部信号差分输入正向信号相连。

M4的D极与M6的源极相连并与第一电阻的第一端相连。

M6的D极与M8的栅极、C1的第二端以及第M11的漏极相连。

M7的G极与外部信号差分输入反向信号相连。

M3的D极、M5的G极、M9的是极和C2的第一端相连。

M5的D极与M7的S极相连并与R1的第二端相连。

M7的D极与M9的G极、M2的第二端以及M12的D极相连。

M4、M5的G极与M13、M14的G极相连。

M13的D极与M15、M16的S极相连，M14的D极与M17、M18的S极相连。

M15与M18的G极相连作为本振正向输入。M16与M17的G极相连作为本振反相输入。

优选的，M8、M9为S极与B极相连的PMOS管，M6、M7为中阈值管，第一电阻为随温度变化不敏感的在片电阻。

电路的电特性如下所述：

M4至M9由于电流偏置的缘故均工作在饱和区，其中M6、M7作为共源放大器使用，M8、M9作为源极跟随器使用，M4、M5为中频信号的输出提供所需求的新的直流偏置。第一电阻为较大的大电阻，起到隔离，稳定差分结构的作用。第一、二电容为电路提供足够的相位裕度，保证系统的稳定度。

M13、M14将输入的中频信号由电压转为电流。M15至M18将输入的中频电流信号与本振信号进行混频，实现射频信号的输出。

对于差分结构而言，第七晶体管的工作方式与第六晶体管类似，在此不予赘述。

结合上述分析，下面给出一组具体的参数值对电路的电特性作分析，但这里的参数值可以根据不同的需求进行不同的选取。电源电压：VCC＝1.8V，中频频率fIF＝1MHz，中频输入直流偏置Vin＝0.85V，输入跨导晶体管的直流偏置VIFOUT＝1.3V，本振频率fLO＝2GHz.

首先进行直流分析：

V_GS>V_TH且V_DS>V_GS-V_TH

所有PMOS必须满足的条件是：

V_GS<V_TH且V_DS<V_GS-V_TH

其中μ_eff表示构成晶体管M1沟道的半导体薄膜的场效应迁移率，Cox表示晶体管M1的栅绝缘层的电容，W表示晶体管M1的沟道宽度，L表示晶体管M1的沟道长度。Vgs表示栅源电压差，Vth表示晶体管M1的阈值电压

在本发明中，所选取的静态电流为：M2、M3提供的静态电流为200uA，M11、M12中的静态电流为800uA，这样的电流消耗对低功率应用中是可以接受的。

在静态电流确定的前提下，分析静态电压在电路中的分布：

首先分析M4及M5晶体管，晶体管M11与M12分别为它们提供了直流电流偏置，根据晶体管的公式可以得到其栅源极电位差VGS被晶体管的结构唯一确定，又由于晶体管的源极接电源电压，电压为1.8V，所以栅极电压被唯一确定，在所选取的例子中，根据要求将栅极电压调节为1.3V以满足饱和区要求。

接下来分析晶体管M8及M9，晶体管M2与M3分别为它们提供了直流电流偏置，根据晶体管的公式可以得到其栅源极电位差VGS被晶体管的结构唯一确定，又由于晶体管的源极接M4、M5的栅极，电压为1.3V，所以栅极电压被唯一确定，在所选取的例子中，根据要求将栅极电压调节为0.6V以满足饱和区要求。

接下来分析晶体管M6及M7，晶体管M11与M12分别为它们提供了直流电流偏置，根据晶体管的公式可以得到其栅源极电位差VGS被晶体管的结构唯一确定，又由于晶体管的栅极固定的输入直流偏置，电压为0.85V，所以源极电压被唯一确定，在所选取的例子中，根据要求将源极电压调节为1.2V以满足饱和区要求。

最后核对晶体管M4及M5，VGS为0.5V，VDS为0.6V，所以必然有V_DS>V_GS-V_TH条件满足，故在此结构中，所有晶体管均工作在饱和区内。

接下来进行交流信号的分析：

M6及M7工作在饱和区，与漏极的电流源形成了共源放大器，该放大器将输入信号转化为电流，并且通过输出阻抗将其变为电压信号反相传递到M8、M9的栅极，由于其工作在饱和区，所以不会产生信号的非线性失真。

M8及M9在上方电流源的作用下起到了源极跟随器的作用，在该结构下，放大器将栅极的电压信号完整地传递到了源极，由于其工作在饱和区，所以不会产生信号的非线性失真。

第一电阻为较大的大电阻，起到隔离，稳定差分结构的作用。

进行电路稳定度的分析：

对于一个稳定的环路而言当环路增益为1时，相移应当小于180°，同时相位裕度应当大于45度，在实际应用中，该原理受限于各个晶体管的物理特性，但是由于必须满足电路需求，所以必须在环路中加入电容进行补偿，以满足稳定性的需求。这就是电路中C1与C2的作用。

M13、M14将输入的中频信号由电压转为电流。M15-M18将输入的中频电流信号与本振信号进行混频，实现射频信号的输出。最后输出信号通过射频巴伦进行合成，获得无失真的信号。

至此，本实施例介绍结束。

本发明实现了低频电路下信号直流信号的无失真偏置，通过共源放大对低频的中频信号进行电流转换，并且通过源极跟随的方式进行直流偏置的搬移，最后通过跨导放大器将中频信号送入混频管进行混频，这种方案解决了Gilbert混频器与前端DAC之间的偏置难以协调的矛盾，另外，电路中的第一、第二电容还补偿了相位裕度以防止震荡的发生。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，包括直流偏置转换电路和上变频电路，直流偏置转换电路的输入端与外部信号差分输入信号相连，其输出端与上变频电路的输入端相连，所述上变频电路具体为Gilbert上变频混频器，其特征在于：

所述直流偏置转换电路包括共源放大器、源极跟随器、第一电流偏置和第二电流偏置、信号输出电路；

所述第一电流偏置和第二电流偏置配合为所述共源放大器和源极跟随器提供电流偏置；

所述第一电流偏置用于为所述源极跟随器提供电流偏置，第一电流偏置包括M1、M2、M3三个MOS管，该三个MOS管的源极相连，该三个MOS管的栅极相连且该栅极节点接外部电路偏置电压；

所述第二电流偏置用于为所述共源放大器提供电流偏置，第二电流偏置包括M10、M11、M12三个MOS管，该三个MOS管的源极相连，该三个MOS管的栅极相连；

所述共源放大器用于将接收的外部输入信号反相传递至源极跟随器，共源放大器由M6、M7两个MOS管组成，所述M6、M7的栅极作为信号输入端，漏极作为信号输出端；

所述源极跟随器接收所述共源放大器输出的反相信号，并在M2和M10的电流镜像作用下，将共源放大器输出的反相信号反相传递至信号输出电路，且同时将共源放大器输出的反相信号进行直流电平转换，源极跟随器包括M8、M9两个MOS管，M8、M9的漏极相连且该节点与组成所述第二电流偏置的MOS管的源极相连，M8、M9的栅极作为信号输入端，源极作为信号输出端；

所述信号输出电路接收所述源极跟随器输出的信号，输出电路包括M4、M5两个MOS管，M4、M5的源极相连且该节点与组成所述第一电流偏置的MOS管的源极相连，M4、M5的漏极分别与M6、M7的源极相连，M4、M5的栅极分别与M8、M9的源极相连，M4、M5的栅极作为所述直流偏置转换电路的输出端；

所述上变频电路接收所述直流偏置转换电路的输出信号，将所述直流偏置转换电路输出的中频电压信号转换为中频电流信号，该中频电流信号与上变频电路中的本振信号进行混频作为上变频电路的输出信号。

2.根据权利要求1所述的一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，其特征在于：M8的栅极与源极之间接第一电容，M9的栅极与源极之间接第二电容，第一电容和第二电容用于补偿环路相位裕度；M4的漏极与M5的漏极之间还接有第一电阻。

3.根据权利要求2所述的一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，其特征在于：构成所述第一电流偏置的MOS管的源极接地，构成所述第二电流偏置的MOS管的源极接外部电源电压；构成所述第二电流偏置的MOS管为PMOS晶体管，构成所述共源放大器、源极跟随器、第一电流偏置、信号输出电路以及上变频电路的MOS管均为NMOS晶体管。

4.根据权利要求3所述的一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，其特征在于：构成所述源极跟随器的晶体管为深N阱晶体管，构成所述共源放大器的晶体管为中阈值管。

5.根据权利要求2所述的一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，其特征在于：构成所述第一电流偏置的MOS管的源极接外部电源电压，构成所述第二电流偏置的MOS管的源极接地；构成所述第二电流偏置的MOS管为NMOS晶体管，构成所述共源放大器、源极跟随器、第一电流偏置、信号输出电路以及上变频电路的MOS管均为PMOS晶体管。

6.根据权利要求5所述的一种带有直流偏置转换结构的CMOS上变频电路，其特征在于：构成所述源极跟随器的PMOS晶体管的源极与衬底相连，构成所述共源放大器的晶体管为中阈值管。