CN107017846A - 一种下变频混频器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种下变频混频器，至少包括一条变频支路，所述变频支路包括：射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路，用于接收射频输入信号j，并将输入信号j转换成电流形式的输入信号k；开关电路，用于对电流形式的输入信号k完成下变频功能，得到输入信号m；电流到电压转换及增益控制电路，用于将输入信号m转换成电压形式的输入信号n；然后对输入信号n进行增益控制，得到幅度合适的低频电压信号。

Description

一种下变频混频器
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种下变频混频器。
背景技术
传统无线信号接收系统通常由低噪声放大器（LNA）、下变频混频器、滤波器（Filter）和可变增益放大器（VGA）组成。其中一般射频信号经低噪声放大器和下变频混频器处理后得到一低频信号，滤波器和可变增益放大器再对这一信号进行放大滤波处理。低噪声放大器和下变频混频器又称射频前端电路，滤波器和可变增益放大器又称基带信号处理电路。射频前端电路的性能对整个无线接收系统有很大影响，特别对系统的噪声和带外干扰有很大影响。所以射频前端的电路性能广受注目。
传统接收系统中低噪声放大器和下变频混频器独立设计。低噪声放大器匹配射频输入信号以接收射频输入信号，并对信号适当放大以抑制后级电路的噪声。下变频混频器完成频率变换功能以获得低频的中频信号，并提供一定增益以抑制后级电路噪声。低噪声放大器的优化目标通常是更低的噪声、更小的面积和更低的功耗。下变频混频器的优化目标通常是更佳的线性度、更低的噪声和更低的功耗。但低噪声放大器和下变频混频器的优化通常是独立进行的，这样可能可以获得最好性能，但很难简化电路设计以获得更低的成本和功耗。
发明内容
本发明为解决以上现有技术的难题，提供了一种下变频混频器，该混频器融合了低噪声放大器的功能，可直接接收外部射频信号并输出低频中频信号，简化了电路结构。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种下变频混频器，至少包括一条变频支路，所述变频支路包括：
射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路，用于接收射频输入信号j，并将输入信号j转换成电流形式的输入信号k；
开关电路，用于对电流形式的输入信号k完成下变频功能，得到输入信号m；
电流到电压转换及增益控制电路，用于将输入信号m转换成电压形式的输入信号n；然后对输入信号n进行增益控制，得到幅度合适的低频电压信号。
优选地，所述下变频混频器还包括有增益控制及隔离电路，用于对输入信号k进行增益控制，并提高电路的隔离度。
优选地，所述射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路包括电容CC1、电感Lg1、电容C1、电感Ls1和NMOS管MN1；其中电容CC1的一端接射频信号源，电容CC1的另一端通过电感Lg1与NMOS管MN1的栅极连接，NMOS管MN1的栅极通过电容C1与NMOS管MN1的源极连接，NMOS管MN1的源极通过电感Ls1接地，NMOS管MN1的漏极与开关电路连接。
优选地，所述增益控制及隔离电路包括NMOS管MN13和NMOS管MN14，其中NMOS管MN13的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN13的漏极与开关电路连接，MOS管MN13的栅极接栅极控制电压Vb1；所述NMOS管MN14的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN14的漏极接VDD端，MOS管MN14的栅极接栅极控制电压Vc；
或者所述增益控制及隔离电路包括：NMOS管MN15、NMOS管MN16和NMOS管MN17，其中NMOS管MN15的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN15的漏极与NMOS管MN16的源极连接，NMOS管MN16的漏极与开关电路连接，NMOS管MN17的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN17的漏极接VDD端，MOS管MN17的栅极接栅极控制电压Vc；NMOS管MN15、NMOS管MN16的栅极分别接栅极控制电压Vb2、Vb3。
优选地，所述开关电路包括MOS管MN5、NMOS管MN6、MOS管MN7和NMOS管MN8；MOS管MN5的栅极接入差分本振信号Lop_Q和NMOS管MN8的栅极；MOS管MN5的漏极分别与电流到电压转换及增益控制电路、MOS管MN7的漏极连接；MOS管MN5的源极与NMOS管MN6的源极、增益控制及隔离电路连接；所述NMOS管MN6的漏极与电流到电压转换及增益控制电路、NMOS管MN8的漏极连接；NMOS管MN6的栅极与NMOS管MN7的栅极连接，NMOS管MN6的栅极接入差分本振信号Lon_Q；MOS管MN7的源极与NMOS管MN8的源极、增益控制及隔离电路连接。
优选地，所述电流到电压转换及增益控制电路包括NMOS管MN18、MOS管MN19、电阻R1和电阻R2；其中NMOS管MN18的漏极与开关电路连接，NMOS管MN18的漏极依次通过电阻R1、电阻R2与MOS管MN19的漏极连接，NMOS管MN18、MOS管MN19的源极与VDD端连接，NMOS管MN18的栅极与MOS管MN19的栅极连接，NMOS管MN18的栅极与电阻R1、电阻R2连接。
优选地，所述混频器包括的变频支路的数量为2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的混频器集成了下变频功能和低噪声放大器的射频接收、信号放大功能，与现有技术相比，该电路结构更简单紧凑，且其功耗更低。
附图说明
图1为下变频混频器的结构示意图。
图2为下变频混频器的具体结构示意图
图3为增益控制及隔离电路的优选方案的示意图。
图4为增益控制及隔离电路的另一优选方案的示意图。
图5为混频器的S11参数的仿真结果图。
图6为混频器的噪声指数（NF）的仿真结果图。
图7为混频器的线性度Pin,1dB的仿真结果图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1、图2所示，下变频混频器包括一条变频支路，所述变频支路包括：
射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路401，用于接收射频输入信号j，并将输入信号j转换成电流形式的输入信号k；
开关电路421，用于对电流形式的输入信号k完成下变频功能，得到输入信号m；
电流到电压转换及增益控制电路431，用于将输入信号m转换成电压形式的输入信号n；然后对输入信号n进行增益控制，得到幅度合适的低频电压信号。
在具体的实施过程中，所述下变频混频器还包括有增益控制及隔离电路411，用于对输入信号k进行增益控制，并提高电路的隔离度。
在具体的实施过程中，如图2所示，所述射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路401包括电容CC1、电感Lg1、电容C1、电感Ls1和NMOS管MN1；其中电容CC1的一端接射频信号源，电容CC1的另一端通过电感Lg1与NMOS管MN1的栅极连接，NMOS管MN1的栅极通过电容C1与NMOS管MN1的源极连接，NMOS管MN1的源极通过电感Ls1接地，NMOS管MN1的漏极与增益控制及隔离电路411连接。其中电容CC1用于耦合射频输入信号，NMOS管MN1完成电压到电流的转换，转换电流i=gm*vgs，gm为NMOS管的跨导，vgs为NMOS管的栅端g与源端s的电压差。
在具体的实施过程中，如图3所示，所述增益控制及隔离电路411包括NMOS管MN13和NMOS管MN14，其中NMOS管MN13的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路401连接，MOS管MN13的漏极与开关电路421连接，MOS管MN13的栅极接栅极控制电压Vb1；所述NMOS管MN14的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路401连接，MOS管MN14的漏极接VDD端，MOS管MN14的栅极接栅极控制电压Vc。
在正常使用的时候，MOS管MN13具有隔离功能，同时NMOS管MN13偏置在合适状态以引导输入电流Iin到输出电流Iout，NMOS管MN14工作在开关状态。当NMOS管MN14的栅极控制电压Vc为高电平时，将分流Iin，这样电路增益将下降。
当电压裕度允许时，还可以采用以下方案，增设一个NMOS管MN17以进一步增加电路隔离度：
如图4所示，所述增益控制及隔离电路411包括：NMOS管MN15、NMOS管MN16和NMOS管MN17，其中NMOS管MN15的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路401连接，MOS管MN15的漏极与NMOS管MN16的源极连接，NMOS管MN16的漏极与开关电路421连接，NMOS管MN17的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路401连接，MOS管MN17的漏极接VDD端，MOS管MN17的栅极接栅极控制电压Vc；NMOS管MN15、NMOS管MN16的栅极分别接栅极控制电压Vb2、Vb3。
在具体的实施过程中，如图2所示，所述开关电路421包括MOS管MN5、NMOS管MN6、MOS管MN7和NMOS管MN8；MOS管MN5的栅极接入差分本振信号Lop_Q和NMOS管MN8的栅极；MOS管MN5的漏极分别与电流到电压转换及增益控制电路431、MOS管MN7的漏极连接；MOS管MN5的源极与NMOS管MN6的源极、增益控制及隔离电路411连接；所述NMOS管MN6的漏极与电流到电压转换及增益控制电路431、NMOS管MN8的漏极连接；NMOS管MN6的栅极与NMOS管MN7的栅极连接，NMOS管MN6的栅极接入差分本振信号Lon_Q；MOS管MN7的源极与NMOS管MN8的源极、增益控制及隔离电路411连接。开关电路421在正交差分本振信号Lop_Q、Lon_Q或Lop_I、Lon_I的作用下工作在导通或关断状态。如果上述四个本振信号中的某个信号为高电平，则对应的NMOS管导通，为低电平则对应NMOS管关断。开关过程完成连接到对应MOS管源极输入的信号的下变频。
在具体的实施过程中，如图2所示，所述电流到电压转换及增益控制电路431包括NMOS管MN18、MOS管MN19、电阻R1和电阻R2；其中NMOS管MN18、NMOS管MN19的漏极与开关电路421连接，NMOS管MN18的漏极依次通过电阻R1、电阻R2与MOS管MN19的漏极连接，NMOS管MN18、MOS管MN19的源极与VDD端连接，NMOS管MN18的栅极与MOS管MN19的栅极连接，NMOS管MN18的栅极与电阻R1、电阻R2连接。
上述方案中，下变频后的电流流过电阻R1、R2后转换为低频电压信号。MOS管MN18、MN19给输出提供一个稳定的共模电压，这样输出的共模电压不会因为电阻R1、R2的变化而变化。MOS管MN18、MN19起稳定共模电压的作用。
在具体的实施过程中，如图2所示，所述混频器包括的变频支路的数量为2。其中一条支路的差分本振信号为Lon_Q、Lop_Q，另一支路的差分本振信号为Lop_I和Lon_I。
在具体的实施过程中，VDD端为供电端，VDD端的供电电压为2V、2.5V或3.3V。
同时，本实施例还对混频器的性能进行了具体的仿真测试，测试结果如图5、6、7所示：
图5为混频器的S11参数的仿真结果图，如图5所示，S11在2.45GHz附近为-23dB，达到了很好的匹配指标。图6为混频器的噪声指数（NF）的仿真结果图，如图6所示，高频时NF为4dB，转角频率约为300KHz，满足一般无线接收系统要求。图7为混频器的线性度Pin,1dB的仿真结果图，仿真表明Pin,1dB约为-14dBm，满足一般无线接收系统的要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种下变频混频器，其特征在于：至少包括一条变频支路，所述变频支路包括：
射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路，用于接收射频输入信号j，并将输入信号j转换成电流形式的输入信号k；
开关电路，用于对电流形式的输入信号k完成下变频功能，得到输入信号m；
电流到电压转换及增益控制电路，用于将输入信号m转换成电压形式的输入信号n；然后对输入信号n进行增益控制，得到幅度合适的低频电压信号。
2.根据权利要求1所述的下变频混频器，其特征在于：所述下变频混频器还包括有增益控制及隔离电路，用于对输入信号k进行增益控制，并提高电路的隔离度。
3.根据权利要求2所述的下变频混频器，其特征在于：所述射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路包括电容CC1、电感Lg1、电容C1、电感Ls1和NMOS管MN1；其中电容CC1的一端接射频信号源，电容CC1的另一端通过电感Lg1与NMOS管MN1的栅极连接，NMOS管MN1的栅极通过电容C1与NMOS管MN1的源极连接，NMOS管MN1的源极通过电感Ls1接地，NMOS管MN1的漏极与增益控制及隔离电路连接。
4.根据权利要求2所述的下变频混频器，其特征在于：所述增益控制及隔离电路包括NMOS管MN13和NMOS管MN14，其中NMOS管MN13的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN13的漏极与开关电路连接，MOS管MN13的栅极接栅极控制电压Vb1；所述NMOS管MN14的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN14的漏极接VDD端，MOS管MN14的栅极接栅极控制电压Vc；
或者所述增益控制及隔离电路包括：NMOS管MN15、NMOS管MN16和NMOS管MN17，其中NMOS管MN15的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN15的漏极与NMOS管MN16的源极连接，NMOS管MN16的漏极与开关电路连接，NMOS管MN17的源极与射频输入阻抗匹配及电压到电流转换电路连接，MOS管MN17的漏极接VDD端，MOS管MN17的栅极接栅极控制电压Vc；NMOS管MN15、NMOS管MN16的栅极分别接栅极控制电压Vb2、Vb3。
5.根据权利要求2所述的下变频混频器，其特征在于：所述开关电路包括MOS管MN5、NMOS管MN6、MOS管MN7和NMOS管MN8；MOS管MN5的栅极接入差分本振信号Lop_Q和NMOS管MN8的栅极；MOS管MN5的漏极分别与电流到电压转换及增益控制电路、MOS管MN7的漏极连接；MOS管MN5的源极与NMOS管MN6的源极、增益控制及隔离电路连接；所述NMOS管MN6的漏极与电流到电压转换及增益控制电路、NMOS管MN8的漏极连接；NMOS管MN6的栅极与NMOS管MN7的栅极连接，NMOS管MN6的栅极接入差分本振信号Lon_Q；MOS管MN7的源极与NMOS管MN8的源极、增益控制及隔离电路连接。
6.根据权利要求2所述的下变频混频器，其特征在于：所述电流到电压转换及增益控制电路包括NMOS管MN18、MOS管MN19、电阻R1和电阻R2；其中NMOS管MN18的漏极与开关电路连接，NMOS管MN18的漏极依次通过电阻R1、电阻R2与MOS管MN19的漏极连接，NMOS管MN18、MOS管MN19的源极与VDD端连接，NMOS管MN18的栅极与MOS管MN19的栅极连接，NMOS管MN18的栅极与电阻R1、电阻R2连接。
7.根据权利要求1~6所述的下变频混频器，其特征在于：所述混频器包括的变频支路的数量为2。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5859559A (en) * 1997-07-31 1999-01-12 Raytheon Company Mixer structures with enhanced conversion gain and reduced spurious signals
US7062247B2 (en) * 2002-05-15 2006-06-13 Nec Corporation Active double-balanced mixer
CN102832885A (zh) * 2012-09-07 2012-12-19 电子科技大学 一种低噪声可变增益混频器
CN103051288A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 东南大学 一种可重构无源混频器
CN105720923A (zh) * 2014-12-19 2016-06-29 联发科技（新加坡）私人有限公司 切换电路、集成电路、主动混频器电路及相关方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5859559A (en) * 1997-07-31 1999-01-12 Raytheon Company Mixer structures with enhanced conversion gain and reduced spurious signals
US7062247B2 (en) * 2002-05-15 2006-06-13 Nec Corporation Active double-balanced mixer
CN102832885A (zh) * 2012-09-07 2012-12-19 电子科技大学 一种低噪声可变增益混频器
CN103051288A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 东南大学 一种可重构无源混频器
CN105720923A (zh) * 2014-12-19 2016-06-29 联发科技（新加坡）私人有限公司 切换电路、集成电路、主动混频器电路及相关方法

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