CN112054770A

CN112054770A - 一种应用于远程控制系统的混频器电路及射频标签电路

Info

Publication number: CN112054770A
Application number: CN202010920521.4A
Authority: CN
Inventors: 张子豪; 孙哲政; 张子谦; 黄丝美; 王家燕
Original assignee: Zhongzhu Technology Co ltd
Current assignee: Zhongzhu Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2020-12-08

Abstract

本发明涉及电路设计技术领域，公开了一种应用于远程控制系统的混频器电路及射频标签电路，包括输入跨导级模块、开关级模块、电流注入模块和输出负载模块；混频器电路配置成通过输入跨导级模块、开关机模块、电流注入模块和输出负载模块采用电流注入技术和自偏置电流复用结构实现将射频信号与本振信号混频转换为用于进一步处理的低噪声中频信号；本发明能够降低整个电路功耗，提高转换增益，利用良好的端口至端口的隔离度降低噪声系数。

Description

一种应用于远程控制系统的混频器电路及射频标签电路

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种应用于远程控制系统的混频器电路及射频标签电路。

背景技术

近年来，无线设备日益增长的需求促使射频集成电路的快速发展，使得无线通信成为增长最快的市场之一，MOS，全称Complementary Metal Oxide Semiconductor，即互补金属氧化物半导体，是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。采用CMOS技术可以将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)集成在一块硅片上。该技术通常用于生产RAM和交换应用系统，在计算机领域里通常指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的ROM芯片。CMOS由PMOS管和NMOS管共同构成，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要么PMOS导通、要么NMOS导通、要么都截至，比线性的三极管(BJT)效率要高得多，因此功耗很低由于CMOS的低功耗和低成本的特性使得CMOS技术在电路实现和片上系统易于集成方面成为优先选择。

随着无线通信技术的发展，射频电路应用越来越广泛。在射频系统中，都涉及到将频率从低频段转化到高频段，或者从高频到降低到低频段的过程，在接收机中，混频器处于接收机的最后一级，直接决定了整个接受系统的线性度性能；在发射机中，混频器产生的非线性信号能量会经过功率放大器提升到较高水平，干扰其他信道通信。因此，改善混频器的线性度对系统设计极为关键。

混频器分为有源混频器和无源混频器。无源混频器线性度较好，但是不能提供增益，因此，无源混频器的应用场合受到了极大限制。有源混频器能够提供一定的增益，有益于整机的噪声性能，应用比较广泛，但是有源混频器其功耗是一个不可避免的问题，通常混频器受到较高的电源电压使得超低功耗难以实现。

现有技术中，有源混频器的线性度在输入的射频信号幅度较小时，输出的小信号电流和输入的射频信号呈现较好的线性关系，但是随着射频信号幅度的增大，导致输出的小信号电流不再随射频信号线性变化，所以导致线性度变差

在这样的背景下，急需解决功耗、增益间的优化平衡问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于远程控制系统的混频器电路，包括输入跨导级模块、开关级模块、电流注入模块和输出负载模块；

所述混频器电路配置成通过输入跨导级模块、开关机模块、电流注入模块和输出负载模块采用电流注入技术和自偏置电流复用结构实现将射频信号与本振信号混频转换为用于进一步处理的低噪声中频信号；

所述输入跨导级模块配置成将接收的射频电压信号放大并将电压转换成电流信号送入开关级模块；

所述开关级模块配置成通过本振信号控制其导通，完成频谱搬移；

所述电流注入模块配置成在输入跨导级模块和开关级模块间提供额外电流改善所述跨导级模块增益和线性度，提高开关级模块的开关效率并降低本振功率；

所述输出负载模块配置成将变化后的中频电流信号转化成电压信号输出。

优选地，所述输入跨导级模块采用自偏置电流复用结构配置，所述输入跨导级模块输入端接入射频输入信号，输出接入开关级模块。

优选地，所述输入跨导级模块数量为两个，分别由输入跨导级NMOS管和PMOS管对和反馈电阻构成，包括PMOS管M1、M3，NMOS管M2、M4，电阻R1、R2，其中M1、M2与R1构成第一输入跨导级模块，M3、M4与R2构成第二输入跨导级模块，M1与M2共漏极并同电阻R1一端共同接输出、共栅极并同电阻R1另一端共同接输射频输入。

优选地，所述开关级模块数量为两个，分别由并联MOS管配置而成，包括MOS管M5、M6、M7、M8,其中M5、M6构成第一开关级模块，M7、M8构成第二开关级模块，M5、M6共源极并接入跨导级模块输出，M6、M7共栅极，M6、M8共漏极，M5、M7共漏极，M7、M8共源极并接入跨导级模块输出。

优选地，所述MOS管M5、M6、M7、M8均为PMOS管。

优选地，所述MOS管M5、M6和M7、M8的源极分别通过射频扼流电感L1、L2接入直流电压。

优选地，所述电流注入模块包括MOS管M9和高频扼流电感L3、L4构成。

优选地，所述M9为PMOS管，其源极接入直流电压，漏极分别通过高频扼流电感L3、L4分别接入第一输入跨导级模块、第二输入跨导级模块的输出。

优选地，所述输出负载模块包括电阻R3、R4，R3、R4一端分别接入M5、M8的漏极，R3、R4另一端均接地。

本发明还提供一种射频标签电路，包括采用前述的混频器电路配置的射频前端模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明采用电流注入技术的折叠型混频器不仅可以实现高转换增益和低噪声，而且也保留了折叠型拓扑结构的低电压和低功耗的优点，可以很好地适用于超低电压和超低功耗射频接收机中，其良好增益既有助于降低混频器后面各级模块电路对系统噪声性能的影响，又不至于是的后面各级模块电路趋于饱和；

本发明由于跨导级电流的一部分来自开关级晶体管，故该注入电流部分可通过负载电阻获得额外的转换增益，同时开关级的直流电流不再受跨导级控制，实现了有效隔离和独立控制，此外，基于电流注入技术，不仅开关级晶体管可以工作在较低的栅源电压，而且可以采用更小尺寸的晶体管，减少面积和功耗。

关于本发明相对于现有技术，其他突出的实质性特点和显著的进步在实施例部分进一步详细介绍。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的应用于远程控制系统的混频器电路结构示意图；

图2为本发明的应用于远程控制系统的混频器电路跨导级模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在说明书及权利要求书当中使用了某些名称来指称特定组件。应当理解，本领域普通技术人员可能会用不同名称来指称同一个组件。本申请说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的实质性差异作为区分组件的准则。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的“包含”或“包括”为一开放式用语，其应解释为“包含但不限定于”或“包括但不限定于”。具体实施方式部分所描述的实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。

此外，所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为软硬件结合的形式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个微控制器可读介质中的计算机程序产品的形式，该微控制器可读介质中包含微控制器可读的程序代码。

请参考图1：

实施例1

请参照图1-2，本实施例的一种应用于远程控制系统的混频器电路，包括输入跨导级模块、开关级模块、电流注入模块和输出负载模块；

本实施例中输入跨导级模块采用自偏置电流复用结构配置，所述输入跨导级模块输入端接入射频输入信号，输出接入开关级模块。

本实施例中输入跨导级模块数量为两个，分别由输入跨导级NMOS管和PMOS管对和反馈电阻构成，包括PMOS管M1、M3，NMOS管M2、M4，电阻R1、R2，其中M1、M2与R1构成第一输入跨导级模块，M3、M4与R2构成第二输入跨导级模块，M1与M2共漏极并同电阻R1一端共同接输出、共栅极并同电阻R1另一端共同接输射频输入。

本实施例中开关级模块数量为两个，分别由并联MOS管配置而成，包括MOS管M5、M6、M7、M8,其中M5、M6构成第一开关级模块，M7、M8构成第二开关级模块，M5、M6共源极并接入跨导级模块输出，M6、M7共栅极，M6、M8共漏极，M5、M7共漏极，M7、M8共源极并接入跨导级模块输出。

本实施例中MOS管M5、M6、M7、M8均为PMOS管。

本实施例中MOS管M5、M6和M7、M8的源极分别通过射频扼流电感L1、L2接入直流电压。

本实施例中电流注入模块包括MOS管M9和高频扼流电感L3、L4构成。

本实施例中M9为PMOS管，其源极接入直流电压，漏极分别通过高频扼流电感L3、L4分别接入第一输入跨导级模块、第二输入跨导级模块的输出。

本实施例中输出负载模块包括电阻R3、R4，R3、R4一端分别接入M5、M8的漏极，R3、R4另一端均接地。

在本实施例中还设置有隔直电容C1、C2、C3、C4，C1、C2分别设置在射频输入端口，C3、C4分别设置在输入跨导级模块和开关级模块之间，用于隔离来自输入射频信号的直流电流，确保注入电流全部流入跨导级，同时作为交流耦合电容使射频小信号流入开关级。

本实施例还提供一种射频标签电路，包括采用前述的混频器电路配置的射频前端模块。

本发明的一种应用于远程控制系统的混频器电路能够降低整个电路功耗，提高转换增益，利用良好的端口至端口的隔离度降低噪声系数。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，包括输入跨导级模块、开关级模块、电流注入模块和输出负载模块；

2.根据权利要求1所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述输入跨导级模块采用自偏置电流复用结构配置，所述输入跨导级模块输入端接入射频输入信号，输出接入开关级模块。

3.根据权利要求2所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述输入跨导级模块数量为两个，分别由输入跨导级NMOS管和PMOS管对和反馈电阻构成，包括PMOS管M1、M3，NMOS管M2、M4，电阻R1、R2，其中M1、M2与R1构成第一输入跨导级模块，M3、M4与R2构成第二输入跨导级模块，M1与M2共漏极并同电阻R1一端共同接输出、共栅极并同电阻R1另一端共同接输射频输入。

4.根据权利要求2所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述开关级模块数量为两个，分别由并联MOS管配置而成，包括MOS管M5、M6、M7、M8,其中M5、M6构成第一开关级模块，M7、M8构成第二开关级模块，M5、M6共源极并接入跨导级模块输出，M6、M7共栅极，M6、M8共漏极，M5、M7共漏极，M7、M8共源极并接入跨导级模块输出。

5.根据权利要求4所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述MOS管M5、M6、M7、M8均为PMOS管。

6.根据权利要求5所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述MOS管M5、M6和M7、M8的源极分别通过射频扼流电感L1、L2接入直流电压。

7.根据权利要求6所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述电流注入模块包括MOS管M9和高频扼流电感L3、L4构成。

8.根据权利要求7所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述M9为PMOS管，其源极接入直流电压，漏极分别通过高频扼流电感L3、L4分别接入第一输入跨导级模块、第二输入跨导级模块的输出。

9.根据权利要求8所述的一种应用于远程控制系统的混频器电路，其特征在于，所述输出负载模块包括电阻R3、R4，R3、R4一端分别接入M5、M8的漏极，R3、R4另一端均接地。

10.一种应用于远程控制系统的射频标签电路，其特征在于，包括采用如权利要求1-9所述的混频器电路配置的射频前端模块。