CN114650014A - 信号混频电路装置以及接收机 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种信号混频电路装置以及接收机，信号混频电路装置包括：第一混频器、第二混频器、第三混频器、第四混频器、第一信号放大电路、第二信号放大电路、信号强度检测器、控制器以及衰减器。利用信号强度检测器对第一信号放大电路输出的信号强度值进行检测，在检测结果是信号强度值小于第一阈值的情况下，开启高增益路径，利用第四混频器消除第一混频器的本振信号的输入端的噪声，利用第三混频器消除第二混频器的本振信号的输入端的噪声，保证较高的信噪比。在检测结果是信号强度值大于第二阈值的情况下，开启低增益路径，由于低增益路径复用高增益路径的部分电路，有效缩小了整体的电路面积，降低了芯片成本和功耗。

Description

信号混频电路装置以及接收机
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种信号混频电路装置以及接收机。
背景技术
传统的接收机从天线接收射频信号，射频信号可以依次经过印刷电路板（PCB）上的带通滤波器或低通滤波器、匹配网络（MN）、低噪声放大器（LNA）、混频器、模拟基带滤波器、模数转换器（ADC）以及数字解调器，得到所需要的信号。其中，射频信号（RF）是指辐射到空间的一定频率范围的电磁波，传统的接收机会对射频信号进行放大，以得到符合规定的增益。然而，对于不同强度的射频信号分别设计对应的信号放大电路，导致信号放大电路面积增大、功耗大。
发明内容
本申请提供一种信号混频电路装置以及接收机，以克服或缓解背景技术中存在的一个或者更多个问题，至少提供一种有益的选择。
第一方面，本实施方式提供了一种信号混频电路装置，包括：第一混频器、第二混频器、第三混频器、第四混频器、第一信号放大电路、第二信号放大电路、信号强度检测器、第一控制器、第二控制器以及衰减器；
第一混频器的输入端和第二混频器的输入端相连，用于接收射频信号；第三混频器的输入端和第四混频器的输入端相连于衰减器的输出端，衰减器的输入端用于接收射频信号；
第一混频器的输出端与第四混频器的输出端相连于第一信号放大电路的输入端，第二混频器的输出端与第三混频器的输出端相连于第二信号放大电路的输入端；第一信号放大电路的输出端连接信号强度检测器的输入端，信号强度检测器的输出端分别连接第一控制器和第二控制器；第一控制器的输出端连接第一混频器和第二混频器，第二控制器的输出端连接第三混频器、第四混频器以及衰减器；
信号强度检测器用于对第一信号放大电路输出的信号强度值进行检测，并将检测结果发送至第一控制器和第二控制器；
在检测结果为信号强度值小于第一阈值的情况下，第一控制器用于控制第一混频器和第二混频器导通，第二控制器用于控制第三混频器和第四混频器导通，且衰减器关断；第一混频器用于采样第一组本振信号，第四混频器用于反相采样第一组本振信号，第二混频器用于采样第二组本振信号，第三混频器用于反相采样第二组本振信号。
在一种实施方式中，在检测结果为信号强度值大于第二阈值的情况下，第一控制器用于控制第一混频器和第二混频器关断，第二控制器用于控制第三混频器和第四混频器导通，且衰减器导通，第一阈值小于或等于第二阈值。
在一种实施方式中，第一控制器的输出端经过一个电阻器连接至第一混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至第一混频器的第二本振信号输入端，且经过一个电阻器连接至第二混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至第二混频器的第二本振信号输入端；
第二控制器的输出端经过一个电阻器连接至第三混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至第三混频器的第二本振信号输入端，且经过一个电阻器连接至第四混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至第四混频器的第二本振信号输入端。
在一种实施方式中，第一组本振信号包括第一本振信号和第二本振信号，第二组本振信号包括第三本振信号和第四本振信号；
第一混频器的第一本振信号输入端用于采样第一本振信号，第一混频器的第二本振信号输入端用于采样第二本振信号；
第二混频器的第一本振信号输入端用于采样第三本振信号，第二混频器的第二本振信号输入端用于采样第四本振信号；
第三混频器的第一本振信号输入端用于采样第四本振信号，第三混频器的第二本振信号输入端用于采样第三本振信号；
第四混频器的第一本振信号输入端用于采样第二本振信号，第四混频器的第二本振信号输入端用于采样第一本振信号。
在一种实施方式中，第一本振信号的相位为0°，第二本振信号的相位为180°；第三本振信号的相位为90°，第四本振信号的相位为270°；第一本振信号和第二本振信号之间的相位差为180°，第三本振信号和第四本振信号之间的相位差为180°。
在一种实施方式中，第一混频器的第一混频输出端与第四混频器的第二混频输出端连接，第一混频器的第二混频输出端与第四混频器的第一混频输出端连接；
第二混频器的第一混频输出端与第三混频器的第二混频输出端连接，第二混频器的第二混频输出端与第三混频器的第一混频输出端连接。
在一种实施方式中，第一混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
第一晶体管开关包括用于采样第一本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第一混频器的第一混频输出端，栅极作为第一混频器的第一本振信号输入端；
第二晶体管开关包括用于采样第二本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第一混频器的第二混频输出端，栅极作为第一混频器的第二本振信号输入端；
第一晶体管开关的源极和第二晶体管开关的源极相连，作为第一混频器的输入端。
在一种实施方式中，第二混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
第一晶体管开关包括用于采样第三本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第二混频器的第一混频输出端，栅极作为第二混频器的第一本振信号输入端；
第二晶体管开关包括用于采样第四本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第二混频器的第二混频输出端，栅极作为第二混频器的第二本振信号输入端；
第一晶体管开关的源极和第二晶体管开关的源极相连，作为第二混频器的输入端。
在一种实施方式中，第三混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
第一晶体管开关包括用于采样第四本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第三混频器的第一混频输出端，栅极作为第三混频器的第一本振信号输入端；
第二晶体管开关包括用于采样第三本振信号的栅极，漏极以及源极，漏极作为第三混频器的第二混频输出端，栅极作为第三混频器的第二本振信号输入端；
第一晶体管开关的源极和第二晶体管开关的源极相连，作为第三混频器的输入端。
在一种实施方式中，第四混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
第一晶体管开关包括用于采样第二本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第四混频器的第一混频输出端，栅极作为第四混频器的第一本振信号输入端；
第二晶体管开关包括用于采样第一本振信号的栅极，漏极以及源极，漏极作为第四混频器的第二混频输出端，栅极作为第四混频器的第二本振信号输入端；
第一晶体管开关的源极和第二晶体管开关的源极相连，作为第四混频器的输入端。
在一种实施方式中，第一信号放大电路包括：第一级放大器和第一电阻器；
第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；在第一输入端与第一输出端这两端、以及在第二输入端与第二输出端这两端，均并联第一电阻器；
第一级放大器的第一输入端与第一混频器的第一混频输出端连接，第一级放大器的第二输入端与第一混频器的第二混频输出端连接。
在一种实施方式中第二信号放大电路包括：第一级放大器和第一电阻器；
第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；在第一输入端与第一输出端这两端、以及在第二输入端与第二输出端这两端，均并联第一电阻器；
第一级放大器的第一输入端与第三混频器的第一混频输出端连接，第一级放大器的第二输入端与第三混频器的第二混频输出端连接。
在一种实施方式中，第一信号放大电路包括：第一级放大器、第二级放大器、第一电阻器以及第二电阻器；
第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；第一级放大器的第一输入端与第一混频器的第一混频输出端连接，第一级放大器的第二输入端与第一混频器的第二混频输出端连接；
第二级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；第二级放大器的第一输入端与第一级放大器的第一输出端连接于第一连接点，第二级放大器的第二输入端与第一级放大器的第二输出端连接于第二连接点；
在第一级放大器的第一输入端与第二级放大器的第一输出端这两端，以及第一级放大器的第二输入端与第二级放大器的第二输出端这两端均并联第一电阻器；在第一连接点与第二级放大器的第一输出端这两端、以及在第二连接点与第二级放大器的第二输出端这两端均并联第二电阻器。
在一种实施方式中，第二信号放大电路包括：第一级放大器、第二级放大器、第一电阻器以及第二电阻器；
第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；第一级放大器的第一输入端与第三混频器的第一混频输出端连接，第一级放大器的第二输入端与第三混频器的第二混频输出端连接；
第二级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；第二级放大器的第一输入端与第一级放大器的第一输出端连接于第一连接点，第二级放大器的第二输入端与第一级放大器的第二输出端连接于第二连接点；
在第一级放大器的第一输入端与第二级放大器的第一输出端这两端，以及第一级放大器的第二输入端与第二级放大器的第二输出端这两端均并联第一电阻器；在第一连接点与第二级放大器的第一输出端这两端、以及在第二连接点与第二级放大器的第二输出端这两端均并联第二电阻器。
在一种实施方式中，衰减器包括多个相同阻值的第一电阻器和多个相同阻值的第二电阻器；
多个第一电阻器串联连接，每个第二电阻器的一端连接至两个第一电阻器之间，第二电阻器的另一端接地；
其中，第一电阻器的阻值为R，第二电阻器的阻值为2R。
在一种实施方式中，衰减器包括多个相同阻值的第一电阻器、多个相同阻值的第二电阻器以及第三电阻器；
多个第一电阻器串联连接，形成主电路，在主电路的两端并联第三电阻器；
每个第二电阻器的一端连接至两个第一电阻器之间，第二电阻器的另一端接地；
其中，第一电阻器的阻值为R，第二电阻器的阻值为2R，第三阻值器的阻值为R/N，N大于或等于1。
第二方面，本实施方式提供了一种接收机，包括至少一个如上的信号混频电路装置。
本申请采用上述技术方案，具有如下优点：利用信号强度检测器对第一信号放大电路输出的信号强度值进行检测，在检测结果是信号强度值小于第一阈值的情况下，开启高增益路径，利用第四混频器消除第一混频器的本振信号的输入端的噪声，利用第三混频器消除第二混频器的本振信号的输入端的噪声，保证较高的信噪比。在检测结果是信号强度值大于第二阈值的情况下，开启低增益路径，由于低增益路径复用高增益路径的部分电路，有效缩小了整体的电路面积，降低了芯片成本和功耗。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1绘示本申请实施例提供的一种信号混频电路装置的结构示意图；
图2绘示本申请实施例提供的第一混频器的内部结构示意图；
图3绘示本申请实施例提供的第四混频器的内部结构示意图；
图4绘示本申请实施例提供的另一种信号混频电路装置的结构示意图；
图5绘示本申请实施例提供的另一种信号混频电路装置的结构示意图；
图6绘示本申请实施例提供的一种衰减器的结构示意图；
图7绘示本申请实施例提供的另一种衰减器的结构示意图；
图8绘示本申请实施例提供的一种接收机示意图。
附图标记列表：
第一混频器10；
第一混频器的输入端110、第一混频输出端130、第二混频输出端140、第一本振信号输入端121、第二本振信号输入端122；
第二混频器20；
第二混频器的输入端210、第一混频输出端230、第二混频输出端240、第一本振信号输入端221、第二本振信号输入端222；
第三混频器30；
第三混频器的输入端310、第一混频输出端330、第二混频输出端340、第一本振信号输入端321、第二本振信号输入端322；
第四混频器40；
第四混频器的输入端410、第一混频输出端430、第二混频输出端440、第一本振信号输入端421、第二本振信号输入端422；
第一信号放大电路50；
第一级放大器510、第一输入端511、第二输入端512、第一输出端513、第二输出端514；
第二级放大器520、第一输入端521、第二输入端522、第一输出端523、第二输出端524；
第一连接点A、第二连接点B；
第二信号放大电路60；
第一级放大器610、第一输入端611、第二输入端612、第一输出端613、第二输出端614；
第二级放大器620、第一输入端621、第二输入端622、第一输出端623、第二输出端624；
第一连接点A’、第二连接点B’；
第一混频器的第一晶体管开关111、第一混频器的第二晶体管开关112、
第四混频器的第一晶体管开关113、第四混频器的第二晶体管开关114；
信号强度检测器70、第一控制器80、第二控制器90；
衰减器100、衰减单元901、第三连接点C、第四连接点D。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示，在一种具体实施方式中，提供一种信号混频电路装置，包括：第一混频器10、第二混频器20、第三混频器30、第四混频器40、第一信号放大电路50、第二信号放大电路60、信号强度检测器70、第一控制器80、第二控制器90以及衰减器100；
第一混频器的输入端110和第二混频器的输入端210相连，用于接收射频信号；第三混频器的输入端310和第四混频器的输入端410相连于衰减器100的输出端，衰减器100的输入端用于接收射频信号；
第一混频器的输出端130/140与第四混频器的输出端430/440相连于第一信号放大电路50的输入端，第二混频器的输出端230/240与第三混频器的输出端330/340相连于第二信号放大电路60的输入端；第一信号放大电路50的输出端连接信号强度检测器70的输入端，信号强度检测器70的输出端分别连接第一控制器80和第二控制器90；第一控制器80的输出端连接第一混频器10和第二混频器20，第二控制器90的输出端连接第三混频器30、第四混频器40以及衰减器100；
信号强度检测器70用于对第一信号放大电路50输出的信号强度值进行检测，并将检测结果发送至第一控制器80和第二控制器90；
在检测结果为信号强度值小于第一阈值的情况下，第一控制器80用于控制第一混频器10和第二混频器20导通，第二控制器90用于控制第三混频器30和第四混频器40导通，且衰减器100关断；第一混频器10用于采样第一组本振信号，第四混频器40用于反相采样第一组本振信号，第二混频器20用于采样第二组本振信号，第三混频器30用于反相采样第二组本振信号。
在一种示例中，原始的射频信号从天线进入第一混频器10和第一信号放大电路50，放大后的射频信号被信号强度检测器70进行检测。信号强度检测器70可以是RSSI（信号强度指示器，Received Signal Strength Indication）。如果RSSI得到的信号强度检测结果为放大后的射频信号的信号强度值小于第一阈值，说明原始的射频信号较低，第一阈值的取值可以根据不同的需求进行设置。RSSI将此检测结果发送至第一控制器80和第二控制器90中。第一控制器80根据此检测结果控制第一混频器10和第二混频器20导通，使得射频信号和对应的本振信号输入至第一混频器10和第二混频器20中。第二控制器90根据此检测结果控制控制第三混频器30和第四混频器40导通，且衰减器100关断，射频信号无法输入至第三混频器30和第四混频器40中，此时信号混频电路装置启用高增益路径。在高增益路径中，第一混频器10采样第一组本振信号，第四混频器40反相采样第一组本振信号，第二混频器20采样第二组本振信号，第三混频器30反相采样第二组本振信号。反相采样是指输入一混频器的本振信号输入端的本振信号的相位与输入另一个混频器的相应本振信号输入端的该本振信号的相位相反，例如，如果第一混频器10的第一本振信号输入端121输入0°的本振信号且第一混频器10的第二本振信号输入端122输入180°的本振信号，则第四混频器40的第一本振信号输入端421输入180°的本振信号，第四混频器40的第二本振信号输入端422输入0°的本振信号。通过第四混频器40核心的双重平衡特性来消除第一混频器10的本振信号输入端的噪声。同理，通过第三混频器30核心的双重平衡特性来消除第二混频器20的本振信号的输入端的噪声，降低噪声系数能够保证接收机有较高的信噪比。
射频信号输入第一混频器10，第一混频器10将天线上接收到的射频信号与本振信号相乘，输出中频信号。第一信号放大电路50的输出端还与内部电路的其它器件连接，中频信号输入至第一信号放大电路50，经过放大后，输入至内部电路的其它器件中。射频信号输入第二混频器20，第二混频器20将天线上接收到的射频信号与本振信号相乘，输出另一中频信号。第二信号放大电路60的输出端还与内部电路的其它器件连接，另一中频信号输入至第二信号放大电路60，经过放大后，输入至内部电路的其它器件中。
本实施方式中，提供了一种信号混频电路装置，在信号强度值小于第一阈值的情况下，开启高增益路径，有效消除混频器的本振信号的输入端的噪声，保证较高的信噪比。
在一种实施方式中，在检测结果为信号强度值大于第二阈值的情况下，第一控制器用于控制第一混频器和第二混频器关断，第二控制器用于控制第三混频器和第四混频器导通，且衰减器导通，第一阈值小于或等于第二阈值。
一种示例中，如果RSSI得到的信号强度检测结果为信号强度值大于第二阈值的情况下，说明原始的射频信号较高，RSSI将此检测结果发送至第一控制器80和第二控制器90中。第一控制器80控制第一混频器10和第二混频器20禁止本振信号输入，使得第一混频器10和第二混频器20处于关断状态。第二控制器90控制第三混频器30和第四混频器40导通，同时，衰减器100导通，使得第三混频器30和第四混频器40可以输入衰减器输出的衰减后的射频信号以及对应的本振信号。此时，信号混频电路装置中启用低增益路径。
在低增益路径中，原始的射频信号通过天线传输至衰减器100中，利用衰减器100将信号强度较大的射频信号的信号强度降低。由于原始的射频信号的强度相对较大，噪声系数影响相对较小，所以无需对混频器的本振信号接收端的噪声进行消除。将衰减后的射频信号输入至第三混频器30和第四混频器40中，得到混频信号后利用第一信号放大电路50和第二信号放大电路60对混频信号进行放大。
本实施方式中，在信号强度值大于第二阈值的情况下，开启低增益路径，由于低增益路径复用高增益路径的部分电路，有效缩小了整体的电路面积，降低了芯片成本和功耗。
在一种实施方式中，如图1所示，第一控制器80的输出端经过一个电阻器连接至第一混频器10的第一本振信号输入端121，经过一个电阻器连接至第一混频器10的第二本振信号输入端122，且经过一个电阻器连接至第二混频器20的第一本振信号输入端221，经过一个电阻器连接至第二混频器20的第二本振信号输入端222；
第二控制器90的输出端经过一个电阻器连接至第三混频器30的第一本振信号输入端321，经过一个电阻器连接至第三混频器30的第二本振信号输入端322，且经过一个电阻器连接至第四混频器40的第一本振信号输入端421，经过一个电阻器连接至第四混频器40的第二本振信号输入端422。
一种示例中，在信号强度值小于第一阈值的情况下，第一控制器80输出逻辑信号1至第一混频器10的第一本振信号输入端121、第一混频器10的第二本振信号输入端122、第二混频器20的第一本振信号输入端221、第二混频器20的第二本振信号输入端222。第二控制器90输出逻辑信号1至第三混频器30的第一本振信号输入端321、第三混频器30的第二本振信号输入端322、第四混频器40的第一本振信号输入端421以及第四混频器40的第二本振信号输入端422，使得上述本振信号输入端能够输入对应的本振信号，即第一混频器10、第二混频器20、第三混频器30以及第四混频器40导通。第二控制器90还控制衰减器关断。信号混频电路装置中启用高增益路径。
在信号强度值大于第二阈值的情况下，控制器80输出逻辑信号0至第一混频器10的第一本振信号输入端121、第一混频器10的第二本振信号输入端122、第二混频器20的第一本振信号输入端221、第二混频器20的第二本振信号输入端222，即第一混频器和第二混频器没有本振信号输入，处于关断状态。第二控制器90输出逻辑信号1至第三混频器30的第一本振信号输入端321、第三混频器30的第二本振信号输入端322、第四混频器40的第一本振信号输入端421以及第四混频器40的第二本振信号输入端422，第三混频器和第四混频器导通，同时，控制衰减器导通，使得第三混频器和第四混频器可以输入衰减器输出的衰减后的射频信号。信号混频电路装置中启用低增益路径。
在一种实施方式中，第一组本振信号包括第一本振信号和第二本振信号，第二组本振信号包括第三本振信号和第四本振信号；
第一混频器10的第一本振信号输入端121用于采样第一本振信号，第一混频器10的第二本振信号输入端122用于采样第二本振信号；
第二混频器20的第一本振信号输入端221用于采样第三本振信号，第二混频器20的第二本振信号输入端222用于采样第四本振信号；
第三混频器30的第一本振信号输入端321用于采样第四本振信号，第三混频器30的第二本振信号输入端322用于采样第三本振信号；
第四混频器40的第一本振信号输入端421用于采样第二本振信号，第四混频器40的第二本振信号输入端422用于采样第一本振信号。
一种示例中，如图1所示，第一混频器10的第一本振信号输入端121输入0°的第一本振信号，第一混频器10的第二本振信号输入端122输入180°的第二本振信号。第四混频器40的第一本振信号输入端421输入180°的第二本振信号，第四混频器40的第二本振信号输入端422输入0°的第一本振信号。通过第四混频器40核心的双重平衡特性来消除第一混频器10的本振信号输入端的噪声。
同理，第二混频器20的第一本振信号输入端221输入90°的第三本振信号，第二混频器20的第二本振信号输入端222输入270°的第四本振信号。第三混频器30的第一本振信号输入端321输入270°的第四本振信号，第三混频器30的第二本振信号输入端322输入90°的第三本振信号。通过第三混频器30核心的双重平衡特性来消除第二混频器20的本振信号输入端的噪声。
在一种实施方式中，第一本振信号的相位为0°，第二本振信号的相位为180°；第三本振信号的相位为90°，第四本振信号的相位为270°；第一本振信号和第二本振信号之间的相位差为180°，第三本振信号和第四本振信号之间的相位差为180°。
一种示例中，当然，第一本振信号相位也可以是90°，第二本振信号的相位也可以是270°，第三本振信号相位也可以是0°，第四本振信号相位也可以是180°，或者根据实际情况进行适应性调整，均在本实施方式的保护范围内。
在一种实施方式中，如图1所示，第一混频器10的第一混频输出端130与第四混频器40的第二混频输出端连接440，第一混频器10的第二混频输出端140与第四混频器40的第一混频输出端连接430；
第二混频器20的第一混频输出端230与第三混频器30的第二混频输出端340连接，第二混频器20的第二混频输出端240与第三混频器30的第一混频输出端330连接。
在一种实施方式中，如图2所示，第一混频器10包括第一晶体管开关111和第二晶体管开关112；
第一晶体管开关111包括用于采样第一本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第一混频器的输出端130，栅极作为第一混频器10的第一本振信号输入端121；
第二晶体管开关112包括用于采样第二本振信号的栅极，漏极以及源极，漏极作为第一混频器10的第二混频输出端140，栅极作为第一混频器的第二本振信号输入端122；
第一晶体管开关111的源极和第二晶体管开关112的源极相连，作为第一混频器的输入端110。
一种示例中，第一晶体管开关111和第二晶体管开关112可以为PMOS晶体管或者NMOS晶体管。第一晶体管开关111的栅极作为第一本振信号输入端121，第二晶体管开关112的栅极作为第二本振信号输入端122。
第一晶体管开关111和第二晶体管开关112用于对射频信号进行采样并将其向下变频至中频信号。具体的，可以通过采用差分采样时钟将射频信号向下变频为差分中频信号。下变频的目的是为了降低信号的载波频率或是直接去除载波频率得到基带信号。第一混频信号IFp和第二混频信号IFn可以是差分中频信号。
在一种实施方式中，第二混频器20包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
第一晶体管开关包括用于采样第三本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第二混频器20的第一混频输出端230，栅极作为第二混频器20的第一本振信号输入端221；
第二晶体管开关包括用于采样第四本振信号的栅极，漏极以及源极，漏极作为第二混频器20的第二混频输出端240，栅极作为第二混频器20的第二本振信号输入端222；
第一晶体管开关的源极和第二晶体管开关的源极相连，作为第二混频器的输入端210。
在一种示例中，第二混频器20的内部结构和第一混频器10的内部结构相似，未具体展示。
在一种实施方式中，第三混频器30包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
第一晶体管开关包括用于采样第四本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第三混频器30的第一混频输出端330，栅极作为第三混频器的第一本振信号输入端321；
第二晶体管开关包括用于采样第三本振信号的栅极，漏极以及源极，漏极作为第三混频器的第二混频输出端340，栅极作为第三混频器的第二本振信号输入端322；
第一晶体管开关的源极和第二晶体管开关的源极相连，作为第三混频器的输入端310。
在一种示例中，第三混频器的内部结构和第四混频器的内部结构相似，未具体展示。
在一种实施方式中，如图3所示，第四混频器40包括第一晶体管开关113和第二晶体管开关114；
第一晶体管开关113包括用于采样第二本振信号的栅极、漏极以及源极，漏极作为第四混频器40的第一混频输出端430，栅极作为第四混频器40的第一本振信号输入端421；
第二晶体管开关114包括用于采样第一本振信号的栅极，漏极以及源极，漏极作为第四混频器40的第二混频输出端440，栅极作为第四混频器40的第二本振信号输入端422；
第一晶体管开关113的源极和第二晶体管开关114的源极相连，作为第四混频器的输入端410。
一种示例中，第一晶体管开关113和第二晶体管开关114可以为PMOS晶体管或者NMOS晶体管。第一晶体管开关113中的栅极作为第四混频器40的第一本振信号输入端421，来输入第二本振信号。第二晶体管开关114的栅极作为第四混频器40的第二本振信号输入端422，输入第一本振信号。第一混频器10和第四混频器40之间发生混频信号的抵消，有效消除了第一混频器10中的第一组本振信号输入端的端口噪声。
在一种实施方式中，如图4所示，第一信号放大电路50包括：第一级放大器510和第一电阻器R1；
第一级放大器510包括：第一输入端511、第二输入端512、第一输出端513以及第二输出端514；在第一输入端511与第一输出端513这两端、以及在第二输入端512与第二输出端514这两端，均并联第一电阻器R1；
第一级放大器510的第一输入端511与第一混频器10的第一混频输出端130连接，第一级放大器510的第二输入端512与第一混频器10的第二混频输出端140连接。
在一种实施方式中，如图4所示，所述第二信号放大电路60包括：第一级放大器610和第一电阻器R1；
第一级放大器610包括：第一输入端611、第二输入端612、第一输出端613以及第二输出端614；在第一输入端611与第一输出端613这两端、以及在第二输入端612与第二输出端614这两端，均并联第一电阻器R1；
第一级放大器610的第一输入端611与第三混频器30的第一混频输出端330连接，第一级放大器610的第二输入端612与第三混频器30的第二混频输出端340连接。
在一种实施方式中，如图5所示，第一信号放大电路50包括：第一级放大器510、第二级放大器520、第一电阻器R1以及第二电阻器R2；
第一级放大器510包括：第一输入端511、第二输入端512、第一输出端513以及第二输出端514；第一级放大器510的第一输入端511与第一混频器10的第一混频输出端130连接，第一级放大器510的第二输入端512与第一混频器10的第二混频输出端140连接；
第二级放大器520包括：第一输入端521、第二输入端522、第一输出端523以及第二输出端524；第二级放大器520的第一输入端521与第一级放大器510的第一输出端513连接于第一连接点A，第二级放大器520的第二输入端522与第一级放大器510的第二输出端514连接于第二连接点B；
在第一级放大器510的第一输入端511与第二级放大器520的第一输出端523这两端，以及第一级放大器510的第二输入端512与第二级放大器520的第二输出端524这两端均并联第一电阻器R1；在第一连接点A与第二级放大器520的第一输出端523这两端、以及在第二连接点B与第二级放大器520的第二输出端524这两端均并联第二电阻器R2。
在一种实施方式中，如图5所示，第二信号放大电路60包括：第一级放大器610、第二级放大器620、第一电阻器R1以及第二电阻器R2；
第一级放大器610包括：第一输入端611、第二输入端612、第一输出端613以及第二输出端614；第一级放大器610的第一输入端611与第三混频器30的第一混频输出端330连接，第一级放大器610的第二输入端612与第三混频器的第二混频输出端340连接；
第二级放大器620包括：第一输入端621、第二输入端622、第一输出端623以及第二输出端624；第二级放大器620的第一输入端621与第一级放大器610的第一输出端613连接于第一连接点A’，第二级放大器620的第二输入端622与第一级放大器610的第二输出端614连接于第二连接B’点；
在第一级放大器610的第一输入端611与第二级放大器620的第一输出端623这两端，以及第一级放大器610的第二输入端612与第二级放大器620的第二输出端624这两端均并联第一电阻器R1；在第一连接点A’与第二级放大器620的第一输出端623这两端、以及在第二连接点B’与第二级放大器的620第二输出端624这两端均并联第二电阻器R2。
一种示例中，第一级放大器510/610和/或第二级放大器520/620可以包括单级的互补型金属氧化物半导体电路单元。第一级放大器510/610和/或第二级放大器620还可以包括多级的互补型金属氧化物半导体电路单元。
将第一级放大器510/610、第二级放大器520/620以及第一电阻器R1和第二电阻器R2构成的电路结构称为嵌套互阻抗放大电路结构。计算第一级放大器510/610的跨导gm1，并根据跨导gm1计算嵌套互阻抗放大器的开环增益A=gm1*R2，增大第一级放大器510/610的跨导gm1，能够有效降低噪声系数。
计算得到嵌套互阻抗放大器的输入阻抗为
Figure 863644DEST_PATH_IMAGE001
，为了保证源阻抗匹配，实现较精确的源阻抗匹配，并减小回波损耗，输入阻抗应当为固定值。所以，在增大gm1的同时降低R2。
因为R1/R2是固定值，且输入回波损失或S11与比例R1/R2成正比，所以，芯片上电阻器R1和R2的变化不会影响源阻抗匹配。S11越小，输入阻抗匹配的越好，信号的传输损耗越小。第二级放大器520/620的增益越大，信号混频电路装置的线性度越好，不仅满足了源阻抗匹配，有效降低噪声系数、提高增益、以及线性度较高，同时缩小了电路面积，降低了功耗。
在一种实施方式中，如图6所示，衰减器100包括多个相同阻值的第一电阻器和多个相同阻值的第二电阻器；
多个第一电阻器串联连接，每个第二电阻器的一端连接至两个第一电阻器之间，第二电阻器的另一端接地；
其中，第一电阻器的阻值为R，第二电阻器的阻值为2R。
一种示例中，信号强度较大的射频信号从天线进入衰减器中进行强度衰减。衰减器可以是R-2R衰减器。在衰减器中，衰减单元901包括第二电阻器和第一电阻器。衰减单元越多，衰减能力越好，衰减单元901的数量可以根据实际情况进行设置，均在本实施方式的保护范围内。
在一种实施方式中，如图7所示，衰减器包括多个相同阻值的第一电阻器、多个相同阻值的第二电阻器以及第三电阻器；
多个第一电阻器串联连接，形成主电路，在主电路的两端并联第三电阻器；
每个第二电阻器的一端连接至两个第一电阻器之间，第二电阻器的另一端接地；
其中，第一电阻器的阻值为R，第二电阻器的阻值为2R，第三阻值器的阻值为R/N，N大于或等于1。
一种示例中，衰减器100可以是Bridge-T（桥）衰减器。通过控制衰减器100的Pi和T网络，可以得到不同程度的衰减。作为衰减器的输入端，第三连接点C，第四连接点D，第四电阻器的两端分别连接于第一电阻器的输入端上的第三连接点C，和第二电阻器的输出端上的第四连接点D。
在另一种具体实施方式中，接收机包括如上述实施方式提供的至少一个信号混频电路装置。当然，可以根据实际需求设置更多的信号混频电路装置，均在本实施方式的保护范围内。
如图8所示，信号混频电路装置之后依次连接滤波器、模数转换器以及数字解调器。其中，滤波器可以为模拟基带滤波器等。由于以上实施方式提供的信号混频电路装置替换了原有接收机中的带通滤波器或低通滤波器、MN（Matching-Network，匹配网络）、LNA（Low Noise Amplifier，低噪声放大器）以及混频器，所以有效减小了接收机的体积，降低了功耗，提高了信号放大的效率。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (17)

1.一种信号混频电路装置，其特征在于，包括：第一混频器、第二混频器、第三混频器、第四混频器、第一信号放大电路、第二信号放大电路、信号强度检测器、第一控制器、第二控制器以及衰减器；
所述第一混频器的输入端和所述第二混频器的输入端相连，用于接收射频信号；所述第三混频器的输入端和所述第四混频器的输入端相连于所述衰减器的输出端，所述衰减器的输入端用于接收所述射频信号；
所述第一混频器的输出端与所述第四混频器的输出端相连于所述第一信号放大电路的输入端，所述第二混频器的输出端与所述第三混频器的输出端相连于所述第二信号放大电路的输入端；所述第一信号放大电路的输出端连接所述信号强度检测器的输入端，所述信号强度检测器的输出端分别连接所述第一控制器和所述第二控制器；所述第一控制器的输出端连接所述第一混频器和所述第二混频器，所述第二控制器的输出端连接所述第三混频器、所述第四混频器以及所述衰减器；
所述信号强度检测器用于对所述第一信号放大电路输出的信号强度值进行检测，并将检测结果发送至所述第一控制器和所述第二控制器；
在所述检测结果为所述信号强度值小于第一阈值的情况下，所述第一控制器用于控制所述第一混频器和所述第二混频器导通，所述第二控制器用于控制所述第三混频器和所述第四混频器导通，且所述衰减器关断；所述第一混频器用于采样第一组本振信号，所述第四混频器用于反相采样所述第一组本振信号，所述第二混频器用于采样第二组本振信号，所述第三混频器用于反相采样所述第二组本振信号。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，在所述检测结果为所述信号强度值大于第二阈值的情况下，所述第一控制器用于控制所述第一混频器和所述第二混频器关断，所述第二控制器用于控制所述第三混频器和所述第四混频器导通，且所述衰减器导通，所述第一阈值小于或等于所述第二阈值。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，所述第一控制器的输出端经过一个电阻器连接至所述第一混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至所述第一混频器的第二本振信号输入端，且经过一个电阻器连接至所述第二混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至所述第二混频器的第二本振信号输入端；
所述第二控制器的输出端经过一个电阻器连接至所述第三混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至所述第三混频器的第二本振信号输入端，且经过一个电阻器连接至所述第四混频器的第一本振信号输入端，经过一个电阻器连接至所述第四混频器的第二本振信号输入端。
4.根据权利要求3所述的电路装置，其特征在于，所述第一组本振信号包括第一本振信号和第二本振信号，所述第二组本振信号包括第三本振信号和第四本振信号；
所述第一混频器的第一本振信号输入端用于采样所述第一本振信号，所述第一混频器的第二本振信号输入端用于采样所述第二本振信号；
所述第二混频器的第一本振信号输入端用于采样第三本振信号，所述第二混频器的第二本振信号输入端用于采样所述第四本振信号；
所述第三混频器的第一本振信号输入端用于采样所述第四本振信号，所述第三混频器的第二本振信号输入端用于采样所述第三本振信号；
所述第四混频器的第一本振信号输入端用于采样所述第二本振信号，所述第四混频器的第二本振信号输入端用于采样所述第一本振信号。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，所述第一本振信号的相位为0°，所述第二本振信号的相位为180°；所述第三本振信号的相位为90°，所述第四本振信号的相位为270°；所述第一本振信号和所述第二本振信号之间的相位差为180°，所述第三本振信号和所述第四本振信号之间的相位差为180°。
6.根据权利要求3所述的电路装置，其特征在于，所述第一混频器的第一混频输出端与所述第四混频器的第二混频输出端连接，所述第一混频器的第二混频输出端与所述第四混频器的第一混频输出端连接；
所述第二混频器的第一混频输出端与所述第三混频器的第二混频输出端连接，所述第二混频器的第二混频输出端与所述第三混频器的第一混频输出端连接。
7.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第一混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
所述第一晶体管开关包括用于采样所述第一本振信号的栅极、漏极以及源极，所述漏极作为所述第一混频器的第一混频输出端，所述栅极作为所述第一混频器的第一本振信号输入端；
所述第二晶体管开关包括用于采样所述第二本振信号的栅极、漏极以及源极，所述漏极作为所述第一混频器的第二混频输出端，所述栅极作为所述第一混频器的第二本振信号输入端；
所述第一晶体管开关的源极和所述第二晶体管开关的源极相连，作为所述第一混频器的输入端。
8.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第二混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
所述第一晶体管开关包括用于采样所述第三本振信号的栅极、漏极以及源极，所述漏极作为所述第二混频器的第一混频输出端，所述栅极作为所述第二混频器的第一本振信号输入端；
所述第二晶体管开关包括用于采样所述第四本振信号的栅极、漏极以及源极，所述漏极作为所述第二混频器的第二混频输出端，所述栅极作为所述第二混频器的第二本振信号输入端；
所述第一晶体管开关的源极和所述晶体管开关的第二源极相连，作为所述第二混频器的输入端。
9.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第三混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
所述第一晶体管开关包括用于采样所述第四本振信号的栅极、漏极以及源极，所述漏极作为所述第三混频器的第一混频输出端，所述栅极作为所述第三混频器的第一本振信号输入端；
所述第二晶体管开关包括用于采样所述第三本振信号的栅极，漏极以及源极，所述漏极作为所述第三混频器的第二混频输出端，所述栅极作为所述第三混频器的第二本振信号输入端；
所述第一晶体管开关的源极和所述第二晶体管开关的源极相连，作为所述第三混频器的输入端。
10.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第四混频器包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；
所述第一晶体管开关包括用于采样所述第二本振信号的栅极、漏极以及第一源极，所述漏极作为所述第四混频器的第一混频输出端，所述栅极作为所述第四混频器的第一本振信号输入端；
所述第二晶体管开关包括用于采样所述第一本振信号的栅极，漏极以及源极，所述漏极作为所述第四混频器的第二混频输出端，所述栅极作为所述第四混频器的第二本振信号输入端；
所述第一晶体管开关的源极和所述第二晶体管开关的源极相连，作为所述第四混频器的输入端。
11.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第一信号放大电路包括：第一级放大器和第一电阻器；
所述第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；在所述第一输入端与所述第一输出端这两端、以及在所述第二输入端与所述第二输出端这两端，均并联所述第一电阻器；
所述第一级放大器的第一输入端与所述第一混频器的第一混频输出端连接，所述第一级放大器的第二输入端与所述第一混频器的第二混频输出端连接。
12.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第二信号放大电路包括：第一级放大器和第一电阻器；
所述第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；在所述第一输入端与所述第一输出端这两端、以及在所述第二输入端与所述第二输出端这两端，均并联所述第一电阻器；
所述第一级放大器的第一输入端与所述第三混频器的第一混频输出端连接，所述第一级放大器的第二输入端与所述第三混频器的第二混频输出端连接。
13.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第一信号放大电路包括：第一级放大器、第二级放大器、第一电阻器以及第二电阻器；
所述第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；所述第一级放大器的第一输入端与所述第一混频器的第一混频输出端连接，所述第一级放大器的第二输入端与所述第一混频器的第二混频输出端连接；
所述第二级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；所述第二级放大器的第一输入端与所述第一级放大器的第一输出端连接于第一连接点，所述第二级放大器的第二输入端与所述第一级放大器的第二输出端连接于第二连接点；
在所述第一级放大器的第一输入端与所述第二级放大器的第一输出端这两端，以及所述第一级放大器的第二输入端与所述第二级放大器的第二输出端这两端均并联所述第一电阻器；在所述第一连接点与所述第二级放大器的第一输出端这两端、以及在所述第二连接点与所述第二级放大器的第二输出端这两端均并联所述第二电阻器。
14.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第二信号放大电路包括：第一级放大器、第二级放大器、第一电阻器以及第二电阻器；
所述第一级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；所述第一级放大器的第一输入端与所述第三混频器的第一混频输出端连接，所述第一级放大器的第二输入端与所述第三混频器的第二混频输出端连接；
所述第二级放大器包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；所述第二级放大器的第一输入端与所述第一级放大器的第一输出端连接于第一连接点，所述第二级放大器的第二输入端与所述第一级放大器的第二输出端连接于第二连接点；
在所述第一级放大器的第一输入端与所述第二级放大器的第一输出端这两端，以及所述第一级放大器的第二输入端与所述第二级放大器的第二输出端这两端均并联所述第一电阻器；在所述第一连接点与所述第二级放大器的第一输出端这两端、以及在所述第二连接点与所述第二级放大器的第二输出端这两端均并联所述第二电阻器。
15.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述衰减器包括多个相同阻值的第一电阻器和多个相同阻值的第二电阻器；
多个所述第一电阻器串联连接，每个所述第二电阻器的一端连接至两个所述第一电阻器之间，所述第二电阻器的另一端接地；
其中，所述第一电阻器的阻值为R，所述第二电阻器的阻值为2R。
16.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述衰减器包括多个相同阻值的第一电阻器、多个相同阻值的第二电阻器以及第三电阻器；
多个所述第一电阻器串联连接，形成主电路，在所述主电路的两端并联所述第三电阻器；
每个所述第二电阻器的一端连接至两个所述第一电阻器之间，所述第二电阻器的另一端接地；
其中，所述第一电阻器的阻值为R，所述第二电阻器的阻值为2R，所述第三阻值器的阻值为R/N，N大于或等于1。
17.一种接收机，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至16所述的信号混频电路装置。
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