CN115412028A - 具有高线性度跨导的功率混频器、发射机和射频收发机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有高线性度跨导的功率混频器、发射机和射频收发机。一种具有高线性度跨导的功率混频器，其包括功率混频器和如下电路结构：混频器开关电路，所述混频器开关电路的输出端连接所述功率混频器的输入端；跨导放大器，所述跨导放大器的输入端连接到所述混频器开关电路的输入端；其中，基于所述跨导放大器接收到的来自所述混频器开关电路的输入端的电压，所述混频器开关电路的输出端向所述功率混频器提供电流。

Description

具有高线性度跨导的功率混频器、发射机和射频收发机
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种具有高线性度跨导的功率混频器、发射机和射频收发机。
背景技术
目前，在收发机、尤其是零中频收发机的发射通道中的模拟基带部分，功率混频器需要接收到电流信号，而从基带滤波器传送的信号是电压信号。因此，需要将电压信号转换为电流信号的电路。
在现有技术中，通常在基带滤波器和功率混频器之间设置电阻、包括多个电阻的电路结构、或等效为电阻的电路来将电压信号转换为电流信号。
然而，这种常规方法的缺陷在于其转换出的电流信号的线性度很差，不利于射频信号的输出。
发明内容
为有效解决相关技术问题，本发明提供一种具有高线性度跨导的功率混频器、发射机和射频收发机。
本发明的一个方面提供了一种具有高线性度跨导的功率混频器，其包括功率混频器和如下电路结构：混频器开关电路，所述混频器开关电路的输出端连接所述功率混频器的输入端；跨导放大器，所述跨导放大器的输入端连接到所述混频器开关电路的输入端；其中，基于所述跨导放大器接收到的来自所述混频器开关电路的输入端的电压，所述混频器开关电路的输出端向所述功率混频器提供电流。
所述跨导放大器的输出端可以连接到所述混频器开关电路的控制端，并且所述混频器开关电路的输出端可以具体配置为晶体管漏极，所述混频器开关电路的输入端可以具体配置为晶体管源极，所述混频器开关电路的控制端可以具体配置为晶体管栅极。
所述跨导放大器的基准电压输入端可以通过第一电阻接收基准电压，所述跨导放大器的输入端可以通过并联布置的电容和第二电阻连接到所述混频器开关电路的输入端，并且所述混频器开关电路的输入端可以通过第三电阻接收输入的模拟基带信号。
当所述功率混频器还包括另一输入端时，可以设置与所述电路结构呈镜像布置的另一电路结构。
本发明的一个方面提供了一种发射机，所述发射机可以包括两个根据本发明的一些实施例所述的具有高线性度跨导的功率混频器，其中，两个所述具有高线性度跨导的功率混频器中的功率混频器的输出端共同连接到所述发射机内的下一级负载。
本发明的另一个方面提供了一种发射机，所述发射机可以包括两个根据本发明的另一些实施例所述的具有高线性度跨导的功率混频器，其中，两个所述具有高线性度跨导的功率混频器中的功率混频器的各自两个信号输出端共同连接到所述发射机内的下一级负载。
本发明的又一个方面提供了一种射频收发机，其包括根据本发明的各种实施例所述的发射机。
相比于现有技术，本发明所提出的具有高线性度跨导的功率混频器、发射机和射频收发机具有极高的线性度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
图1是根据本发明实施例的发射机中的模拟基带部分的方框图。
图2示出了根据本发明实施例的发射机中的模拟基带部分的详细示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
实施例一：
传统的发射机、特别是零中频发射机包括数字基带部分、模拟基带部分和射频基带部分。传统的模拟基带部分通常包括滤波器、等效为电阻的电路和功率混频器。因此，在传统的模拟基带部分内，仅将由滤波器的输出的信号通过等效为电阻的电路输入到功率混频器中。本发明提出一种新的电路结构，其用于替换所述等效为电阻的电路。
图1是根据本发明实施例的发射机中的模拟基带部分的方框图。图1中包括滤波器10、混频器开关电路20、跨导放大器30和功率混频器40。混频器开关电路20和跨导放大器30接收来自滤波器10的信号。混频器开关电路20的输出端连接到功率混频器40的输入端。跨导放大器30的输出端连接到混频器开关电路20的控制端。基于来自滤波器10的信号的电压，混频器开关电路20的输出端向功率混频器40提供电流。如图1所示的模拟基带部分可以用于处理发射机中的一种模拟基带信号（例如，I相模拟基带信号或Q相模拟基带信号）。
实施例二：
图2示出了根据本发明实施例的发射机中的模拟基带部分的详细示意图。在一些实施例中，所述发射机可以是零中频发射机。该模拟基带部分包含具有高线性度跨导的功率混频器。
具体而言，图2示出了第一功率混频器M1和第二功率混频器M2。第一功率混频器M1用于处理I相模拟基带信号并且第二混功率频器M2用于处理Q相模拟基带信号。第一功率混频器M1和第二功率混频器M2的信号输出端共同连接到发射通道内的下一级负载。在本文中，所述下一级负载是指发射机中的射频基带部分及后续部分所具有的负载。
在一些实施例中，第一功率混频器M1包括两个本地振荡器信号输入端，用于接收本地振荡器信号LOIP和LOIN。第一功率混频器M1还包括两个模拟基带信号输入端，用于与本发明所提出的电路单元相连接。在一些实施例中，该电路单元可以包括两个电路结构，其可以分别被称为第一电路结构和第二电路结构，第二电路结构与第一电路结构呈镜像布置。在一些实施例中，该电路单元可以仅包括一个电路结构。该电路单元和第一功率混频器M1共同组成一个本发明提出的具有高线性度跨导的功率混频器。
在一些实施例中，第二功率混频器M2包括两个本地振荡器信号输入端，用于接收本地振荡器信号LOQP和LOQN。第二功率混频器M2还包括两个模拟基带信号输入端，用于与本发明所提出的电路单元连接。在一些实施例中，该电路单元可以包括两个电路结构，其可以分别被称为第三电路结构和第四电路结构，第三电路结构与第四电路结构呈镜像布置。在一些实施例中，该电路单元可以仅包括一个电路结构。该电路单元和第二功率混频器M2共同组成一个本发明提出的具有高线性度跨导的功率混频器。
在一些实施例中，包含第一功率混频器M1的具有高线性度跨导的功率混频器可以用于处理I相模拟基带信号，包含第二功率混频器M2的具有高线性度跨导的功率混频器可以用于处理Q相模拟基带信号。
在一些实施例中，根据发射通路中混频器的线性度要求，各个电路结构中的各个跨导放大器所具有的跨导gm可以彼此相同，也可以彼此不同。此外，各个跨导放大器中的一部分所具有的跨导gm可以彼此相同并且各个跨导放大器中的另一部分所具有的跨导gm可以彼此不同。
由于每个上述电路结构所包含的元器件完全相同并且仅在结构上有所区别，因此在本文中仅以第一功率混频器M1中的第一电路结构作为示例来解释本发明的方案。
例如，在第一电路结构中，其包括跨导放大器TIA1、混频器开关电路T1、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电容C1。在一些实施例中，混频器开关电路T1的源极连接到第一功率混频器M1的一个信号输入端（例如，该信号输入端可以被称为P输入端），混频器开关电路T1的漏极通过电阻R13连接到模拟基带信号输入端，混频器开关电路T1的栅极连接到跨导放大器TIA1的输出端。跨导放大器TIA1的一个输入端通过电阻R11连接到基准电压输入端以接收基准电压VIF_IP，跨导放大器TIA1的一个输入端通过并联设置的电阻R12和电容C1连接到模拟基带信号输入端。
在一些实施例中，混频器开关电路T1可以实现为晶体管。例如，混频器开关电路T1可以实现为PMOS晶体管或其他类型的晶体管。
跨导放大器TIA1用于将来自模拟基带信号输入端的信号转换为电流信号，混频器开关电路T1基于该电流信号而向第一功率混频器M1施加电流。因此，跨导放大器TIA1和混频器开关电路T1可以等效为一个电流源，该电流源输出具有高度线性的交流电流。
在一些实施例中，第一电路结构和第二电路结构可以呈镜像布置，其中混频器开关电路T2的源极连接到第一功率混频器M1的另一个信号输入端（例如，该信号输入端可以被称为N输入端）。
实施例三：
本发明还旨在保护一种射频收发机、特别是零中频收发机。该射频收发机可以包括如实施例一或实施例二所述的发射机中的模拟基带部分。
由于本发明提出的电路结构采用了跨导放大器，因此相比于现有技术中采用电阻的方案，本发明的各个电路结构所输出的电流的线性度更高，从而使功率混频器输出的射频信号的性能更好。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (6)

1.一种具有高线性度跨导的功率混频器，其包括功率混频器和如下电路结构：
混频器开关电路，所述混频器开关电路的输出端连接所述功率混频器的输入端；
跨导放大器，所述跨导放大器的输入端连接到所述混频器开关电路的输入端；
其中，基于所述跨导放大器接收到的来自所述混频器开关电路的输入端的电压，所述混频器开关电路的输出端向所述功率混频器提供电流；
所述跨导放大器的输出端连接到所述混频器开关电路的控制端，并且其中，所述混频器开关电路的输出端具体配置为晶体管漏极，所述混频器开关电路的输入端具体配置为晶体管源极，所述混频器开关电路的控制端具体配置为晶体管栅极。
2.根据权利要求1所述的具有高线性度跨导的功率混频器，其中，所述跨导放大器的基准电压输入端通过第一电阻接收基准电压，所述跨导放大器的输入端通过并联布置的电容和第二电阻连接到所述混频器开关电路的输入端，并且所述混频器开关电路的输入端通过第三电阻接收输入的模拟基带信号。
3.根据权利要求1所述的具有高线性度跨导的功率混频器，其中，当所述功率混频器还包括另一输入端时，设置与所述电路结构呈镜像布置的另一电路结构。
4.一种发射机，其中，所述发射机包括两个根据权利要求1至3中任一项所述的具有高线性度跨导的功率混频器，其中，两个所述具有高线性度跨导的功率混频器中的功率混频器的输出端共同连接到所述发射机内的下一级负载。
5.一种发射机，其中，所述发射机包括两个根据权利要求4所述的具有高线性度跨导的功率混频器，其中，两个所述具有高线性度跨导的功率混频器中的功率混频器的各自两个信号输出端共同连接到所述发射机内的下一级负载。
6.一种射频收发机，其包括根据权利要求4或5所述的发射机。
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