CN205864373U - 应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于无线通信收发机系统，应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器，包括吉尔伯特混频器，吉尔伯特混频器包括跨导输入级、本振输入级和输出级，其特征在于：所述的跨导输入级和本振输入级之间设有第一节点和第二节点，所述的第一节点和第二节点上连接了线性化电路，所述的线性化电路为负反馈电路使第一节点和第二节点的共模电压保持稳定。实用新型有益效果在于：吉尔伯特混频器通过外加线性化电路使得静态工作点更加稳定，从而提高了混频器的线性度。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信收发机系统。
背景技术
近年来，随着通信行业的迅速发展，人们对无线收发机的性能要求也越来越高。由于混频器是一个非线性系统，信号经过混频器后会发生增益压缩，还有可能使得射频信号发生阻塞，而且还会产生不必要的频率分量，干扰有用信号产生失真，所以线性度是一个非常重要的指标。但由于混频器的直流偏置会受到电源电压的变化，工艺的变化以及温度的变化所影响，偏置电路的不稳定会影响混频器的线性度。
传统的吉尔伯特混频器采用传统的源极/射极负反馈虽然能够提高线性度，主要缺点是较高的噪声系数，同时使得增益大幅下降，本专利中采用的线性化电路拥有负反馈的作用，稳定静态工作点，在不采用偏置电流的情况下实现较高的线性度，利用工作在深线性区的MOS管作为有源负载，调节变频增益，解决因负反馈而造成的增益不足的问题。
实用新型内容
本实用新型解决上述问题，提供一种应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器。
本实用新型的技术方案如下应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器，包括吉尔伯特混频器，吉尔伯特混频器包括跨导输入级、本振输入级和输出级，所述的跨导输入级和本振输入级之间设有第一节点和第二节点，所述的第一节点和第二节点上连接了线性化电路，所述的线性化电路为负反馈电路使第一节点和第二节点的共模电压保持稳定。
本实用新型的实现过程如下：当这两端的电压偏离共模电压VCM时，电压的变化就会通过反馈回路输入的到运算放大器的正端，引起运算放大器的输出产生变化, 运算放大器控制输入或抽取第一节点和第二节点的电流，使两节点的电压均值稳定在共模电压VCM。
附图说明
图1为现有的吉尔伯特混频器电路示意图。
图2为本实用新型改进后的吉尔伯特混频器电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步说明。
应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器，包括吉尔伯特混频器，吉尔伯特混频器包括跨导输入级、本振输入级和输出级，其特征在于：所述的跨导输入级和本振输入级之间设有第一节点和第二节点，所述的第一节点和第二节点上连接了线性化电路，所述的线性化电路为负反馈电路使第一节点和第二节点的共模电压保持稳定。
进一步的，所述的线性化电路包括运算放大器和开关管，开关管为场效应管P1和场效应管P2，场效应管P1和场效应管P2的栅极连接运算放大器的输出，场效应管P1的源极和漏极连接电源端和第一节点，场效应管P2的源极和漏极连接电源端和第二节点，运算放大器的同相输入口连接第一节点和第二节点，运算放大器的反相输入口输入共模电压。
进一步的，所述的线性化电路还包括反馈电阻R1、反馈电阻R2和偏置电容，所述的反馈电阻R1的两端连接第一节点和运算放大器的同相输入端，所述的反馈电阻R2的两端连接第二节点和运算放大器的同相输入端，所述的偏置电容连接在反馈电阻R1、反馈电阻R2和运放的同相输入口的公共端。
现在考虑电路静态工作点的变化。第一节点BBout+和第二节点BBout-的的静态偏置电压相等，且电压大小都为共模电压VCM，因为两个反馈电阻R1和R2的阻值相等，所以两个静态偏置电压的均值电压，即运算放大器的同向输入端的电压也等于共模电压VCM。此时运放的输入为零，输出也是零，开关管为两个PMOS管，PMOS管P1和P2处于导通状态，当第一节点BBout+和第二节点BBout-的静态偏置电压同时增大偏离共模电压VCM时，均值也增大，运算放大器的同相输入端电压增大，输出增大。运算放大器的输出接场效应管P1和P2的栅极，PMOS的栅极电压增大，流过管子的电流减少，相当于向第一节点BBout+和第二节点BBout-抽取电流，第一节点BBout+和第二节点BBout-的电流减少，电压同时下降，回到原来的共模电压VCM时场效应管P1和P2不再抽取电流。同理，当第一节点BBout+和第二节点BBout-的静态偏置电压同时减少时，均值也减少，运算放大器的同相输入端电压减少，输出减少。场效应管P1和P2的栅极电压减少，流过管子的电流增大，相当于向第一节点BBout+和第二节点BBout-注入电流，第一节点BBout+和第二节点BBout-电流增大，两节点的共模电压同时增大，回到原来的共模电压VCM时，场效应管P1和P2不再向第一节点BBout+和第二节点BBout-的漏端BBout+和BBout-处注入电流。线性化电路线性化电路的作用就像一个负反馈环路，把吉尔伯特单元的第一节点BBout+和第二节点BBout-的静态电压稳定在共模电压VCM ，当这两端的电压偏离共模电压VCM时，电压的变化就会通过反馈回路输入的到运算放大器的正端，引起运算放大器的输出产生变化，此时场效应管P1和P2导通，电流通过开关管流入回路当中，直到偏置的电压从新回到共模电压VCM。通过加入反馈环路增强了静态工作点的稳定性，从而提高了混频器的线性度，同时加入了负反馈可以让电路在工艺、温度和电源电压不稳定的情况下保持第一节点BBout+和第二节点BBout-的偏置电压相等。
另外，反馈电阻R1和R2为差动输出的信号BBout+和BBout-的基波和基次谐波提供了高阻抗，给偶次谐波低的阻抗，让线性化电路起到降低偶次谐波的作用。因为偶次谐波的存在会大大降低电路的线性度。此外，线性化电路的电源电压VDD2只需要为线性化电路供电，我们为了要让功耗最低，因此VDD2小于VDD 。因为电路具有对称性，所以电阻R1和R2的值相等。反馈环路可以通过调整R1和R2的阻值，以及偏置电容Cbias获得想要的闭环带宽。
输出端采用N1和N2两个NMOS管工作在可变线性电阻区作为有源负载，由电压VCAS偏置，我们可以通过调整电压VCAS控制N1和N2的电阻值，从而改变混频器的增益。
本实用新型有益效果在于：吉尔伯特混频器通过外加线性化电路使得静态工作点更加稳定，从而提高了混频器的线性度2.去掉了跨导输入级的源极的反馈电阻，使电路的噪声系数下降。3.采用工作在深线性区的NMOS管作为有源负载，使变频增益可调，减少了因线性化电路产生的负反馈对变频增益的影响4. 线性化电路可以通过调节电路的负反馈电阻R1和R2以及偏置电容Cbias的值获得想要的闭环电路带宽5. 线性化电路对于基波和基次谐波表现为高阻抗，对偶次谐波表现为低阻抗，从而使得线性化电路能够抑制偶次谐波。
Claims (3)
1.应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器，包括吉尔伯特混频器，吉尔伯特混频器包括跨导输入级、本振输入级和输出级，其特征在于：所述的跨导输入级和本振输入级之间设有第一节点和第二节点，所述的第一节点和第二节点上连接了线性化电路，所述的线性化电路为负反馈电路使第一节点和第二节点的共模电压保持稳定。
2.根据权利要求1所述的应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器，其特征在于：所述的线性化电路包括运算放大器和开关管，开关管为场效应管P1和场效应管P2，场效应管P1和场效应管P2的栅极连接运算放大器的输出，场效应管P1的源极和漏极连接电源端和第一节点，场效应管P2的源极和漏极连接电源端和第二节点，运算放大器的同相输入口连接第一节点和第二节点，运算放大器的反相输入口输入共模电压。
3.根据权利要求2所述的应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器，其特征在于：所述的线性化电路还包括反馈电阻R1、反馈电阻R2和偏置电容，所述的反馈电阻R1的两端连接第一节点和运算放大器的同相输入端，所述的反馈电阻R2的两端连接第二节点和运算放大器的同相输入端，所述的偏置电容连接在反馈电阻R1、反馈电阻R2和运放的同相输入口的公共端。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105811886A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-27 | 佛山臻智微芯科技有限公司 | 应用于无线通信收发机系统的改进型吉尔伯特混频器 |
| CN105897172A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-08-24 | 佛山臻智微芯科技有限公司 | 线性度改进型混频器 |
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