[发明专利]带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路

权利要求书

1.一种带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路，其特征在于，该电路包括LO开关级、RF跨导放大级和IF负载级，其中：

LO开关级为三端口片上有源平衡-不平衡变换器结构，三端口分别连接第一节点(1)、第二节点(2)和第三节点(3)，LO信号与第一节点(1)相连，两路输出信号分别连接第二节点(2)和第三节点(3)；

RF跨导放大级由第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)、第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)构成，偏置电路作用在RF跨导放大级中的第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)、第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)的栅极，提供偏压保证第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)、第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)直流工作在饱和状态；经跨导放大后的RF电流信号以LO频率在输出差分负载上交替输出实现RF频率与LO频率的相乘混频操作，混频后得到的IF信号输出在IF负载级上；

IF负载级由两路阻抗网络Z_L构成，一路阻抗网络Z_L两端接第四节点(4)和第六节点(6)，另一路阻抗网络Z_L两端接第五节点(5)和第六节点(6)；第六节点(6)接电源电压Vcc；

其中，信号LO表示本地振荡信号；信号RF+和RF-表示输入射频差分信号；信号IF+和IF-表示输出中频差分信号。

2.根据权利要求1所述的带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路，其特征在于，所述LO开关级由第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)构成，第一晶体管(M1)的栅极和第二晶体管(M2)的栅极相连接，第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的共源端接地，第一晶体管(M1)的栅极与第一晶体管(M1)的漏极连接于第一节点(1)，LO信号与第一节点(1)相连接，第三节点(3)和第二晶体管(M2)的漏极相连接，第一节点(1)和第二节点(2)相连接。

3.根据权利要求2所述的带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路，其特征在于，所述第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)与所述RF跨导放大级电流复用，采用自偏置结构，无需额外偏置电路；

单端LO大信号从第一节点(1)输入，当LO高电压时，第一晶体管(M1)所在支路上的RF跨导放大级中的第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)关断，导致第一晶体管(M1)所在支路电流关断，而第二晶体管(M2)所在支路电流导通，第二晶体管(M2)导通电阻很小，第二晶体管(M2)漏极电压很小，第二晶体管(M2)所在支路上的RF跨导放大级中的第五晶体管(M5)、第六晶体管(M6)导通；当LO低电压时，第一晶体管(M1)漏极电压很小，第一晶体管(M1)所在支路上的RF跨导放大级中的第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)电流导通，而第二晶体管(M2)关断，导致第二晶体管(M2)所在支路上的RF跨导放大级中的第五晶体管(M5)、第六晶体管(M6)电流关断；在第二节点(2)和第三节点(3)输出两路轮流导通的频率为LO的周期性时变电流。

4.根据权利要求1所述的带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路，其特征在于，所述第三晶体管(M3)和所述第六晶体管(M6)的栅极连接射频信号的正极RF+，第四晶体管(M4)和第五晶体管(M5)的栅极连接射频信号的负极RF-，第三晶体管(M3)和第四晶体管(M4)的共源端连接第二节点(2)，第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)的共源端连接第三节点(3)，第三晶体管(M3)和第五晶体管(M5)的漏极连接第四节点(4)作为输出信号IF+，第四晶体管(M4)和第六晶体管(M6)的漏极连接第五节点(5)作为输出信号IF-。

5.根据权利要求1所述的带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路，其特征在于，所述IF负载级阻抗网络ZL由电阻、电感、电容或晶体管实现，或者由电阻、电感、电容和/或晶体管的组合实现。

6.根据权利要求1所述的带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路，其特征在于，所述第一晶体管(M1)至第六晶体管(M6)为场效应管，或者NPN三级管。

7.根据权利要求6所述的带有片上有源平衡-不平衡变换器的超宽带混频器电路，其特征在于，所述第一晶体管(M1)至第六晶体管(M6)为NPN三级管时，所述的栅极、源极和漏极分别改为基极、发射极和集电极。