[实用新型]一种可切换增益的高线性度混频器

说明书

一、技术领域

本实用新型属于CMOS射频集成电路领域，涉及一种可切换增益的高线性度混频器。

二、背景技术

混频器是射频接收机的重要组成部件，其主要作用是将接收机接收的射频信号转化成中频信号。对于混频器而言，其输入信号能量较高，因此要求混频器必须具有较高的线性度；另一方面，对于多数应用，要求混频器能够进行增益切换，同时，为保证系统具有良好的大信号处理能力，要求混频器在切换增益时其线性度不受影响。

双平衡Gilbert混频器因为具有良好的本振信号抑制，良好的信号间隔离度，提供一定转换增益等优点在接收机电路中得到了广泛应用。通常，这种结构增益切换主要通过改变跨导管接入电路中数量或改变负载阻抗大小来实现，这种增益切换方式存在下面缺点：

1. 改变接入混频器电路中跨导管数量和改变负载阻抗大小方法来实现增益切换需要在射频通路上来实现，由于切换开关位于信号通路上，其导通和关断的寄生参数将对电路性能产生影响，因此这种切换增益的方法对混频器射频性能影响大。

2. 改变跨导管数量或改变负载阻抗大小方法，将改变电路的工作状态，如在低增益状态下，电路工作电流或负载阻抗低于高增益状态，其线性度将会急剧恶化。

三、实用新型内容

本实用新型目的是克服上述混频器技术缺点，提供一种可切换增益的高线性度混频器。

（一）技术方案

为了实现上述目标，本实用新型的可切换增益的高线性度混频器电路，包括：第一跨导单元、第二跨导单元、开关单元、负载单元和电源控制单元；本混频器的射频输入信号、本振信号和中频输出信号为差分信号；其中：射频差分输入信号为RF+/RF-，差分本振信号为L0+/LO-，差分输出中频信号为IF+/IF-；第一、二跨导单元都是带尾电流源的共源结构；

所述第一、第二跨导单元的射频差分输入信号端分别连接射频差分输入信号RF+/RF-；所述开关单元的差分本振信号输入端分别连接差分本振信号L0+/LO-；所述开关单元的差分输出中频信号端分别输出差分输出中频信号IF+/IF-；所述负载单元连接在电源VCC和差分输出中频信号端之间；

所述电源控制单元的输入端连接直流电流源；电源控制单元的输出端连接单刀双掷开关SW1的输入端，开关SW1的两个输出端分别接第一、二跨导单元的尾电流源输入端。

通过开关控制单元控制第一跨导单元或第二跨导单元的尾电流源接于电路与否实现：高增益时，第一跨导单元工作，第二跨导单元关闭；低增益时，第一跨导单元关闭，第二跨导单元工作。

所述电源控制单元的结构是NMOS晶体管M90的源级接于公共地，晶体管M90的栅极和漏极接于一起（用于给第一跨导单元或者第二跨导单元提供镜像电流源），开关SW1的输入端连接晶体管M90的栅极；所述外部电源的电流自晶体管M90的栅极流入；

所述第一跨导单元由NMOS晶体管M1、M3和M91组成，晶体管M1和晶体管M3的源级都接于晶体管M91的漏极，晶体管M1的栅极接于射频信号输入RF+端，晶体管M3的栅极接于射频信号输入RF-端，晶体管M91的栅极接于开关SW1的第一输出端，晶体管M91的源级接于公共地；

第二跨导单元由NMOS管M2、M4、M92、M93和第三电抗元件Z3组成，晶体管M2的源级接于晶体管M92的漏极，晶体管M2的栅极接于射频信号输入RF+端，晶体管M4的源级接于晶体管M93的漏极，晶体管M4的栅极接于射频信号输入RF-端，晶体管M92的栅极和晶体管M93的栅极都接于开关SW1的第二输出端，晶体管M92的源级和晶体管M93的源级接于公共地，第三电抗元件Z3的两端分别接于晶体管M2的源级和晶体管M4的源级；

所述开关单元包括NMOS晶体管 M5、M6、M7和M8；晶体管M5的栅极接于本振信号LO+端，晶体管M5的源级接于晶体管M1漏极和晶体管M2漏极，晶体管M7的栅极接于本振信号LO-端，晶体管M7的源级接于晶体管M3漏极和晶体管M4漏极，晶体管M6的栅极接于本振信号LO-端，晶体管M6的源级接于晶体管M1漏极和晶体管M2漏极，晶体管M8的栅极接于本振信号LO+端，晶体管M8的源级接于晶体管M3漏极和晶体管M4漏极，晶体管M5的漏极和晶体管M7的漏极接于输出中频IF+端，晶体管M6的漏极和晶体管M8的漏极接于输出中频IF-端；

偏置点作用在本振信号L0+和LO-端，保证晶体管 M5、M6、M7和M8工作在饱和区；