[实用新型]一种镜像抑制混频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子通信技术领域，具体地讲，是涉及无线通信系统射频接收机中的一种镜像抑制混频器。

背景技术

随着无线通信系统的迅猛发展，对高集成度、低功耗、低成本的收发机的需求迅速增加，如何提高集成度、降低功耗、降低成本对满足上述需求变得越来越迫切。目前随着COMS工艺的发展，其单位增益截止频率已接近GaAs工艺的水平，使得采用CMOS工艺实现射频前端电路成为可能。CMOS工艺存在跨导小、噪声大等不足。

射频接收机系统中镜像干扰一直是接收机需要克服的重要问题，传统解决方法是采用超外差结构，如图1所示：超外差接收机需要三个外置滤波器（射频滤波器、数字滤波器、中频滤波器），由外置滤波器现实镜像抑制，这些滤波器无法集成在芯片内部导致接收机无法实现单片全集成。而且高品质的片外滤波器价格昂贵、不能实现低成本。采用外接元件是整个系统的稳定性下降，更严重的是驱动这些外置低阻抗元件需要消耗很大的功耗，其频率越高、功耗越大。

随着射频集成电路设计技术的发展，为了解决超外差式接收机中镜像抑制滤波器难以集成的问题。出现了Hartley结构和Weaver结构，这两种结构利用正交混频器可以区分正频率和负频率成分的特点，对有用信号叠加增强有用信号，对镜像信号进行抑制。但是Hartley结构对相位和增益失配很敏感，I/Q两路信号通路在结构上不完全对称，I支路多了一个90°移相器而Q支路没有90°移相器，如图2所示：实际应用中I/Q两路信号通路的混频器会存在一定的失配，导致I/Q两路信号存在相位和幅度上的不匹配；同样两个低通滤波器也会存在一定的失配，再次引入相位和幅度上的不匹配；仅有I支路有90°移相器，而Q支路没有，这会引入额外的相位和幅度误差，以上因素将导致镜像抑制度的下降。

针对Hartley结构中I/Q两路信号通路不对称的情况，Weaver结构将90°移相器放在本地振荡通路上，通过两次变频结构来实现镜像抑制，这样I/Q两路信号通路就是对称的信号通路，如图3所示。但是与Hartley结构一样，I/Q两路通路分别对信号独立进行处理，存在失配问题导致相位和幅度上的失配，从而降低了镜像抑制度。该结构中一共有四个混频器Mixer，增加了功耗。除此以外，Weaver结构还存在二次镜像干扰的问题。

零中频接收机直接把RF信号转换到基带信号，不存在镜像干扰。但是零中频接收机存在着I/Q两路通道不匹配、本振泄漏等因素，导致直流偏移难以适应目前大多数调制系统。除了上述几种典型的镜像抑制技术，还有多种镜像抑制技术。如采用RF/IF滤波器的镜像抑制接收机；采用两次变频的超外差镜像抑制结构；基于多相滤波的镜像抑制接收机。各种技术都需要在增益、线性度、噪声系数、隔离度、功耗、成本等因素之间折衷考虑。

目前多数射频接收机的镜像抑制混频器均采用I/Q两路设计有独立的混频器，如Hartley结构和Wearver结构，镜像抑制度严重依赖于I/Q两路信号通路的精确匹配，然而实际中很难做到I/Q两路信号通路精确匹配，导致镜像抑制度的下降。

实用新型内容

为克服现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种高集成度、高性能、低功耗、低成本的镜像抑制混频器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种镜像抑制混频器，包括集成封装的跨导放大器Gm、混频器Mixer1、混频器Mixer2、序列选择开关SL、多相滤波网络RC-CR、源跟随器CD和正交本振信号发生器LO，其中，所述混频器Mixer1和混频器Mixer2并联构成I/Q两路混频器共用跨导输入级的双平衡混频器，所述跨导放大器Gm、双平衡混频器、序列选择开关SL、多相滤波网络RC-CR、源跟随器CD依次连接，所述正交本振信号发生器LO为I/Q两路混频器提供相位相差90°的正交本振信号；所述跨导放大器Gm将射频信号分I/Q两路提供给两混频器，由源跟随器CD输出下变频后的中频信号。

具体地，为了降低I/Q两路信号通路的失配，所述双平衡混频器包括第一镜像电流源，与第一镜像电流源连接并与跨导放大器Gm以接入射频差分信号的跨导输入级，分别均与跨导输入级连接的I支路混频器开关对和Q支路混频器开关对，各两组分别为I/Q两路混频器开关对提供负载和滤波的RC并联电路，以及为跨导输入级提供注入电流的供电晶体管组，其中，I/Q两路混频器开关对分别输入一路本振差分信号，并分别输出一路下变频后的差分正交信号。