[发明专利]混频器、发射机、芯片及相关设备

说明书

本申请公开一种混频器、发射机、芯片及相关设备，混频器包括跨导单元、开关单元和负载单元，跨导单元包括主路跨导和辅路跨导，主路跨导和辅路跨导偏置于不同的工作点，用于抵消三阶非线性跨导从而提高混频器的线性度，差分基带或中频信号输入跨导单元，跨导单元用于对差分基带或中频信号进行放大并将放大后的差分信号输出至开关单元的第一输入端，开关单元的第二输入端输入差分本振信号，开关单元用于将放大后的差分信号与差分本振信号进行混频得到差分射频信号，开关单元的输出端与负载单元的输入端连接，差分射频信号在开关单元和负载单元之间输出。本申请能够增大混频器的带宽，提升混频器的线性度，进而提高发射机的性能。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种混频器、发射机、芯片及相关设备。

背景技术

目前4G通信系统一般都工作在3GHz频率以下，带宽资源有限，带宽一般为5-20MHz。5G在2020年开始将成为下一代的移动通信标准，5G通信系统对数据的传输速率有更高要求。通过增大信号带宽可有效提升数据速率。而高频频段具有很大的带宽资源，因此高频频段被考虑用于5G通信系统来提高数据速率。因此高频通信系统亟需大带宽、高线性度的发射机与接收机。

混频器一般用作各类无线发射机的变频电路，其功能是将低频信号转换为利于无线发射的高频信号，对于绝大多数的射频发射系统来说，混频器是一个必不可少的模块。目前传统的双平衡吉尔伯特混频器被广泛应用于无线发射机中，主要原因是其具有一定的增益和较大的隔离度，传统的吉尔伯特混频器电路如图1所示。差分基带或中频信号从M1、M2的栅极输入，改变M1与M2的大小及其偏置可调节混频器跨导gm，再调节负载电阻R1和R2的大小，可获得不同的电压增益。M3-M6为开关管，通过调节其大小及其偏置电压，并且在其栅极输入差分的本振信号，可使它们工作在开关状态，实现本振信号与从M1和M2放大过来的基带或中频信号进行混频。该结构具有一定的增益以及较高的隔离度。但是传统的吉尔伯特混频器具有以下缺点：工作带宽极为有限，不能适应未来5G的大带宽要求，并且要得到较高的线性度有一定的困难。因此，设计一种既能够增大带宽，又能提高线性度的混频器是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种混频器、发射机、芯片及相关设备，能够增大混频器的带宽，提升混频器的线性度，进而提高发射机的性能。

第一方面，本申请提供了一种混频器，该混频器包括跨导单元、开关单元和负载单元，跨导单元包括主路跨导和辅路跨导，主路跨导和辅路跨导偏置于不同的工作点，用于抵消三阶非线性跨导从而提高混频器的线性度，差分基带或中频信号输入跨导单元，跨导单元用于对差分基带或中频信号进行放大并将放大后的差分信号输出至开关单元的第一输入端，开关单元的第二输入端输入差分本振信号，开关单元用于将放大后的差分信号与差分本振信号进行混频得到差分射频信号，开关单元的输出端与负载单元的输入端连接，差分射频信号在开关单元和负载单元之间输出。采用第一方面的混频器，能够增大混频器的带宽，提升混频器的线性度，进而提高发射机的性能。

可选的，上述主路跨导包括第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一电容(C1)和第二电容(C2)，差分基带或中频信号的正极信号分别连接第一晶体管(M1)的源级和第一电感(L1)的正极，差分基带或中频信号的负极信号分别连接第二晶体管(M2)的源级和第二电感(L2)的正极，第一电感(L1)的负极和第二电感(L2)的负极接地，第一晶体管(M1)的栅极连接第一电容(C1)的正极，并通过第一电阻(R1)连接偏置电压(Vm)，第二晶体管(M2)的栅极连接第二电容(C2)的正极，并通过第二电阻(R2)连接偏置电压(Vm)，第一电容(C1)的负极和第二电容(C2)的负极接地；