[发明专利]一种应用于汽车防撞雷达的E波段混频器

说明书

本发明属于无线通信技术领域，涉及汽车防撞雷达，具体为一种应用于汽车防撞雷达的混频器，包括：跨导级单元、变压器短截线耦合单元、开关级单元、负载级单元、缓冲级单元。本发明采用变压器短截线耦合的共源共栅的结构，变压器放置于开关级和跨导级之间,共源共栅配置的直流通路被变压器分隔开，为跨导级和开关级提供独立的偏置，抵消跨导级的三阶非线性跨导，提升线性度；同时，在E波段采用电磁耦合技术与开路短截线相结合，抵消跨导级和开关级的寄生电容以及结电容，解决随着频率升高混频器噪声恶化的问题，降低噪声，同时避免在混频器设计中引入这两个电感将会占据很大芯片面积节省芯片面积，减少产品成本。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及汽车防撞雷达，具体为一种应用于汽车防撞雷达的E波段混频器。

背景技术

近年以来，随着无线通信技术的快速发展，各种无线收发机都在向更高的工作频段发展，以追求更高的带宽、数据率、更低的延时，毫米波(毫米波)频率已引起广泛关注。新产品和服务已经涌现出巨大的市场潜力，例如在超高速超高频端WLAN系统发展，60GHz的802.11ad通信系统与LTE网络技术通过LWA网络结合起来，在未来5G时代，将会给用户带来绝佳的用户体验，在E波段(71～75GHz、81～85GHz和92～95GHz)实现无线光纤接入，以及77GHz的高级辅助驾驶的防撞雷达。对于这些应用，基于CMOS工艺的毫米波器件的制造具有高集成度和低成本的吸引力；然而，器件在高频和低噪声下的线性度较差严重制约了毫米波电路的设计。混频器是收发信机中必不可少的组成部分，它总是需要足够的线性度和低的噪声来保证整个系统的性能；因此基于现代通信的发展要求，设计一款高线性度低噪声宽带的下混频器具有广泛应用前景和价值。

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，其电路图如图3所示，这种结构具有较好的增益以及端口隔离度，但是其在毫米波频段因寄生电容的影响愈发明显，使工作带宽极为有限，并且噪声、线性度等性能恶化严重，已不适合毫米波尤其是E波段的在汽车防撞雷达方面的应用；由此可见，在高级辅助驾驶甚至无人驾驶的愿景下，设计一款应用于汽车防撞雷达的高线性度大带宽低噪声低功耗的混频器具有广泛应用前景和价值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出了一种应用于汽车防撞雷达的混频器，该混频器采用变压器耦合的共源共栅的电路结构(the transformer-coupling cascodetopology，TCCT)，能够在不降低其他性能的同时，改善混频器的线性度，降低噪声，增加带宽。本发明中，采用变压器耦合将共源共栅配置的直流通路被变压器分隔开，为跨导级和开关级提供独立的偏置，使混频器可以工作在低电压下，达到跨导级偏置在不影响开关级的优化噪声偏置的情况下接近三阶跨导(gm₃)过零点，从而提高混频器的线性度和降低噪声，此外电路结构对称可以在实际版图实施时做到很好的对称这有益于混频器的隔离度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种应用于汽车防撞雷达的混频器，包括：跨导级单元1、变压器短截线耦合单元2、开关级单元3、负载级单元4和缓冲级单元5；其特征在于：

所述跨导级单元1包括NMOS管M₁、NMOS管M₂，其中，所述NMOS管M₁、NMOS管M₂源极均接地，NMOS管M₁栅极接射频信号输入正端，NMOS管M₂栅极接射频信号的负输入端，NMOS管M₁漏极接变压器前级电感L₁同名端、NMOS管M₂漏极接变压器初级电感L₁异名端；