[发明专利]一种小型化宽带二倍频器

权利要求书

1.一种小型化宽带二倍频器，其特征在于，包括输入匹配网络、二倍频单元、共源输出级、输出匹配网络；

所述输入匹配网络由第一输入匹配网络电容(Cp1)、变压器(XFMR)、第一电阻(R1)、第二输入匹配网络电容(Cp2)以及差模耦合电感(DMind)组成；变压器(XFMR)初级线圈的一端接二倍频器的输入端(IN)，另一端接地，第一输入匹配网络电容(Cp1)并联在变压器(XFMR)的初级线圈上，变压器(XFMR)次级线圈的两端连接差模耦合电感(DMind)的两输入端，差模耦合电感(DMind)的另外两输出端分别连接二倍频单元中的第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的栅极；第一电阻(R1)的一端连接变压器(XFMR)次级线圈的中心抽头，另一端连接第一偏置电压(Vbias1)，第二输入匹配网络电容(Cp2)并联在变压器(XFMR)次级线圈的两端；

所述二倍频单元由第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)和第一电感(L1)组成，第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的源极接地，第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的漏极直接相连后再连接到第一电感(L1)和共源输出级电容(C1)，第一电感(L1)的另一端连接电源(VDD)；

所述共源输出级由共源输出级电容(C1)、第二电阻(R2)及第三晶体管(M3)组成，共源输出级电容(C1)一端直接连接第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的漏极，另一端连接输出匹配网络的第三晶体管(M3)的栅极，第二电阻(R2)一端连接第二偏置电压(Vbias2)，另一端连接第三晶体管(M3)的栅极；

所述输出匹配网络由第二电感(L2)与输出匹配网络电容(C2)组成，第二电感(L2)一端连接第三晶体管(M3)的漏极，另一端连接电源(VDD)，输出匹配网络电容(C2)一端直接连接第三晶体管(M3)的漏极，另一端作为二倍频器的输出端(OUT)。

2.根据权利要求1所述的小型化宽带二倍频器，其特征在于，所述输入匹配网络中的差模耦合电感(DMind)由第一耦合电感(Lg1)和第二耦合电感(Lg2)相互耦合形成；第一耦合电感(Lg1)的输入端接变压器(XFMR)次级线圈的一端，第二耦合电感(Lg2)的输入端接变压器(XFMR)次级线圈的另一端，并且耦合方式应使得同名端处于信号输入与输出两侧。

3.根据权利要求1所述的小型化宽带二倍频器，其特征在于，所述差模耦合电感(DMind)中第一耦合电感(Lg1)和第二耦合电感(Lg2)由集成电路工艺的金属线相互耦合实现，且为同一层金属的耦合结构。

4.根据权利要求1所述的小型化宽带二倍频器，其特征在于，所述输入匹配网络的输出端即差模耦合电感(DMind)的输出端直接接第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的栅极，将输入的单端基频信号转换为差分基频信号，并将所述差分基频信号传输至二倍频单元。

5.根据权利要求1所述的小型化宽带二倍频器，其特征在于，所述第一偏置电压(Vbias1)经由第一电阻(R1)连接至变压器(XFMR)次级线圈的中心抽头处，并通过差模耦合电感(DMind)直接为第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的栅极提供直流偏置，所述第一偏置电压(Vbias1)选择在相应输入信号的幅度下使输出二次谐波幅度最大时的直流电压。

6.根据权利要求1所述的小型化宽带二倍频器，其特征在于，所述变压器(XFMR)与差模耦合电感(DMind)均由集成电路工艺的金属线耦合实现，且采用集成电路工艺实现单片集成，所述变压器(XFMR)为同一层金属的相互耦合结构或多层金属的相互耦合结构。