一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特混頻器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特混頻器，包括尾電流源、跨導(dǎo)輸入級(jí)、開(kāi)關(guān)級(jí)和負(fù)載級(jí)；尾電流源電路給整個(gè)電路提供恒定的電流偏置，射頻輸入電壓信號(hào)RFin+和RFin-通過(guò)跨導(dǎo)輸入級(jí)，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，然后再通過(guò)開(kāi)關(guān)級(jí)電路與本振信號(hào)LO+和LO-進(jìn)行開(kāi)關(guān)電流混頻，混頻后的電流信號(hào)再通過(guò)負(fù)載級(jí)轉(zhuǎn)換為中頻輸出電壓信號(hào)IFout+和IFout-。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)吉爾伯特混頻器結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型通過(guò)在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)高阻抗的分流電路，將一部分直流偏置電流分流出去，降低了負(fù)載電阻的直流壓降，提高了輸出端的電壓擺幅裕度，同時(shí)也可以提高負(fù)載電阻阻值以實(shí)現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)換增益。
【專利說(shuō)明】一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特混頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種吉爾伯特混頻器，尤其涉及一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特 混頻器電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 吉爾伯特混頻器是雙平衡混頻器，可以實(shí)現(xiàn)較好的本振到射頻（L0-RF)、射頻到中 頻（RF-IF)和本振到中頻（L0-IF)的隔離度，因此在集成電路中有著廣泛的應(yīng)用。但吉爾 伯特混頻器的輸出擺幅比較小，主要有以下兩點(diǎn)原因：1、對(duì)于雙平衡吉爾伯特結(jié)構(gòu)混頻器 來(lái)說(shuō)，一般為了提供很好的共模抑制能力，通常加入輸入跨導(dǎo)尾電流源，同時(shí)在輸入射頻管 的發(fā)射極加入簡(jiǎn)并電阻，用以改善跨導(dǎo)的線性度，這樣從電源到地層疊的晶體管數(shù)量就較 多，從而壓縮了輸出電壓裕度；2、射頻跨導(dǎo)級(jí)的線性度性能往往是隨著偏置電流的增加而 增加的，同時(shí)為了提高混頻器的轉(zhuǎn)換增益，要求負(fù)載電阻值盡可能大，大的負(fù)載和大的直流 偏置電流造成了負(fù)載上較大的直流壓降，進(jìn)一步壓縮了輸出電壓裕度。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 針對(duì)以上問(wèn)題本實(shí)用新型提供了一種可以提高輸出擺幅，同時(shí)提高轉(zhuǎn)換增益、改 善線性度而又不增加功耗的吉爾伯特混頻器。
[0004] 為了解決以上問(wèn)題本實(shí)用新型提供了一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特混頻器，其 特征在于：包括尾電流源、跨導(dǎo)輸入級(jí)、開(kāi)關(guān)級(jí)和負(fù)載級(jí)；尾電流源電路給整個(gè)電路提供恒 定的電流偏置，射頻輸入電壓信號(hào)RFin+和RFin-通過(guò)跨導(dǎo)輸入級(jí)，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，然后 再通過(guò)開(kāi)關(guān)級(jí)電路與本振信號(hào)L0+和L0-進(jìn)行開(kāi)關(guān)電流混頻，混頻后的電流信號(hào)再通過(guò)負(fù) 載級(jí)轉(zhuǎn)換為中頻輸出電壓信號(hào)IFout+和IFout-。
[0005] 本實(shí)用新型與傳統(tǒng)吉爾伯特混頻器結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型通過(guò)在負(fù)載電阻兩端并 聯(lián)高阻抗的分流電路，將一部分直流偏置電流分流出去，降低了負(fù)載電阻的直流壓降，提高 了輸出端的電壓擺幅裕度，同時(shí)也可以提高負(fù)載電阻阻值以實(shí)現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)換增益。
[0006] 所述尾電流源包括鍺硅雙極型npn三極管Q3和電阻R3,鍺硅雙極型npn三極管 Q3簡(jiǎn)稱npn三極管；
[0007] 跨導(dǎo)輸入級(jí)包括作為跨導(dǎo)管的npn三極管Q1和Q2,以及作為發(fā)射極簡(jiǎn)并電阻的 R1和R2 ;開(kāi)關(guān)級(jí)包括作為開(kāi)關(guān)管的npn三極管Q4、Q5、Q6和Q7 ;
[0008] 負(fù)載級(jí)包括負(fù)載電阻R4和R5,以及組成分流電路的鍺硅雙極型pnp三極管Q8、 Q9、Q10、Q11和電阻R6、R7、R8、R9,鍺硅雙極型pnp三極管簡(jiǎn)稱pnp三極管；
[0009] 電阻R3的一端與npn三極管Q3的發(fā)射極相連，另一端接地，npn三極管Q3的基極 與給尾電流源提供偏置的電壓Vbias相連，Q3的集電極與電阻R1和電阻R2的一端相連；
[0010] 電阻R1的另一端與npn三極管Q1的發(fā)射極相連，電阻R2的另一端與npn三極管 Q2的發(fā)射極相連，npn三極管Q1的基極與射頻差分輸入信號(hào)的正端RFin+相連，npn三極 管Q1的集電極與npn三極管Q4和npn三極管Q5的發(fā)射極相連，npn三極管Q2的基極與 射頻差分輸入信號(hào)的負(fù)端RFin-相連，npn三極管Q2的集電極與npn三極管Q6和npn三 極管Q7的發(fā)射極相連；
[0011] npn三極管Q4和npn三極管Q7的基極與差分本振信號(hào)的正端L0+相連，npn三極 管Q5和npn三極管Q6的基極與差分本振信號(hào)的負(fù)端L0-相連，npn三極管Q4和npn三極 管Q6的集電極與電阻R4的一端以及pnp三極管Q8的集電極相連，此端即是中頻輸出正端 IFout+，npn三極管Q5和npn三極管Q7的集電極與電阻R5的一端以及pnp三極管Q9的 集電極相連，此端即是中頻輸出負(fù)端IFout-;
[0012] 電阻R4和電阻R5的另一端接電源，pnp三極管Q8的發(fā)射極與電阻R6的一端相 連，pnp三極管Q9的發(fā)射極與電阻R7的一端相連，電阻R6和電阻R7的另一端接電源；
[0013] pnp三極管Q8和pnp三極管Q9的基極相連并與pnp三極管Q10的基極相連，pnp 三極管Q10的發(fā)射極與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端接電源，pnp三極管Q10的集 電極與pnp三極管Q11的基極相連,并與基準(zhǔn)電流Iref相連，pnp三極管Q11的集電極接 地，pnp三極管Q11的發(fā)射極與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端接電源。
[0014] 本實(shí)用新型中的提高增益和輸出幅度技術(shù)，分離出的電流來(lái)自尾電流源的偏置電 流，因此總電流不變，所以不增加功耗。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型的電路圖。
[0016] 圖2為本實(shí)用新型的分流電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0018] 如圖1、2所示，本實(shí)用新型提供了一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特混頻器，包括 尾電流源、跨導(dǎo)輸入級(jí)、開(kāi)關(guān)級(jí)和負(fù)載級(jí)；尾電流源電路給整個(gè)電路提供恒定的電流偏置， 射頻輸入電壓信號(hào)RFin+和RFin-通過(guò)跨導(dǎo)輸入級(jí)，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，然后再通過(guò)開(kāi)關(guān)級(jí)電 路與本振信號(hào)L0+和L0-進(jìn)行開(kāi)關(guān)電流混頻，混頻后的電流信號(hào)再通過(guò)負(fù)載級(jí)轉(zhuǎn)換為中頻 輸出電壓信號(hào)IFout+和IFout-。
[0019] 所述尾電流源包括鍺硅雙極型npn三極管Q3和電阻R3,鍺硅雙極型npn三極管 Q3簡(jiǎn)稱npn三極管；
[0020] 跨導(dǎo)輸入級(jí)包括作為跨導(dǎo)管的npn三極管Q1和Q2,以及作為發(fā)射極簡(jiǎn)并電阻的 R1和R2 ;開(kāi)關(guān)級(jí)包括作為開(kāi)關(guān)管的npn三極管Q4、Q5、Q6和Q7 ;
[0021] 負(fù)載級(jí)包括負(fù)載電阻R4和R5,以及組成分流電路的鍺硅雙極型pnp三極管Q8、 Q9、Q10、Q11和電阻R6、R7、R8、R9,鍺硅雙極型pnp三極管簡(jiǎn)稱pnp三極管；
[0022] 電阻R3的一端與npn三極管Q3的發(fā)射極相連，另一端接地，npn三極管Q3的基極 與給尾電流源提供偏置的電壓Vbias相連，Q3的集電極與電阻R1和電阻R2的一端相連；
[0023] 電阻R1的另一端與npn三極管Q1的發(fā)射極相連，電阻R2的另一端與npn三極管 Q2的發(fā)射極相連，npn三極管Q1的基極與射頻差分輸入信號(hào)的正端RFin+相連，npn三極 管Q1的集電極與npn三極管Q4和npn三極管Q5的發(fā)射極相連，npn三極管Q2的基極與 射頻差分輸入信號(hào)的負(fù)端RFin-相連，npn三極管Q2的集電極與npn三極管Q6和npn三 極管Q7的發(fā)射極相連；
[0024] npn三極管Q4和npn三極管Q7的基極與差分本振信號(hào)的正端L0+相連，npn三極 管Q5和npn三極管Q6的基極與差分本振信號(hào)的負(fù)端L0-相連，npn三極管Q4和npn三極 管Q6的集電極與電阻R4的一端以及pnp三極管Q8的集電極相連，此端即是中頻輸出正端 IFout+，npn三極管Q5和npn三極管Q7的集電極與電阻R5的一端以及pnp三極管Q9的 集電極相連，此端即是中頻輸出負(fù)端IFout-;
[0025] 電阻R4和電阻R5的另一端接電源，pnp三極管Q8的發(fā)射極與電阻R6的一端相 連，pnp三極管Q9的發(fā)射極與電阻R7的一端相連，電阻R6和電阻R7的另一端接電源；
[0026] pnp三極管Q8和pnp三極管Q9的基極相連并與pnp三極管Q10的基極相連，pnp 三極管Q10的發(fā)射極與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端接電源，pnp三極管Q10的集 電極與pnp三極管Q11的基極相連,并與基準(zhǔn)電流Iref相連，pnp三極管Q11的集電極接 地，pnp三極管Q11的發(fā)射極與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端接電源。
[0027] 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不限制于本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之 內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特混頻器，其特征在于：包括尾電流源、跨導(dǎo)輸入級(jí)、 開(kāi)關(guān)級(jí)和負(fù)載級(jí)；尾電流源電路給整個(gè)電路提供恒定的電流偏置，射頻輸入電壓信 號(hào)RFin+和RFin-通過(guò)跨導(dǎo)輸入級(jí)，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，然后再通過(guò)開(kāi)關(guān)級(jí)電路與本振信號(hào) L0+和L0-進(jìn)行開(kāi)關(guān)電流混頻，混頻后的電流信號(hào)再通過(guò)負(fù)載級(jí)轉(zhuǎn)換為中頻輸出電壓信號(hào) IFout+ 和 IFout-。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高增益高輸出擺幅吉爾伯特混頻器，其特征在于： 所述尾電流源包括鍺硅雙極型npn三極管Q3和電阻R3,鍺硅雙極型npn三極管Q3簡(jiǎn) 稱npn三極管； 跨導(dǎo)輸入級(jí)包括作為跨導(dǎo)管的npn三極管Q1和Q2,以及作為發(fā)射極簡(jiǎn)并電阻的R1和 R2 ;開(kāi)關(guān)級(jí)包括作為開(kāi)關(guān)管的npn三極管Q4、Q5、Q6和Q7 ; 負(fù)載級(jí)包括負(fù)載電阻R4和R5,以及組成分流電路的鍺硅雙極型pnp三極管Q8、Q9、 Q10、Q11和電阻R6、R7、R8、R9,鍺硅雙極型pnp三極管簡(jiǎn)稱pnp三極管； 電阻R3的一端與npn三極管Q3的發(fā)射極相連，另一端接地，npn三極管Q3的基極與 給尾電流源提供偏置的電壓Vbias相連，Q3的集電極與電阻R1和電阻R2的一端相連； 電阻R1的另一端與npn三極管Q1的發(fā)射極相連，電阻R2的另一端與npn三極管Q2的 發(fā)射極相連，npn三極管Q1的基極與射頻差分輸入信號(hào)的正端RFin+相連，npn三極管Q1 的集電極與npn三極管Q4和npn三極管Q5的發(fā)射極相連，npn三極管Q2的基極與射頻差 分輸入信號(hào)的負(fù)端RFin-相連，npn三極管Q2的集電極與npn三極管Q6和npn三極管Q7 的發(fā)射極相連； npn三極管Q4和npn三極管Q7的基極與差分本振信號(hào)的正端L0+相連，npn三極管Q5 和npn三極管Q6的基極與差分本振信號(hào)的負(fù)端L0-相連，npn三極管Q4和npn三極管Q6的 集電極與電阻R4的一端以及pnp三極管Q8的集電極相連，此端即是中頻輸出正端IFout+， npn三極管Q5和npn三極管Q7的集電極與電阻R5的一端以及pnp三極管Q9的集電極相 連，此端即是中頻輸出負(fù)端IFout-; 電阻R4和電阻R5的另一端接電源，pnp三極管Q8的發(fā)射極與電阻R6的一端相連，pnp 三極管Q9的發(fā)射極與電阻R7的一端相連，電阻R6和電阻R7的另一端接電源； pnp三極管Q8和pnp三極管Q9的基極相連并與pnp三極管Q10的基極相連，pnp三 極管Q10的發(fā)射極與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端接電源，pnp三極管Q10的集電 極與pnp三極管Q11的基極相連,并與基準(zhǔn)電流Iref相連,ρηρ三極管Q11的集電極接地， pnp三極管Q11的發(fā)射極與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端接電源。
【文檔編號(hào)】H03D7/12GK203872136SQ201420307059
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】竺磊 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十四研究所