本發(fā)明涉及一種上變頻器，尤其涉及一種基于跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)的上變頻器。

背景技術(shù)：

上變頻器是射頻發(fā)射鏈路中的一個核心模塊，負(fù)責(zé)將模擬基帶信號搬移至載波頻率，通常應(yīng)具備較高的線性度以防止輸出頻譜擴(kuò)散。傳統(tǒng)上變頻結(jié)構(gòu)通常用ota和反饋實(shí)現(xiàn)高線性度電壓-電流轉(zhuǎn)換，將輸入電壓直接傳遞到電阻兩端轉(zhuǎn)化成線性電流，再通過本振開關(guān)級對電流進(jìn)行頻域變換。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)從上往下分別層疊了電流源、跨導(dǎo)級、本振開關(guān)級和負(fù)載級。在近閾值電壓條件下，ota的輸出電壓必須不低于兩個過驅(qū)動電壓、閾值電壓、輸入信號擺幅之和?？紤]到ota的輸出電壓與電源電壓之間尚存在部分壓降，該結(jié)構(gòu)將很難獲得可正常工作的電壓裕度。若將尾電流源偏置在線性區(qū)以及降低信號擺幅以維持電路功能，則轉(zhuǎn)換增益和線性度將面臨嚴(yán)重的惡化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明提出一種基于跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)的上變頻器，可以工作在0.6v以下的電源電壓下并保持較高的轉(zhuǎn)換增益和線性度。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)的上變頻器，包括本振開關(guān)和跨導(dǎo)管，本振開關(guān)為rc耦合，本振開關(guān)產(chǎn)生中頻電流并對其進(jìn)行周期切換；本振信號通過電容耦合方式作用于晶體管，中頻信號通過運(yùn)放負(fù)反饋環(huán)路為晶體管提供偏置電壓；偏置電壓與晶體管柵極之間通過電阻連接，實(shí)現(xiàn)本振信號和中頻信號的隔離；電路通過在差分對兩端跨接電阻的方式實(shí)現(xiàn)輸入電壓-電流轉(zhuǎn)換。

基于跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)的上變頻器，包括第一n型金屬氧化物晶體管、第二n型金屬氧化物晶體管、第三n型金屬氧化物晶體管、第四n型金屬氧化物晶體管、第五n型金屬氧化物晶體管、第六n型金屬氧化物晶體管、第一誤差放大器、第二誤差放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一電感和第二電感。

其中，第一n型金屬氧化物晶體管的源極接地，第一n型金屬氧化物晶體管的柵極接第一偏置電壓，第一n型金屬氧化物晶體管的漏極接第一誤差放大器的負(fù)輸入端；第一誤差放大器的正輸入端接輸入中頻信號正極，第一誤差放大器的輸出端接第二電阻的負(fù)極；第二電阻的正極接第三n型金屬氧化物晶體管的柵極，第三n型金屬氧化物晶體管的源極接第一n型金屬氧化物晶體管的漏極，第三n型金屬氧化物晶體管的漏極接上混頻器輸出正極；第二電容的正端接本振信號負(fù)極，第二電容的負(fù)端接第三n型金屬氧化物晶體管的柵極；第四n型金屬氧化物晶體管的源極接第一n型金屬氧化物晶體管的漏極，第四n型金屬氧化物晶體管的漏極接上變頻器輸出負(fù)極，第四n型金屬氧化物晶體管的柵極接第三電阻的正極，第三電阻的負(fù)極接第一誤差放大器的輸出端；第三電容的正極接本振信號正極，第三電容的負(fù)極接第四n型金屬氧化物晶體管的柵極；第二n型金屬氧化物晶體管的源極接地，第二n型金屬氧化物晶體管的柵極接第一偏置電壓，第二n型金屬氧化物晶體管的漏極接第一電阻的正極，第一電阻的負(fù)極接第一n型金屬氧化物晶體管的漏極；第一電容的正極接第一n型金屬氧化物晶體管的漏極，第一電容的負(fù)極接第二n型金屬氧化物晶體管的漏極；第二誤差放大器的負(fù)輸入端接第二n型金屬氧化物晶體管的漏極，第二誤差放大器的正輸入端接輸入中頻信號的負(fù)極；第二誤差放大器的輸出端接第五電阻的負(fù)極，第五電阻的正極接第六n型金屬氧化物晶體管的柵極；第六n型金屬氧化物晶體管的源極接第二n型金屬氧化物晶體管的漏極，第六n型金屬氧化物晶體管的漏極接上變頻器輸出負(fù)極；第五電容的正極接本振信號負(fù)極，第五電容的負(fù)極接第六n型金屬氧化物晶體管的柵極；第五n型金屬氧化物晶體管的源極接第二n型金屬氧化物晶體管的漏極，第五n型金屬氧化物晶體管的漏極接上變頻器輸出正極，第五n型金屬氧化物晶體管的柵極接第四電阻的負(fù)極，第四電阻的正極接第二誤差放大器的輸出端；第四電容的正極接本振信號正極，第四電容的負(fù)極接第五n型金屬氧化物晶體管的柵極；第一電感的正極接上變頻器輸出正極，第一電感的負(fù)極接電源；第六電容的正極接上變頻器輸出正極，第六電容的負(fù)極接電源；第二電感的正極接上變頻器輸出負(fù)極，第二電感的負(fù)極接電源；第七電容的正極接上變頻器輸出負(fù)極，第七電容的負(fù)極接電源。

有益效果：本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下效果：(1)提出了跨導(dǎo)管/本振開關(guān)融合思想，解決了傳統(tǒng)線性跨導(dǎo)上變頻器在低電壓條件下無法工作的問題；(2)本振開關(guān)管的實(shí)際柵極電壓為誤差放大器的輸出電壓與本振信號的擺幅之和，因此即使誤差放大器輸出電壓受電源電壓限制，本振開關(guān)管的源極電壓仍然可以升高到電源電壓的一半左右，從而提高了尾電流源的輸出阻抗并可容納更高輸入電壓擺幅。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的基于跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)的上變頻器電路圖；

圖2是本發(fā)明輸入信號、跨導(dǎo)電阻兩端電壓以及本振管柵極電壓的時域波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示是本發(fā)明所述的基于跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)的上變頻器，將本振開關(guān)的功能和跨導(dǎo)管進(jìn)行融合，本振開關(guān)為rc耦合方式，射頻本振信號通過電容耦合至本振管柵極，而誤差放大器則通過耦合電阻動態(tài)調(diào)節(jié)本振管的偏置電壓，以保證電阻兩端的中頻電壓與輸入信號保持一致，從而使流過本振開關(guān)的電流與輸入電壓成正比。由于中頻信號和本振信號頻率相差懸殊，本振信號到ota輸出端的泄露信號可以被電阻兩端的濾波電容有效去除；而ota輸出電壓與本振信號之間有較高阻值的耦合電阻進(jìn)行隔離，避免了信號之間的干擾。

如圖1所示，基于跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)的上變頻器可工作于低電壓，包括：第一n型金屬氧化物晶體管(以下簡稱nmos管)n1、第二nmos管n2、第三nmos管n3、第四nmos管n4、第五nmos管n5、第六nmos管n6、第一誤差放大器a1、第二誤差放大器a2、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5、第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第一電感l(wèi)1、第二電感l(wèi)2。

其中，第一nmos管n1的源極接地，n1的柵極接第一偏置電壓，n1的漏極接第一誤差放大器a1的負(fù)輸入端；第一誤差放大器a1的正輸入端接輸入中頻信號正極，a1的輸出端接第二電阻r2的負(fù)極；第二電阻r2的正極接第三nmos管n3的柵極，n3的源極接n1的漏極，n3的漏極接上混頻器輸出正極；第二電容c2的正端接本振信號負(fù)極，c2的負(fù)端接n3的柵極；第四nmos管n4的源極接n1的漏極，n4的漏極接上變頻器輸出負(fù)極，n4的柵極接第三電阻r3的正極，r3的負(fù)極接a1的輸出端；第三電容c3的正極接本振信號正極，c3的負(fù)極接n4的柵極；第二nmos管n2的源極接地，n2的柵極接第一偏置電壓，n2的漏極接第一電阻r1的正極，r1的負(fù)極接n1的漏極；第一電容c1的正極接n1的漏極，c1的負(fù)極接n2的漏極；第二誤差放大器a2的負(fù)輸入端接n2的漏極，a2的正輸入端接輸入中頻信號的負(fù)極；a2的輸出端接第五電阻r5的負(fù)極，r5的正極接第六nmos管n6的柵極；第六nmos管n6的源極接n2的漏極，n6的漏極接上變頻器輸出負(fù)極；第五電容c5的正極接本振信號負(fù)極，c5的負(fù)極接n6的柵極；第五nmos管n5的源極接n2的漏極，n5的漏極接上變頻器輸出正極，n5的柵極接第四電阻r4的負(fù)極，第四電阻r4的正極接a2的輸出端；第四電容c4的正極接本振信號正極，c4的負(fù)極接n5的柵極；第一電感l(wèi)1的正極接上變頻器輸出正極，l1的負(fù)極接電源；第六電容c6的正極接上變頻器輸出正極，c6的負(fù)極接電源；第二電感l(wèi)2的正極接上變頻器輸出負(fù)極，l2的負(fù)極接電源；第七電容c7的正極接上變頻器輸出負(fù)極，c7的負(fù)極接電源。

本發(fā)明賦予本振開關(guān)管中頻跨導(dǎo)和本振開關(guān)的雙重作用，一方面通過減少晶體管層疊數(shù)目直接改善電壓裕度；另一方面由于本振開關(guān)管的實(shí)際柵極電壓為ota的輸出電壓與本振信號的擺幅之和，因此本振開關(guān)管的源極電壓可以進(jìn)一步升高，從而提高了尾電流源的輸出阻抗并可容納更高電壓擺幅，由此保證了線性度和轉(zhuǎn)換增益。

如圖2所示為本發(fā)明的跨導(dǎo)管本振開關(guān)融合結(jié)構(gòu)上變頻器的輸入信號、跨導(dǎo)電阻兩端電壓以及本振管柵極電壓的時域波形?？梢钥闯?，在負(fù)反饋環(huán)路的作用下，電阻兩端的電壓始終跟隨輸入電壓變化，確保進(jìn)入本振開關(guān)的中頻電流與輸入電壓保持線性關(guān)系。本振信號通過電容直接作用于本振開關(guān)管的柵極，而其包絡(luò)則受誤差放大器輸出電壓控制，包絡(luò)的形狀與輸入信號基本保持一致；柵極電壓的峰值可超出0.6v的電源電壓，而誤差放大器的輸出電壓不超過0.5v，尾電流管的漏極電壓始終處于0.25v以上，保證了電路中各組態(tài)均可獲得足夠電壓裕度。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。