一种高增益高输出摆幅吉尔伯特混频器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高增益高输出摆幅吉尔伯特混频器，包括尾电流源、跨导输入级、开关级和负载级；尾电流源电路给整个电路提供恒定的电流偏置，射频输入电压信号RFin+和RFin-通过跨导输入级，转换为电流信号，然后再通过开关级电路与本振信号LO+和LO-进行开关电流混频，混频后的电流信号再通过负载级转换为中频输出电压信号IFout+和IFout-。本实用新型与传统吉尔伯特混频器结构相比，本实用新型通过在负载电阻两端并联高阻抗的分流电路，将一部分直流偏置电流分流出去，降低了负载电阻的直流压降，提高了输出端的电压摆幅裕度，同时也可以提高负载电阻阻值以实现较大的转换增益。
【专利说明】一种高增益高输出摆幅吉尔伯特混频器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种吉尔伯特混频器，尤其涉及一种高增益高输出摆幅吉尔伯特 混频器电路。
【背景技术】
[0002] 吉尔伯特混频器是双平衡混频器，可以实现较好的本振到射频（L0-RF)、射频到中 频（RF-IF)和本振到中频（L0-IF)的隔离度，因此在集成电路中有着广泛的应用。但吉尔 伯特混频器的输出摆幅比较小，主要有以下两点原因：1、对于双平衡吉尔伯特结构混频器 来说，一般为了提供很好的共模抑制能力，通常加入输入跨导尾电流源，同时在输入射频管 的发射极加入简并电阻，用以改善跨导的线性度，这样从电源到地层叠的晶体管数量就较 多，从而压缩了输出电压裕度；2、射频跨导级的线性度性能往往是随着偏置电流的增加而 增加的，同时为了提高混频器的转换增益，要求负载电阻值尽可能大，大的负载和大的直流 偏置电流造成了负载上较大的直流压降，进一步压缩了输出电压裕度。 实用新型内容
[0003] 针对以上问题本实用新型提供了一种可以提高输出摆幅，同时提高转换增益、改 善线性度而又不增加功耗的吉尔伯特混频器。
[0004] 为了解决以上问题本实用新型提供了一种高增益高输出摆幅吉尔伯特混频器，其 特征在于：包括尾电流源、跨导输入级、开关级和负载级；尾电流源电路给整个电路提供恒 定的电流偏置，射频输入电压信号RFin+和RFin-通过跨导输入级，转换为电流信号，然后 再通过开关级电路与本振信号L0+和L0-进行开关电流混频，混频后的电流信号再通过负 载级转换为中频输出电压信号IFout+和IFout-。
[0005] 本实用新型与传统吉尔伯特混频器结构相比，本实用新型通过在负载电阻两端并 联高阻抗的分流电路，将一部分直流偏置电流分流出去，降低了负载电阻的直流压降，提高 了输出端的电压摆幅裕度，同时也可以提高负载电阻阻值以实现较大的转换增益。
[0006] 所述尾电流源包括锗硅双极型npn三极管Q3和电阻R3,锗硅双极型npn三极管 Q3简称npn三极管；
[0007] 跨导输入级包括作为跨导管的npn三极管Q1和Q2,以及作为发射极简并电阻的 R1和R2 ;开关级包括作为开关管的npn三极管Q4、Q5、Q6和Q7 ;
[0008] 负载级包括负载电阻R4和R5,以及组成分流电路的锗硅双极型pnp三极管Q8、 Q9、Q10、Q11和电阻R6、R7、R8、R9,锗硅双极型pnp三极管简称pnp三极管；
[0009] 电阻R3的一端与npn三极管Q3的发射极相连，另一端接地，npn三极管Q3的基极 与给尾电流源提供偏置的电压Vbias相连，Q3的集电极与电阻R1和电阻R2的一端相连；
[0010] 电阻R1的另一端与npn三极管Q1的发射极相连，电阻R2的另一端与npn三极管 Q2的发射极相连，npn三极管Q1的基极与射频差分输入信号的正端RFin+相连，npn三极 管Q1的集电极与npn三极管Q4和npn三极管Q5的发射极相连，npn三极管Q2的基极与 射频差分输入信号的负端RFin-相连，npn三极管Q2的集电极与npn三极管Q6和npn三 极管Q7的发射极相连；
[0011] npn三极管Q4和npn三极管Q7的基极与差分本振信号的正端L0+相连，npn三极 管Q5和npn三极管Q6的基极与差分本振信号的负端L0-相连，npn三极管Q4和npn三极 管Q6的集电极与电阻R4的一端以及pnp三极管Q8的集电极相连，此端即是中频输出正端 IFout+，npn三极管Q5和npn三极管Q7的集电极与电阻R5的一端以及pnp三极管Q9的 集电极相连，此端即是中频输出负端IFout-;
[0012] 电阻R4和电阻R5的另一端接电源，pnp三极管Q8的发射极与电阻R6的一端相 连，pnp三极管Q9的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R6和电阻R7的另一端接电源；
[0013] pnp三极管Q8和pnp三极管Q9的基极相连并与pnp三极管Q10的基极相连，pnp 三极管Q10的发射极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端接电源，pnp三极管Q10的集 电极与pnp三极管Q11的基极相连,并与基准电流Iref相连，pnp三极管Q11的集电极接 地，pnp三极管Q11的发射极与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接电源。
[0014] 本实用新型中的提高增益和输出幅度技术，分离出的电流来自尾电流源的偏置电 流，因此总电流不变，所以不增加功耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的电路图。
[0016] 图2为本实用新型的分流电路图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
[0018] 如图1、2所示，本实用新型提供了一种高增益高输出摆幅吉尔伯特混频器，包括 尾电流源、跨导输入级、开关级和负载级；尾电流源电路给整个电路提供恒定的电流偏置， 射频输入电压信号RFin+和RFin-通过跨导输入级，转换为电流信号，然后再通过开关级电 路与本振信号L0+和L0-进行开关电流混频，混频后的电流信号再通过负载级转换为中频 输出电压信号IFout+和IFout-。
[0019] 所述尾电流源包括锗硅双极型npn三极管Q3和电阻R3,锗硅双极型npn三极管 Q3简称npn三极管；
[0020] 跨导输入级包括作为跨导管的npn三极管Q1和Q2,以及作为发射极简并电阻的 R1和R2 ;开关级包括作为开关管的npn三极管Q4、Q5、Q6和Q7 ;
[0021] 负载级包括负载电阻R4和R5,以及组成分流电路的锗硅双极型pnp三极管Q8、 Q9、Q10、Q11和电阻R6、R7、R8、R9,锗硅双极型pnp三极管简称pnp三极管；
[0022] 电阻R3的一端与npn三极管Q3的发射极相连，另一端接地，npn三极管Q3的基极 与给尾电流源提供偏置的电压Vbias相连，Q3的集电极与电阻R1和电阻R2的一端相连；
[0023] 电阻R1的另一端与npn三极管Q1的发射极相连，电阻R2的另一端与npn三极管 Q2的发射极相连，npn三极管Q1的基极与射频差分输入信号的正端RFin+相连，npn三极 管Q1的集电极与npn三极管Q4和npn三极管Q5的发射极相连，npn三极管Q2的基极与 射频差分输入信号的负端RFin-相连，npn三极管Q2的集电极与npn三极管Q6和npn三 极管Q7的发射极相连；
[0024] npn三极管Q4和npn三极管Q7的基极与差分本振信号的正端L0+相连，npn三极 管Q5和npn三极管Q6的基极与差分本振信号的负端L0-相连，npn三极管Q4和npn三极 管Q6的集电极与电阻R4的一端以及pnp三极管Q8的集电极相连，此端即是中频输出正端 IFout+，npn三极管Q5和npn三极管Q7的集电极与电阻R5的一端以及pnp三极管Q9的 集电极相连，此端即是中频输出负端IFout-;
[0025] 电阻R4和电阻R5的另一端接电源，pnp三极管Q8的发射极与电阻R6的一端相 连，pnp三极管Q9的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R6和电阻R7的另一端接电源；
[0026] pnp三极管Q8和pnp三极管Q9的基极相连并与pnp三极管Q10的基极相连，pnp 三极管Q10的发射极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端接电源，pnp三极管Q10的集 电极与pnp三极管Q11的基极相连,并与基准电流Iref相连，pnp三极管Q11的集电极接 地，pnp三极管Q11的发射极与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接电源。
[0027] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不限制于本实用新型，对于本领 域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之 内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
【权利要求】
1. 一种高增益高输出摆幅吉尔伯特混频器，其特征在于：包括尾电流源、跨导输入级、 开关级和负载级；尾电流源电路给整个电路提供恒定的电流偏置，射频输入电压信 号RFin+和RFin-通过跨导输入级，转换为电流信号，然后再通过开关级电路与本振信号 L0+和L0-进行开关电流混频，混频后的电流信号再通过负载级转换为中频输出电压信号 IFout+ 和 IFout-。
2. 根据权利要求1所述的一种高增益高输出摆幅吉尔伯特混频器，其特征在于： 所述尾电流源包括锗硅双极型npn三极管Q3和电阻R3,锗硅双极型npn三极管Q3简 称npn三极管； 跨导输入级包括作为跨导管的npn三极管Q1和Q2,以及作为发射极简并电阻的R1和 R2 ;开关级包括作为开关管的npn三极管Q4、Q5、Q6和Q7 ; 负载级包括负载电阻R4和R5,以及组成分流电路的锗硅双极型pnp三极管Q8、Q9、 Q10、Q11和电阻R6、R7、R8、R9,锗硅双极型pnp三极管简称pnp三极管； 电阻R3的一端与npn三极管Q3的发射极相连，另一端接地，npn三极管Q3的基极与 给尾电流源提供偏置的电压Vbias相连，Q3的集电极与电阻R1和电阻R2的一端相连； 电阻R1的另一端与npn三极管Q1的发射极相连，电阻R2的另一端与npn三极管Q2的 发射极相连，npn三极管Q1的基极与射频差分输入信号的正端RFin+相连，npn三极管Q1 的集电极与npn三极管Q4和npn三极管Q5的发射极相连，npn三极管Q2的基极与射频差 分输入信号的负端RFin-相连，npn三极管Q2的集电极与npn三极管Q6和npn三极管Q7 的发射极相连； npn三极管Q4和npn三极管Q7的基极与差分本振信号的正端L0+相连，npn三极管Q5 和npn三极管Q6的基极与差分本振信号的负端L0-相连，npn三极管Q4和npn三极管Q6的 集电极与电阻R4的一端以及pnp三极管Q8的集电极相连，此端即是中频输出正端IFout+， npn三极管Q5和npn三极管Q7的集电极与电阻R5的一端以及pnp三极管Q9的集电极相 连，此端即是中频输出负端IFout-; 电阻R4和电阻R5的另一端接电源，pnp三极管Q8的发射极与电阻R6的一端相连，pnp 三极管Q9的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R6和电阻R7的另一端接电源； pnp三极管Q8和pnp三极管Q9的基极相连并与pnp三极管Q10的基极相连，pnp三 极管Q10的发射极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端接电源，pnp三极管Q10的集电 极与pnp三极管Q11的基极相连,并与基准电流Iref相连,ρηρ三极管Q11的集电极接地， pnp三极管Q11的发射极与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接电源。
【文档编号】H03D7/12GK203872136SQ201420307059
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】竺磊 申请人:中国电子科技集团公司第十四研究所