带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路的制作方法

1.本发明涉及一种带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路。


背景技术：

2.现有的基于ppf(poly phase fliter)的正交信号发生器架构的传统三次谐波产生电路中需要加入射频放大器来提高信号驱动能力，以保证谐波频率电路能够正常工作，这就使电路产生更多的功耗，不适用与低功耗电路中。同时加入的射频放大器对于工艺，电压和温度敏感度非常高，射频电路的失配会导致四次谐波和五次谐波幅度增加，因此电路设计中需要更多的校准方式来降低失配误差。同时，传统的ppf正交信号发生器为了展宽信号带宽，通过ppf级联方式实现，这会增加ppf的插入损耗。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路解决上述提到的技术问题，具体采用如下的技术方案：
4.一种带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路，包含：
5.信号产生电路，用于产生正交差分信号；
6.三次谐波产生电路，用于连接至信号生成电路并将信号产生电路产生的正交差分信号转换成三次谐波输出信号；
7.其中，信号产生电路包含耦合器和级联巴伦；
8.耦合器将输入的射频信号转换为一对正交信号输出给级联巴伦；
9.级联巴伦将正交信号转换成正交差分信号输出给三次谐波产生电路。
10.进一步地，级联巴伦包含第一无源巴伦和第二无源巴伦；
11.耦合器将输入的射频信号转换为一对正交信号分别输出给第一无源巴伦和第二无源巴伦；
12.第一无源巴伦和第二无源巴伦分别输出正交差分信号in，ip和qn，qp至三次谐波产生电路。
13.进一步地，耦合器为兰格耦合器；
14.兰格耦合器的第一端接入输入的射频信号；
15.兰格耦合器的第二端和第三端输出一对正交信号。
16.进一步地，兰格耦合器的第四端通过第一电阻接地。
17.进一步地，第一电阻为50ω。
18.进一步地，耦合器为3db耦合器。
19.进一步地，三次谐波产生电路包含第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管和四个偏压电阻；
20.第一无源巴伦将正交差分信号in，ip分别输入至第一mos管和第二mos管的栅极；
21.第二无源巴伦将正交差分信号qn，qp分别输入至第三mos管和第四mos管的栅极；
22.第一mos管和第二mos管的源极接地；
23.第一mos管的漏极、第二mos管的漏极、第三mos管的源极和第四mos管的源极相互连接；
24.偏置电压vb_ip，vb_in，vb_qn和vb_qp分别通过一个偏压电阻连接至第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管的栅极。
25.进一步地，偏置电压vb_ip，vb_in，vb_qn和vb_qp由高精度dac产生。
26.进一步地，信号产生电路还包含四个电容；
27.第一无源巴伦将正交差分信号in，ip分别通过一个电容输入至第一mos管和第二mos管的栅极；
28.第二无源巴伦将正交差分信号qn，qp分别分别通过一个电容输入至第三mos管和第四mos管的栅极。
29.进一步地，电容为0.2pf。
30.本发明的有益之处在于所提出的带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路，采用耦合器和巴伦的架构，能够降低工艺敏感性，同时巴伦输出的感性阻抗和三次谐波频率产生电路的输入容性阻抗可以进行阻抗匹配，以此来产生较高的电压摆幅，而不需要增加射频驱动电路。
31.本发明的有益之处还在于所提出的带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路，兰格耦合器产生的正交信号具备高带宽，低插入损耗以及端口匹配特性。
附图说明
32.图1是本发明的一种带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路的示意图；
33.图2是校准前后的三次谐波产生电路的输出功率的对比示意图。
具体实施方式
34.以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
35.如图1所示为本技术的一种带高次谐波抑制的三次谐波频率产生电路，包含：信号产生电路和三次谐波产生电路。信号产生电路连接至三次谐波产生电路。
36.信号产生电路用于产生正交差分信号。三次谐波产生电路将信号产生电路产生的正交差分信号转换成三次谐波输出信号。其中，信号产生电路包含耦合器和级联巴伦。耦合器将输入的射频信号vin(f0)转换为一对正交信号输出给级联巴伦。级联巴伦将正交信号转换成正交差分信号输出给三次谐波产生电路。
37.具体而言，级联巴伦包含第一无源巴伦baluni和第二无源巴伦balunq。耦合器将输入的射频信号vin(f0)转换为一对正交信号分别输出给第一无源巴伦baluni和第二无源巴伦balunq。
38.第一无源巴伦baluni和第二无源巴伦balunq分别输出正交差分信号in，ip和qn，qp至三次谐波产生电路。
39.在本技术中，耦合器为兰格耦合器(lange coupler)。兰格耦合器的第一端接入输入的射频信号vin(f0)。兰格耦合器的第二端和第三端输出一对正交信号。兰格耦合器的第四端通过第一电阻接地。具体地，第一电阻为50ω。耦合器为3db兰格耦合器。
40.作为一种优选的实施方式，三次谐波产生电路包含第一mos管mn1、第二mos管mn2、第三mos管mn3和第四mos管mn4和四个偏压电阻rb。
41.第一无源巴伦baluni将正交差分信号in，ip分别输入至第一mos管mn1和第二mos管mn2的栅极。第二无源巴伦balunq将正交差分信号qn，qp分别输入至第三mos管mn3和第四mos管mn4的栅极。第一mos管mn1和第二mos管mn2的源极接地。第一mos管mn1的漏极、第二mos管mn2的漏极、第三mos管mn3的源极和第四mos管mn4的源极相互连接。偏置电压vb_ip，vb_in，vb_qn和vb_qp分别通过一个偏压电阻rb连接至第一mos管mn1、第二mos管mn2、第三mos管mn3和第四mos管mn4的栅极。第三mos管mn3和第四mos管mn4的漏极输出电压vout(3f0)为三次谐波输出信号。
42.本技术中，偏置电压vb_ip，vb_in，vb_qn和vb_qp由高精度dac产生，具有较高的校准精度，调整正交差分信号失配带来的误差，从而提高三次谐波频率产生电路的谐波抑制能力。如图2所示，虚线为校准前谐波电路输出功率，实线为校准后谐波电路输出功率。校准后谐波电路的三次谐波更加平坦，二次，四次以及五次谐波相对于校准前降低了。
43.在本技术中，偏压电阻rb为5kω。
44.作为一种优选的实施方式，信号产生电路还包含四个电容c。第一无源巴伦baluni将正交差分信号in，ip分别通过一个电容c输入至第一mos管mn1和第二mos管mn2的栅极。第二无源巴伦balunq将正交差分信号qn，qp分别分别通过一个电容c输入至第三mos管mn3和第四mos管mn4的栅极。优选地，电容为0.2pf。
45.本技术中使用兰格耦合器作为正交信号发生器，具有高带宽，低插入损耗的优点。输入输出匹配至50欧姆。同时只需要单端射频输入信号，兰格耦合器以及巴伦采用工艺顶层金属设计，具有非常低的工艺敏感度，能够提高正交信号的精度。同时巴伦输出的感性阻抗和三次谐波频率产生电路的输入容性阻抗可以进行阻抗匹配，以此来产生较高的电压摆幅，而不需要增加射频驱动电路。
46.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。