专利名称:高频接口电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高频接口电路，其在平衡不平衡转换器的不平衡信号一侧的接地端通过一个隔直耦合电容后接地，然后把漏极或者栅极的偏置控制电压的其中一个印加到平衡不平衡转换器和隔直耦合电容的交接点处，使这个偏置控制电压通过平衡不平衡转换器的线圈直接印加到放大器的漏极或栅极上。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1.混频器集成电路可以用较少的端子来实现偏置控制以及射频传输功能，可以降低集成电路的制造成本；2.可减少电路板的面积，降低机器的制造成本。
【专利说明】高频接口电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信高频电路【技术领域】，特别是涉及高频通信机器的前端和后端电路的高频接口电路。
【背景技术】
[0002]在无线通信机器中，信号接收机需要用到低噪声放大器和降频器电路，信号发射机需要用到升频器电路。随着集成电路制造工艺技术以及设计技术革新，即使是高频无线通信，其降频器或升频器，包括本地振荡器，锁相环等功能电路多被集成到一个集成电路中。但是，比如说频率高达12GHz的Ku波段的无线通信机中，接收机的低噪声放大器以及发射机的功率放大器则多采用砷化镓等化合物半导体器件，常用的有GaAs HJ-FETjHEMT等分立器件。这些器件在通常应用时一般是源极接地，栅极上印加负的偏置电压，漏极则印加正的偏置电压以保证正常动作。而且，为了提高性能稳定性，漏极的偏置电压源的电流还需要被控制在某个一定的数值上。所以，上述降频器或升频器(统称混频器，也称MIXER)的集成电路中还常常集成了偏置电压发生及控制电路。还有，为了能够提高混频器的镜像抑制性能、降低高次谐波和本地振荡器信号漏泄、增加线性度，这些集成电路中，混频器的输入信号要求是双相差动的平衡信号。但是，由GaAs HJ-FET或HEMT器件做低噪声放大器或功率放大器则多为单相的不平衡信号。所以前述降频器集成电路的射频前端多设有平衡不平衡转换器(BALUN)，以便把单相的低噪声放大器的输出信号变换为双相差动信号，再印加到集成电路内的高频电路上。同理，前述升频器集成电路的射频后端也多设计有BALUNjEI相差动的射频信号高效率地转换为单相不平衡信号，以便驱动功率放大器。
[0003]现有的高频接口电路以接收机的前端电路为例，如图3所示，高频接口电路具有混频器集成电路1，混频器集成电路I除了包含有高频电路11外，还包含了平衡不平衡转换器10和偏置控制电路12。高频电路11采用本领域的公知技术，其内包含有混频器、本地振荡器、锁相环等。平衡不平衡转换器10的一个输入端为不平衡射频信号输入端，另一个输入端则为接地端；其两个输出端则分别输出相位差为180度的差动信号，印加到差动的高频电路11中。而偏置控制电路12则通过两个端子分别输出栅极控制电压和漏极控制电压。栅极控制电压Vg通过第一连接线122、由1/4波长器构成的第一开路截点(Open Stub)1221和由1/4波长器构成的第一电感器1222印加到低噪声放大器20的栅极，漏极控制电压Vd也通过连接线121、由1/4波长器构成的第二开路截点1211和由1/4波长器构成的第二电感器1212印加到低噪声放大器20的漏极。其中第一开路截点1221和第一电感器1212起着去除由偏置控制电路12产生的高频噪声的作用。而偏置控制电路12则通过控制栅极的负电压的大小使得漏极的偏置电压保持在一定数值的同时漏极电流稳定在某给指定的数值上。这样，低噪声放大器可以稳定的工作，让接收机得到好的性能。
[0004]但是，这个现有的电路构造决定了其集成电路需要有3个端子来完成其功能，而且电路板上需要设置的1/4波长器，电感器会占用比较大的电路板面积，造成通信机器的成本提闻。实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供了一种高频接口电路，其混频器的集成电路只要用两个端子就可实现不平衡射频信号的输入和放大器的偏置控制，可降低通信机器的成本。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]高频接口电路，包括单相射频输入端、第一隔直耦合电容、低噪声放大器、由1/4波长器构成的第一开路截点、由1/4波长器构成的第一电感器、高频电路、偏置控制电路、平衡不平衡转换器和第二隔直耦合电容；单相射频输入端连接至第一隔直耦合电容的一极，第一隔直耦合电容的另一极分别连接第一电感器的一端和低噪声放大器的栅极，低噪声放大器的源极接地，第一电感器的另一端和第一开路截点共同通过第一连接线连接至偏置控制电路的栅极偏置电压输出端；偏置控制电路的漏极偏置电压输出端通过第二连接线连接至第二隔直耦合电容的一极和平衡不平衡转换器的初级线圈的一端，第二隔直耦合电容的另一极接地，平衡不平衡转换器的初级线圈的另一端连接至低噪声放大器的漏极，平衡不平衡转换器的次级线圈的两个输出端对应连接至高频电路内的差动电路的输入端。
[0008]高频接口电路，包括功率放大器输出端、第三隔直耦合电容、功率放大器、由1/4波长器构成的第二开路截点、由1/4波长器构成的第二电感器、高频电路、偏置控制电路、平衡不平衡转换器和第二隔直耦合电容；高频电路内的差动电路的输出端对应连接至平衡不平衡转换器的初级线圈的两端，平衡不平衡转换器的次级线圈的一端和第二隔直耦合电容的一极共同通过第一连接线连接至偏置控制电路的栅极偏置电压输出端，第二隔直耦合电容的另一极接地，平衡不平衡转换器的次级线圈的另一端连接至功率放大器的栅极，功率放大器的源极接地；偏置控制电路的漏极偏置电压输出端通过第二连接线与第二电感器的一端和第二开路截点相连接，第二电感器的另一端连接至第三隔直耦合电容的一极和功率放大器的漏极，第三隔直耦合电容的另一极连接至功率放大器输出端。
[0009]采用上述方案后，本实用新型的高频接口电路，在平衡不平衡转换器的不平衡信号一侧的接地端通过一个隔直耦合电容后接地，然后把漏极或者栅极的偏置控制电压的其中一个印加到平衡不平衡转换器和隔直耦合电容的交接点处，使这个偏置控制电压通过平衡不平衡转换器的线圈直接印加到放大器的漏极或栅极上。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0011]1、混频器集成电路可以用较少的端子来实现偏置控制以及射频传输功能，可以降低集成电路的制造成本；
[0012]2、可减少电路板的面积，降低机器的制造成本。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例一的闻频接口电路；
[0014]图2为本实用新型实施例_■的闻频接口电路；
[0015]图3为现有技术的接收机前端的高频接口电路。
[0016]图中各个部件的说明
[0017]I混频器集成电路
[0018]10 平衡不平衡转换器(BALUN)
[0019]11闻频电路
[0020]12偏置控制电路
[0021]121第二连接线
[0022]122第一连接线
[0023]1211由1/4波长器构成的第二开路截点
[0024]1221由1/4波长器构成的第一开路截点
[0025]1212由1/4波长器构成的第二电感器
[0026]1222由1/4波长器构成的第一电感器
[0027]13第二隔直耦合电容
[0028]20低噪声放大器
[0029]21第一隔直I禹合电容
[0030]22单相射频输入端
[0031]30功率放大器
[0032]31第三隔直耦合电容
[0033]32功率放大器输出端。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0035]实施例一:
[0036]本实用新型实施例一中的高频接口电路为接收机前端的高频接口电路，如图1所示，包括混频器集成电路1、单相射频输入端22、第一隔直耦合电容21、低噪声放大器20、由1/4波长器构成的第一开路截点1221、由1/4波长器构成的第一电感器1222和第二隔直率禹合电容13。混频器集成电路I包括高频电路11、平衡不平衡转换器10和偏置控制电路12。高频电路11采用本领域的公知技术，其内包含有混频器、本地振荡器、锁相环等。
[0037]单相射频输入端22连接至第一隔直耦合电容21的一极，第一隔直耦合电容21的另一极分别连接第一电感器1222的一端和低噪声放大器20的栅极,低噪声放大器20的源极接地，第一电感器1222的另一端和第一开路截点1221共同通过第一连接线122连接至偏置控制电路12的栅极偏置电压输出端；偏置控制电路的漏极偏置电压输出端通过第二连接线121连接至第二隔直耦合电容13的一极和平衡不平衡转换器10的初级线圈的一端，第二隔直耦合电容13的另一极接地，平衡不平衡转换器10的初级线圈的另一端连接至低噪声放大器20的漏极，平衡不平衡转换器10的次级线圈的两个输出端对应连接至高频电路11内的差动电路的输入端。
[0038]工作时，接收机接收到的射频信号从单相射频输入端22输入，经过第一隔直耦合电容21耦合到低噪声放大器20的栅极，经过放大后，从漏极直接输入到平衡不平衡转换器10的单相输入端，高频信号经平衡不平衡转换器10的初级线圈通过第二隔直耦合电容13流入接地点，在平衡不平衡转换器10的初级线圈内形成励磁电流，平衡不平衡转换器10的次级线圈的两个输出端上便感应产生了双相差动电压，印加到高频电路11内的差动电路的输入端。同时，偏置控制电路12输出栅极偏置电压和漏极偏置电压，栅极偏置电压Vg经过第一开路截点1221除去高频噪声，经过第一电感器1222加到低噪声放大器20的栅极。因为第一电感器1222的交流阻抗很大，射频信号不会产生损失。而漏极偏置电压Vd则直接加到平衡不平衡转换器10的初级线圈的接地端。漏极偏置电压Vd的高频噪声经过第二隔直耦合电容13流到接地点，而直流的偏置电压则通过平衡不平衡转换器10的初级线圈直接印加到低噪声放大器20的漏极上，使得低噪声放大器20有正常的偏置电流从漏极流到源极。由于偏置控制电路12可以检测出漏极的偏置电流，所以偏置控制电路12会自动调整栅极的偏置电压，使得漏极偏置电流固定在某个设定值上。
[0039]因为漏极偏置电压Vd在混频器集成电路I内部直接印加在平衡不平衡转换器10的初级线圈上，本高频接口电路可以省去一条外部连接线，一个开路截点和一个电感器，整个接口电路的使用电路板面积减少，而且省去了一个外接端子而相应地减少了成本。这样，接收机的制造成本就降低了。
[0040]实施例二:
[0041]本实用新型实施例_■中的闻频接口电路为发射机后端的闻频接口电路，如图2所示，包括混频器集成电路1、功率放大器输出端32、第三隔直耦合电容31、功率放大器30、由1/4波长器构成的第二开路截点1212、由1/4波长器构成的第二电感器1211和第二隔直耦合电容13。混频器集成电路I包括高频电路11、平衡不平衡转换器10和偏置控制电路12。高频电路11采用本领域的公知技术，其内包含有混频器、本地振荡器、锁相环等。
[0042]高频电路11内的差动电路的输出端对应连接至平衡不平衡转换器10的初级线圈的两端，平衡不平衡转换器10的次级线圈的一端和第二隔直耦合电容13的一极共同通过第一连接线122连接至偏置控制电路12的栅极偏置电压输出端，第二隔直耦合电容13的另一极接地，平衡不平衡转换器10的次级线圈的另一端连接至功率放大器30的栅极，功率放大器30的源极接地；偏置控制电路12的漏极偏置电压输出端通过第二连接线121与第二电感器1211的一端和第二开路截点1212相连接，第二电感器1211的另一端连接至第三隔直耦合电容31的一极和功率放大器30的漏极，第三隔直耦合电容31的另一极连接至功率放大器输出端32。
[0043]工作时，高频电路11输出差动的双相信号分别印加到平衡不平衡转换器10的初级线圈的两端，在平衡不平衡转换器10的初级线圈中形成励磁电流，使得在平衡不平衡转换器10的次级线圈中感应出高频信号。因为平衡不平衡转换器10的次级线圈的一端是通过第二隔直耦合电容13接地的，高频的阻抗极低，于是平衡不平衡转换器10的次级线圈的另一端则产生了具有驱动功率的输出信号。此输出信号直接印加到功率放大器30的栅极，通过功率放大器30放大后，在功率放大器30的漏极产生了大功率信号，通过第三隔直耦合电容31输出到功率放大器输出端32上。同时，偏置控制电路12产生了栅极偏置电压Vg印加到第二隔直耦合电容13与平衡不平衡转换器10的次级线圈的连接点上，经过接地的第二隔直耦合电容13过滤掉高频噪声后，通过平衡不平衡转换器10的次级线圈直接印加到功率放大器30的输入端栅极上。而漏极偏置电压Vd则通过第二连接线121经过第二开路截点1212去除了偏置电压线上的噪声后，通过第二电感器1211印加到功率放大器30的漏极上，以提供功率放大器30的偏置电流。所以，功率放大器30与包含有混频器的集成电路的接口只要有一条射频传输线和一条直流连接线即可构成。
[0044]这样，与接收机能够得到的效果一样，发射机的电路板面积可以减少的同时，集成电路的偏置输出端可以节省一个，降低了发射机的制造成本。
【权利要求】
1.高频接口电路，其特征在于:包括单相射频输入端、第一隔直耦合电容、低噪声放大器、由1/4波长器构成的第一开路截点、由1/4波长器构成的第一电感器、高频电路、偏置控制电路、平衡不平衡转换器和第二隔直耦合电容；单相射频输入端连接至第一隔直耦合电容的一极，第一隔直耦合电容的另一极分别连接第一电感器的一端和低噪声放大器的栅极，低噪声放大器的源极接地，第一电感器的另一端和第一开路截点共同通过第一连接线连接至偏置控制电路的栅极偏置电压输出端；偏置控制电路的漏极偏置电压输出端通过第二连接线连接至第二隔直耦合电容的一极和平衡不平衡转换器的初级线圈的一端，第二隔直耦合电容的另一极接地，平衡不平衡转换器的初级线圈的另一端连接至低噪声放大器的漏极，平衡不平衡转换器的次级线圈的两个输出端对应连接至高频电路内的差动电路的输入端。2.高频接口电路，其特征在于:包括功率放大器输出端、第三隔直耦合电容、功率放大器、由1/4波长器构成的第二开路截点、由1/4波长器构成的第二电感器、高频电路、偏置控制电路、平衡不平衡转换器和第二隔直耦合电容；高频电路内的差动电路的输出端对应连接至平衡不平衡转换器的初级线圈的两端，平衡不平衡转换器的次级线圈的一端和第二隔直耦合电容的一极共同通过第一连接线连接至偏置控制电路的栅极偏置电压输出端，第二隔直耦合电容的另一极接地，平衡不平衡转换器的次级线圈的另一端连接至功率放大器的栅极，功率放大器的源极接地；偏置控制电路的漏极偏置电压输出端通过第二连接线与第二电感器的一端和第二开路截点相连接，第二电感器的另一端连接至第三隔直耦合电容的一极和功率放大器的漏极，第三隔直耦合电容的另一极连接至功率放大器输出端。
【文档编号】H04B1-04GK204272090SQ201420665647
【发明者】王建钦, 泽入明弘 [申请人]厦门科塔电子有限公司