專利名稱：混頻器電路、集成電路以及射頻通信單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混頻器電路、集成電路裝置以及包含該混頻器電路和/或集成電路的一射頻通信單元，本發(fā)明尤其應(yīng)用于，但不限于一集成的、線性的、少電感的混頻器電路中。
背景技術(shù)：
在射頻(Radio Frequency,以下簡(jiǎn)稱為RF)通信接收器領(lǐng)域，接收器前端 (front-end)電路的主要任務(wù)是處理天線接收的信號(hào)，以使后續(xù)接收器電路(舉例而言，解調(diào)(demodulation)電路)對(duì)天線接收的信號(hào)的處理更容易，其中天線耦接至接收器前端電路。一般地，此類前端電路包含低噪聲放大器(Low Noise Amplifier，以下簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)NA)電路，用于放大已接收RF信號(hào)，以及混頻器電路用于執(zhí)行頻率變換，將已放大RF信號(hào)變換為低頻率的中頻或者基帶信號(hào)。然后，可對(duì)中頻/基帶信號(hào)濾波，以去除干擾(interfering) 信號(hào)等。因?yàn)榛祛l器電路輸出的中頻或基帶信號(hào)的頻率一般遠(yuǎn)低于已接收RF信號(hào)的載波 (carrier)頻率(fKF)，故接收鏈內(nèi)的混頻器電路以后的所有級(jí)，均運(yùn)作于低頻或者基帶頻率。此外，由于混頻器電路之前的LNA電路或者混頻器電路自身(若使用有源(active)混頻器)提供的放大，混頻器電路之后的信號(hào)電平(level)大于已接收RF信號(hào)的信號(hào)電平。 因此，此低頻率/高信號(hào)電平特性允許使用多種電路技術(shù)來(lái)實(shí)施接收鏈內(nèi)前端電路之后的各級(jí)。然而，由于已接收RF信號(hào)的高工作頻率與低信號(hào)電平，僅僅少數(shù)電路技術(shù)可成功地實(shí)施于包含LNA電路與混頻器電路的前端電路中。LNA提供的放大作用增大了混頻器電路/裝置的輸入端的信號(hào)電平，以及因此降低了其抗噪聲要求。然而，眾所周知，完全整合的LNA選擇性較差。其結(jié)果是，LNA不僅放大需要的信號(hào)成分，而且放大不需要的信號(hào)成分， 其中所述不需要的信號(hào)成分的頻率接近于需要信號(hào)成分的頻率。因此，LNA增益越高，對(duì)混頻器電路線性(linearity)的要求越具有挑戰(zhàn)性。由于接收器前端的混頻器經(jīng)常于三階截止點(diǎn)(third order intercept point,以下簡(jiǎn)稱為IP3)指標(biāo)遇到瓶頸(bottleneck)，因此， 除二階截止點(diǎn)(second order intercept point, IP2)外，IP3也為混頻器電路的關(guān)鍵線性尺度之一。請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的吉爾伯特正交混頻器(Gi lbert quadrature mixer) 100形式的混頻器電路拓?fù)?topology)的示意圖。吉爾伯特正交混頻器100包含一對(duì)吉爾伯特單元混頻器(Gilbert cell mixer) 110與120。每個(gè)吉爾伯特單元混頻器110、 120的輸入級(jí)分別包含一跨導(dǎo)(transconductance)級(jí)115與125，用于將例如來(lái)自一前置 (preceding) LNA或?yàn)V波器的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)電流。然后，所述信號(hào)電流被一組四晶體管130斬波(chopped)，該四晶體管130將信號(hào)電流的頻率下轉(zhuǎn)換(down-convert)為所需的中頻或基帶頻率。吉爾伯特正交混頻器100的輸出以電流形式且一般地通過(guò)電阻/電容 (Resistor/Capacitor,以下簡(jiǎn)稱為RC)負(fù)載(未示出)轉(zhuǎn)換為電壓，RC負(fù)載也運(yùn)作為低通濾波器(low-pass filter)。此種現(xiàn)有技術(shù)的混頻器設(shè)計(jì)存在兩個(gè)較大限制。首先，混頻器的線性度主要由輸入跨導(dǎo)級(jí)115與125限制；其次，輸出中存在晶體管130產(chǎn)生的閃爍噪聲(flicker noise)。 對(duì)于第一個(gè)限制，適應(yīng)于手提式裝置(例如，移動(dòng)電話聽(tīng)筒等)的電流消耗的好的混頻器設(shè)計(jì)，要求輸入?yún)⒖糏P3值小于大約OdBV。使用輸入跨導(dǎo)級(jí)達(dá)不到這種嚴(yán)格的要求。對(duì)于上述指出的第二個(gè)限制，由于雙極型晶體管(bipolar transistor)的閃爍噪聲明顯小于金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors,以下簡(jiǎn)稱為M0SFET)的閃爍噪聲，故此限制對(duì)于雙極型晶體管實(shí)施而言并不顯著。然而，對(duì)于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide kmiconductor，以下簡(jiǎn)稱為CMOS)， 輸出中閃爍噪聲的存在是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。從閃爍噪聲方面考慮，雙極型晶體管可能更適合于實(shí)施混頻器電路，然而，高性能的雙極型晶體管于其制造期間需要昂貴的處理步驟。因此，對(duì)于成本敏感的實(shí)施(例如，RF 通信接收器的前端電路內(nèi)的實(shí)施)，如此高性能的雙極型晶體管的制造過(guò)于昂貴。低成本的 CMOS制程可用于生產(chǎn)較低性能的雙極型晶體管。然而，此種較低性能的雙極型晶體管無(wú)法運(yùn)作于現(xiàn)代RF通信接收器要求的千兆赫(Gigahertz)頻率。由于CMOS晶體管(例如，M0SFET)的閃爍噪聲與流入晶體管的漏極偏置電流 (drain bias current)成比例，因此為了克服吉爾伯特單元混頻器中的CMOS應(yīng)用的閃爍噪聲問(wèn)題，一種現(xiàn)有的方法為抑制流入開(kāi)關(guān)晶體管的直流電流(Direct Current，以下簡(jiǎn)稱為DC)。圖2為現(xiàn)有的無(wú)源(passive)吉爾伯特型混頻器200的示意圖。其中，耦合電容 (coupling capacitors)洸0與開(kāi)關(guān)晶體管230串聯(lián)，混頻器的輸出端(output port)止于跨阻抗放大器(transimpedance amplifier) 240與250，該跨阻抗放大器240與250運(yùn)作為低通濾波器。以此方式，耦合電容260保證無(wú)DC偏置電流流入開(kāi)關(guān)晶體管230，從而顯著降低混頻器輸出端的閃爍噪聲的存在?？缱杩狗糯笃饔糜趯㈤_(kāi)關(guān)晶體管230的源極/漏極電勢(shì)(source/drain potential)保持在一已知電勢(shì)。然而，由于此混頻器設(shè)計(jì)仍然包含輸入跨導(dǎo)級(jí)210、220，因此，奇次諧波失真(odd-order distortion)問(wèn)題與較差線性問(wèn)題仍然存在。為克服如圖1所示的典型吉爾伯特單元混頻器設(shè)計(jì)的閃爍噪聲問(wèn)題，圖3為現(xiàn)有技術(shù)的另一方法的混頻器電路300的示意圖。圖3的混頻器電路300包含有源的兩倍本振-本振OL0-L0)混頻器，其中開(kāi)關(guān)340直接連接至輸入跨導(dǎo)級(jí)310，且開(kāi)關(guān)340的頻率鎖定為兩倍于輸出晶體管330需要的LO頻率。以此方式，輸出晶體管330的閃爍噪聲不會(huì)存在于混頻器電路的輸出。相反的，開(kāi)關(guān)340的閃爍噪聲確實(shí)存在于輸出中，但作為可被抑制的普通模式(common mode)噪聲而存在。然而，混頻器電路300仍然包含輸入跨導(dǎo)級(jí)310， 因此奇次諧波失真問(wèn)題與較差線性問(wèn)題仍然存在。圖4為現(xiàn)有技術(shù)中又一實(shí)施例的混頻器電路400的示意圖。對(duì)于圖1-3中所示的每一已知混頻器電路，奇次諧波失真且特別是IP3主要受到輸入跨導(dǎo)級(jí)的限制。在圖4的混頻器電路400中無(wú)輸入跨導(dǎo)級(jí)，代替為通過(guò)電容410將開(kāi)關(guān)晶體管直接連接于作為前置 LNA的負(fù)載的電感電容(inductor-capacitor，以下簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)C)槽(tank) 420。重要的是，電容410為L(zhǎng)C槽420的組成部分(constituent part)，而不僅僅用作耦合電容。以此方式， 其阻抗(impedance)與振幅(magnitude)均相對(duì)較大而且可于互相正交的I通道與Q通道之間提供一些隔離(isolation)。為降低跨阻抗放大器440的噪聲較低，需要所述隔離。此外，并聯(lián)共振(parallel resonance)以等于LC槽420的品質(zhì)因數(shù)(quality factor)的倍數(shù)放大來(lái)自LNA的信號(hào)電流。與圖1-3的混頻器電路相較，由于混頻器電路400的輸入級(jí)僅包含無(wú)源成分，因此其線性僅受開(kāi)關(guān)晶體管430與跨阻抗放大器的限制，故混頻器電路400 的線性得以提高。圖4的混頻器電路400的問(wèn)題為L(zhǎng)C槽420要求包含一電感。在半導(dǎo)體制造制程中，包含電感等器件的模擬電路并不與數(shù)字電路以相同方式進(jìn)行規(guī)模改進(jìn)(scale with improvements)。因此，電感等模擬器件的存在，對(duì)于集成電路裝置降低電路大小、封裝 (footprint)等能力而言是相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了試圖減輕、緩和或消除上述現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)缺陷，或者缺陷的任意組合，本發(fā)明提供一種放大器電路、集成電路以及包含該放大器電路的射頻通信單元。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種混頻器電路，包含輸入級(jí)與頻率轉(zhuǎn)換級(jí)。輸入級(jí)將在該混頻器電路的輸入接收到的一輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一電流信號(hào)。頻率轉(zhuǎn)換級(jí)用于將該至少一電流信號(hào)的一信號(hào)成分自一輸入頻率轉(zhuǎn)換為一輸出頻率。其中輸入級(jí)包含至少一電阻，連接于混頻器電路的輸入與所述頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的至少一開(kāi)關(guān)元件之間，且所述至少一開(kāi)關(guān)元件與至少一電阻配置為使得所述至少一開(kāi)關(guān)元件包含一打開(kāi)電阻，該打開(kāi)電阻的電阻率小于與其連接的該至少一電阻的電阻率的一半。在這種方式下，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混頻器電路配置能夠使無(wú)電感混頻器電路得以實(shí)現(xiàn)，該無(wú)電感的混頻器電路具有良好的線性度，以及在相鄰電路(例如前置LNA電路) 的接口提供低而良好的預(yù)設(shè)阻抗。其結(jié)果是，將此種混頻器電路整合至作為大型片上系統(tǒng)的一部分(例如一集成片上RF接收器前端)的集成電路裝置中的操作，可實(shí)現(xiàn)不使用電感或類似器件且不影響系統(tǒng)整合規(guī)模(scalability)。此外，不需要有源輸入跨導(dǎo)級(jí)意味著通常在現(xiàn)有技術(shù)的混頻器電路的輸入跨導(dǎo)級(jí)消耗的功率可以在系統(tǒng)內(nèi)的其他子方塊中得以重新分配，例如，于RF接收器前端系統(tǒng)內(nèi)的一前置LNA或一基帶跨阻抗放大器。因此，包含此混頻器電路的更低功率的整合系統(tǒng)電路是可實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述輸入級(jí)可用于在該混頻器電路的該輸入接收一差分輸入電壓信號(hào)，且用于將接收的該差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一差分電流信號(hào)。此外， 上述頻率轉(zhuǎn)換級(jí)可包含至少一頻率轉(zhuǎn)換電路，該至少一頻率轉(zhuǎn)換電路的每一者包含兩對(duì)交叉耦合開(kāi)關(guān)元件，該至少一頻率轉(zhuǎn)換電路用于自該輸入級(jí)接收該至少一差分電流信號(hào)且用于將該至少一差分電流信號(hào)的一信號(hào)成分自該輸入頻率轉(zhuǎn)換為該輸出頻率。在此方式下， 該混頻器電路可包含一差分混頻器電路。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述輸入級(jí)的至少一電阻可包含一 RC(電阻電容)網(wǎng)絡(luò)，該RC網(wǎng)絡(luò)用于于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的一開(kāi)關(guān)頻率的一奇次諧波處提供一傳輸零點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，該RC網(wǎng)絡(luò)可包含一雙T(Twin-T)RC網(wǎng)絡(luò)電路。依據(jù)本發(fā)明的另一可選特性，上述輸入級(jí)的該至少一電阻還可包含多個(gè)級(jí)聯(lián)的電阻電容網(wǎng)絡(luò)，用于于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的一開(kāi)關(guān)頻率的多個(gè)奇次諧波處提供傳輸零點(diǎn)。在此方式下，接收到的該輸入信號(hào)該的多個(gè)奇次諧波處的不需要的信號(hào)成分可以藉由該傳輸零點(diǎn)得到攔截。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述輸入級(jí)還可包含與該至少一電阻串聯(lián)的至少一耦合電容。在此方式下，該至少一耦合電容可使混頻器電路的運(yùn)作電壓以及一前端系統(tǒng)子區(qū)塊，例如一 LNA電路的設(shè)置具有更好的靈活性。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述頻率轉(zhuǎn)換級(jí)可包含至少一吉爾伯特單元混頻器電路。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述頻率轉(zhuǎn)換級(jí)可包含一同相頻率轉(zhuǎn)換電路與一正交頻率轉(zhuǎn)換電路。此外，該輸入級(jí)可用于于該混頻器電路的該輸入接收該差分輸入電壓信號(hào)， 且用于將接收到的該差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于該同相頻率轉(zhuǎn)換電路的第一差分電流信號(hào)與用于該正交頻率轉(zhuǎn)換電路的第二差分電流信號(hào)。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述混頻器電路可包含多個(gè)輸入，用于從多個(gè)信號(hào)通道接收多個(gè)輸入電壓信號(hào)，每個(gè)該輸入可選地耦接至一輸入級(jí)，該輸入級(jí)用于將從各輸入接收到的該輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一電流信號(hào)。一頻率轉(zhuǎn)換級(jí)可用于將該各個(gè)電流信號(hào)的信號(hào)成分自一輸入頻率轉(zhuǎn)換為一輸出頻率。該混頻器電路還可用于在上述多個(gè)頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的多個(gè)輸出的一跨導(dǎo)倒數(shù)虛擬地處將該多個(gè)信號(hào)通道進(jìn)行重組。在此方式下，上述多個(gè)前置 LNA電路及其各自的混頻器電路輸入之間的物理互連可以較短，從而產(chǎn)生很小的寄生電容， 以及降低噪聲選取而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。其結(jié)果是，與傳統(tǒng)的通道重組的方法相比，這樣的設(shè)置明顯地更加有益于無(wú)電感接收器的設(shè)計(jì)。通過(guò)在頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的輸出的跨阻抗虛擬地處重組通道，被重組的信號(hào)包含更低的中頻或基頻。如此，該信號(hào)可經(jīng)過(guò)更遠(yuǎn)距離，而且僅有較小性能下降的風(fēng)險(xiǎn)。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述輸入級(jí)可包含至少一中間開(kāi)關(guān)元件，連接在該輸入級(jí)的該至少一電阻與該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件之間，該至少一中間開(kāi)關(guān)元件用于鎖定于一頻率，該頻率至少兩倍于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的頻率。在此方式下，上述出現(xiàn)在混頻器電路的輸出處的頻率轉(zhuǎn)換級(jí)開(kāi)關(guān)元件的閃爍噪聲可以得到減緩。依據(jù)本發(fā)明的一可選特性，上述混頻器電路可作為一寬帶射頻前端電路的一部分。本發(fā)明的上述可選特性可以通過(guò)任何可行的方式進(jìn)行組合。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種集成電路裝置包含上述的混頻器電路。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種射頻通信單元包含上述的混頻器電路。下面將參考下述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述以及其他方面進(jìn)行清楚的闡述。


本發(fā)明的各具體實(shí)施例將通過(guò)下述附圖進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明。附圖中各示例元件僅用于使本發(fā)明更簡(jiǎn)單及清楚，而并非用于限定其規(guī)模。例如各附圖中出現(xiàn)的符號(hào)說(shuō)明是為了更容易理解本發(fā)明。圖1為現(xiàn)有的吉爾伯特正交混頻器形式的混頻器電路拓?fù)涞氖疽鈭D；圖2為現(xiàn)有的無(wú)源吉爾伯特型混頻器的示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的另一方法的混頻器電路的示意圖4為現(xiàn)有技術(shù)中又一實(shí)施例的混頻器電路的示意圖；圖5為本發(fā)明RF通信單元的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明前端電路的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明混頻器電路的一實(shí)施例的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的混頻器電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的混頻器電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的示意圖；圖11為本發(fā)明的輸入級(jí)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下文以RF通信接收器前端混頻器電路為例描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解本文描述的本發(fā)明的精神可實(shí)施于任一類型的混頻器電路中。在各種應(yīng)用中，采取依下文中描述的實(shí)施例的混頻器電路可對(duì)已接收信號(hào)更有效地執(zhí)行頻率變換，而不帶來(lái)通常由輸入跨導(dǎo)級(jí)引入的失真，并且不需要片上(on-chip)電感線圈(coil)或者類似器件。以此方式，此種混頻器電路具有更高的擴(kuò)展性(scalability)，并可在其自身與其他集成片上子方塊(sub-blocks)(例如，前置LNA子方塊)的接口(interface)提供更低更好的預(yù)設(shè)阻抗。請(qǐng)參考圖5，圖5為本發(fā)明RF通信單元的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中RF通信單元有時(shí)也指蜂窩通信(cellular communication)環(huán)境中移動(dòng)用戶(Mobile Subscriber, MS)單元或者第3代合作伙伴計(jì)劃(3rd Generation Partnership Pro ject, 3GPP)通信系統(tǒng)中的用戶設(shè)備(User Equipment, UE)。RF通信單元500包含天線502，該天線502可選地耦接至雙重過(guò)濾器(duplex filter)/天線開(kāi)關(guān)(antenna switch) 504，以在RF通信單元 500的接收與發(fā)送(transmit)鏈之間提供隔離。接收鏈包含接收器前端電路506，接收器前端電路506包含一帶通濾波器 (band-pass filter)，一低噪聲放大器(low noise amplifier，下文簡(jiǎn)稱 LNA)以及一混頻器電路，以用于在下文描述的實(shí)施例中有效地提供接收、濾波以及中頻或基帶的頻率轉(zhuǎn)換。 接收器前端電路506串聯(lián)耦接至信號(hào)處理模塊508。信號(hào)處理模塊508的輸出被提供至一合適的輸出裝置510，例如一屏幕(screen)或平板顯示器(flat panel display)。接收鏈還包括耦接至控制器514的接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(Received Signal Strength hdicator，以下簡(jiǎn)稱為RSSI)電路512，該控制器514用于提供對(duì)所有用戶單元的控制。因此控制器514 可從已恢復(fù)的信息中接收位誤碼率(Bit Error Rate，BER)或誤幀率(Frame Error Rate, FER)數(shù)據(jù)?？刂破?14還耦接至接收器前端電路506與信號(hào)處理模塊508，其中信號(hào)處理模塊508通常由數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal ProcessonDSP) 530予以實(shí)現(xiàn)。控制器 514還耦接至存儲(chǔ)器裝置516，存儲(chǔ)器裝置516選擇性儲(chǔ)存操作規(guī)程(operating regime)， 例如解碼/編碼功能、同步方式(synchronisation pattern)、碼序列(code sequence)、 RSSI數(shù)據(jù)等。定時(shí)器(timer) 518耦接至控制器514，以控制RF通信單元500內(nèi)各操作(隨時(shí)間變化信號(hào)的發(fā)送或接收)的時(shí)序。至于發(fā)送鏈，大體上包括一輸入裝置520，例如小鍵盤(keypad)，通過(guò)發(fā)送器/調(diào) $[1 - (transmitter/modulation circuitry) 522(power amplifier) 524串聯(lián)耦接至天線502。發(fā)送器/調(diào)制電路還包括本實(shí)施例的混頻器電路，該混頻器電路將基帶發(fā)送信號(hào)上轉(zhuǎn)換為RF信號(hào)，以由功率放大器5M放大并自天線502發(fā)送出去 (radiating) 0發(fā)送鏈中的信號(hào)處理模塊508可采用不同于接收鏈中的處理器實(shí)現(xiàn)。此外，如圖5所示，信號(hào)處理模塊508可用于處理發(fā)送與接收信號(hào)兩者。具體地，RF通信單元 500內(nèi)的各種器件可通過(guò)分離(discrete)或整合的方式予以實(shí)現(xiàn)，具有僅僅用于特定應(yīng)用 (application-specific)或設(shè)計(jì)選擇的最好(ultimate)結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖6，圖6為本發(fā)明前端電路600的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。前端電路600 例如可用于實(shí)現(xiàn)圖5中的RF通信單元500的寬帶前端電路506。前端電路600包含用于放大已接收RF信號(hào)的LNA 610，舉例而言，已接收RF信號(hào)可為RF通信單元500的天線502 接收的信號(hào)。前端電路600還包含混頻器電路620，用于執(zhí)行頻率變換，將LNA 610輸出的已放大信號(hào)轉(zhuǎn)換為較低頻率的中頻或者基頻信號(hào)。然后，由中頻/基頻電路630對(duì)來(lái)自混頻器電路620輸出的中頻/基頻信號(hào)執(zhí)行基帶放大與濾波等操作。請(qǐng)參考圖7，圖7為本發(fā)明混頻器電路的一實(shí)施例700的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。混頻器電路700用于將已接收信號(hào)的輸入頻率變換為輸出頻率，例如可用于實(shí)現(xiàn)圖6的混頻器電路620。舉例而言，對(duì)于混頻器設(shè)置于RF接收器前端電路內(nèi)的情形，混頻器電路700可用于將已接收信號(hào)的RF頻率變換為中頻或者基頻頻率。如圖所示，混頻器電路700設(shè)置于集成電路裝置702內(nèi)?；祛l器電路700包含一輸入級(jí)710，用于將一于混頻器電路的輸入705接收的輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一電流信號(hào)；以及一頻率轉(zhuǎn)換級(jí)720，用于將所述至少一電流信號(hào)的信號(hào)成分從輸入頻率轉(zhuǎn)換為輸出頻率。例如如圖7所示，輸入級(jí)710用于從混頻器電路的輸入705接收差分(differential)輸入電壓信號(hào)，以及將已接收差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一差分電流信號(hào)。此外，圖7的混頻器電路700用于輸出同相αη-phase，I)信號(hào)成分745與正交(Quadrature，Q)信號(hào)成分755。因此，頻率轉(zhuǎn)換級(jí)包含位于混頻器電路 700的同相通道740的第一頻率轉(zhuǎn)換電路與位于混頻器電路700的正交通道750的第二頻率轉(zhuǎn)換電路。請(qǐng)注意，本發(fā)明并不限于差分混頻器的實(shí)施方式，同時(shí)還可應(yīng)用于單平衡混頻器(single balanced mixer)的實(shí)施方式中。此外，本發(fā)明并不限于實(shí)施于復(fù)數(shù)混頻器 (complex(I/Q)mixer)的方式中。每一頻率轉(zhuǎn)換電路包含兩對(duì)交錯(cuò)耦合(cross-coupled)開(kāi)關(guān)元件722與724。更特別地，圖7所示的混頻器電路中的每一頻率轉(zhuǎn)換電路包含一吉爾伯特單元混頻器電路。 此外，圖7所示的輸入級(jí)710用于將已接收差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一同相差分電流信號(hào)與第二正交差分電流信號(hào)。因此，每一頻率轉(zhuǎn)換電路用于從輸入級(jí)710接收相應(yīng)的差分電流信號(hào)，且用于將至少一差分電流信號(hào)的信號(hào)成分從輸入頻率(舉例而言，RF頻率)轉(zhuǎn)換為輸出頻率(舉例而言，基頻或中頻頻率)。藉由依據(jù)一開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件722與724 對(duì)已接收電流信號(hào)進(jìn)行斬波處理，每一頻率轉(zhuǎn)換電路將各自的電流信號(hào)從輸入頻率轉(zhuǎn)換為輸出頻率。對(duì)于圖示的實(shí)施例，開(kāi)關(guān)信號(hào)藉由反相(opposing) LO信號(hào)723與725來(lái)提供，其中LO信號(hào)723與725 (例如，彼此相差180度的LO信號(hào))分別提供至開(kāi)關(guān)元件722與7M 的柵極端(terminal)。于此實(shí)施例中，輸入級(jí)710包含連接于混頻器電路的輸入705與頻率轉(zhuǎn)換級(jí)720 的至少一開(kāi)關(guān)元件之間的至少一電阻。如圖7所示的實(shí)施例，輸入級(jí)包含第一對(duì)電阻712與第二對(duì)電阻714。第一對(duì)電阻712的每一電阻連接于混頻器電路的輸入705與同相通道 740的頻率轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的一對(duì)交叉耦合開(kāi)關(guān)元件722與7M之間，第二對(duì)電阻714中的每一電阻連接于混頻器電路的輸入705與正交通道750的頻率轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的一對(duì)交叉耦合開(kāi)關(guān)元件722與7M之間。以此方式，第一對(duì)電阻712用于為同相通道740的頻率轉(zhuǎn)換電路提供第一差分電流信號(hào)，而第二對(duì)電阻714用于為正交通道750的頻率轉(zhuǎn)換電路提供第二差分電流信號(hào)。頻率轉(zhuǎn)換級(jí)720的開(kāi)關(guān)元件(如圖7所示的包含同相通道740的頻率轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的兩對(duì)交錯(cuò)耦合開(kāi)關(guān)元件722與724以及正交通道750的頻率轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的兩對(duì)交叉耦合開(kāi)關(guān)元件722與724)與輸入級(jí)710的電阻712與714配置如上述，使得頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的開(kāi)關(guān)元件722與7M包含一“打開(kāi)”(turn-on)電阻(即開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)或切換為“打開(kāi)”時(shí)，電流可從其流過(guò)的電阻)?！按蜷_(kāi)”電阻的電阻率以至少一倍數(shù)(factor)小于其分別連接的輸入電阻712與714的電阻率。利用一階近似(first order approximation)，由MOSFET實(shí)現(xiàn)的混頻器的混頻器核心開(kāi)關(guān)的“打開(kāi)”電阻(RON)可表述為
「0050權(quán)利要求
1.一種混頻器電路，包含一輸入級(jí)，用于將在該混頻器電路的一輸入接收到的一輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一電流信號(hào)；以及一頻率轉(zhuǎn)換級(jí)，包含至少一開(kāi)關(guān)元件，用于將該至少一電流信號(hào)的一信號(hào)成分自一輸入頻率轉(zhuǎn)換為一輸出頻率；其中該輸入級(jí)包含至少一電阻，連接在該混頻器電路的該輸入與該至少一開(kāi)關(guān)元件之間，且該至少一開(kāi)關(guān)元件與該至少一電阻配置為使得該至少一開(kāi)關(guān)元件包含一打開(kāi)電阻， 其中該打開(kāi)電阻的電阻率小于與其連接的該至少一電阻的電阻率的一半。
2.如權(quán)利要求1所述的混頻器電路，其中該輸入級(jí)用于在該混頻器電路的該輸入接收一差分輸入電壓信號(hào)，且用于將接收的該差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一差分電流信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的混頻器電路，其中該輸入級(jí)的至少一電阻包含電阻電容網(wǎng)絡(luò)， 該電阻電容網(wǎng)絡(luò)用于于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的一開(kāi)關(guān)頻率的一奇次諧波處提供一傳輸零點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的混頻器電路，其中該電阻電容網(wǎng)絡(luò)包含一雙T電阻電容濾波電路。
5.如權(quán)利要求1所述的混頻器電路，其中該輸入級(jí)的該至少一電阻包含多個(gè)級(jí)聯(lián)的電阻電容網(wǎng)絡(luò)，用于于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的一開(kāi)關(guān)頻率的多個(gè)奇次諧波處提供傳輸零點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的混頻器電路，其中該輸入級(jí)還包含與該至少一電阻串聯(lián)的至少一耦合電容。
7.如權(quán)利要求2所述的混頻器電路，其中該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)包含至少一頻率轉(zhuǎn)換電路，該至少一頻率轉(zhuǎn)換電路的每一者包含兩對(duì)交叉耦合開(kāi)關(guān)元件，該至少一頻率轉(zhuǎn)換電路用于自該輸入級(jí)接收該至少一差分電流信號(hào)且用于將該至少一差分電流信號(hào)的一信號(hào)成分自該輸入頻率轉(zhuǎn)換為該輸出頻率。
8.如權(quán)利要求7所述的混頻器電路，其中該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)包含至少一吉爾伯特單元混頻器電路。
9.如權(quán)利要求7所述的混頻器電路，其中該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)包含一同相頻率轉(zhuǎn)換電路與一正交頻率轉(zhuǎn)換電路。
10.如權(quán)利要求9所述的混頻器電路，其中該輸入級(jí)用于于該混頻器電路的該輸入接收該差分輸入電壓信號(hào)，且用于將接收到的該差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于該同相頻率轉(zhuǎn)換電路的第一差分電流信號(hào)與用于該正交頻率轉(zhuǎn)換電路的第二差分電流信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的混頻器電路，其中該輸入級(jí)包含至少一中間開(kāi)關(guān)元件，連接在該輸入級(jí)的該至少一電阻與該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件之間，該至少一中間開(kāi)關(guān)元件用于鎖定于一頻率，該頻率至少兩倍于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的頻率。
12.—種集成電路裝置，包含 一混頻器電路，該混頻器電路包含一輸入級(jí)，用于將在該混頻器電路的一輸入接收到的一輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一電流信號(hào)；以及一頻率轉(zhuǎn)換級(jí)，包含至少一開(kāi)關(guān)元件，用于將該至少一電流信號(hào)的一信號(hào)成分自一輸入頻率轉(zhuǎn)換為一輸出頻率；其中該輸入級(jí)包含至少一電阻，連接在該混頻器電路的該輸入與該至少一開(kāi)關(guān)元件之間，以及該至少一開(kāi)關(guān)元件與該至少一電阻配置為使得該至少一開(kāi)關(guān)元件包含一打開(kāi)電阻，其中該打開(kāi)電阻的電阻率小于與其連接的該至少一電阻的電阻率的一半。
13.如權(quán)利要求12所述的集成電路裝置，其中該輸入級(jí)用于在該混頻器電路的該輸入接收一差分輸入電壓信號(hào)，且用于將接收的該差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一差分電流信號(hào)。
14.如權(quán)利要求12所述的集成電路裝置，其中該輸入級(jí)的至少一電阻包含電阻電容網(wǎng)絡(luò)，該電阻電容網(wǎng)絡(luò)用于于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的一開(kāi)關(guān)頻率的一奇次諧波處提供一傳輸零點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求12所述的集成電路裝置，其中該輸入級(jí)還包含與該至少一電阻串聯(lián)的至少一耦合電容。
16.如權(quán)利要求13所述的集成電路裝置，其中該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)包含至少一頻率轉(zhuǎn)換電路，該至少一頻率轉(zhuǎn)換電路的每一者包含兩對(duì)交叉耦合開(kāi)關(guān)元件，該至少一頻率轉(zhuǎn)換電路用于自該輸入級(jí)接收該至少一差分電流信號(hào)且用于將該至少一差分電流信號(hào)的一信號(hào)成分自該輸入頻率轉(zhuǎn)換為該輸出頻率。
17.一種射頻通信單元，包含一混頻器電路，該混頻器電路包含一輸入級(jí)，用于將在該混頻器電路的一輸入接收到的一輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一電流信號(hào)；以及一頻率轉(zhuǎn)換級(jí)，包含至少一開(kāi)關(guān)元件，用于將該至少一電流信號(hào)的一信號(hào)成分自一輸入頻率轉(zhuǎn)換為一輸出頻率；其中該輸入級(jí)包含至少一電阻，連接在該混頻器電路的該輸入與該至少一開(kāi)關(guān)元件之間，以及該至少一開(kāi)關(guān)元件與該至少一電阻配置為使得該至少一開(kāi)關(guān)元件包含一打開(kāi)電阻，其中該打開(kāi)電阻的電阻率小于與其連接的該至少一電阻的電阻率的一半。
18.如權(quán)利要求17所述的射頻通信單元，其中該輸入級(jí)用于在該混頻器電路的該輸入接收一差分輸入電壓信號(hào)，且用于將接收的該差分輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一差分電流信號(hào)。
19.如權(quán)利要求17所述的射頻通信單元，其中該輸入級(jí)的至少一電阻包含電阻電容網(wǎng)絡(luò)，該電阻電容網(wǎng)絡(luò)用于于該頻率轉(zhuǎn)換級(jí)的該至少一開(kāi)關(guān)元件的一開(kāi)關(guān)頻率的一奇次諧波處提供一傳輸零點(diǎn)。
20.如權(quán)利要求17所述的射頻通信單元，其中該輸入級(jí)還包含與該至少一電阻串聯(lián)的至少一耦合電容。
全文摘要
一種混頻器電路，包含輸入級(jí)與頻率轉(zhuǎn)換級(jí)。輸入級(jí)將在混頻器電路的輸入接收的輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少一電流信號(hào)。頻率轉(zhuǎn)換級(jí)包含至少一開(kāi)關(guān)元件，用于將該至少一電流信號(hào)的信號(hào)成分自輸入頻率轉(zhuǎn)換為輸出頻率。其中輸入級(jí)包含至少一電阻，連接于混頻器電路的輸入與至少一開(kāi)關(guān)元件之間，且該至少一開(kāi)關(guān)元件與至少一電阻配置為使得至少一開(kāi)關(guān)元件包含打開(kāi)電阻，其中該打開(kāi)電阻的電阻率小于與其連接的該至少一電阻的電阻率的一半。
文檔編號(hào)H03D7/16GK102498660SQ201080041394
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
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