基于電源電壓提供合適的靜態(tài)偏置實(shí)現(xiàn)低壓低功耗混頻器電路的設(shè)計(jì)

自20世紀(jì)60年代以來。集成電路的發(fā)展一直遵循1965年Intel 公司的創(chuàng)始人之一Gordon E．Moore預(yù)言的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律：即集成電路的集成度每3年增長4倍．特征尺寸每3年縮小2倍。目前集成電路特征尺寸的減小導(dǎo)致電源電壓的降低，為了適應(yīng)集成電路的發(fā)展需求，不斷開發(fā)新的電路結(jié)構(gòu)以適應(yīng)在低電源電壓下應(yīng)用已成為唯一捷徑。是集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

本文提出了一種新的混頻器結(jié)構(gòu)——低壓低功耗混頻器。分別降低了跨導(dǎo)級、本振級與輸出負(fù)載正常T作時所消耗的直流電壓降．從而達(dá)到降低電源電壓的目的。

1 低壓低功耗混頻器電路設(shè)計(jì)

大部分混頻器基本上由3部分組成：跨導(dǎo)級、本振級與輸出負(fù)載級，為了使電路能夠正常工作，我們通常需要提供合適的電源電壓給各級品體管提供靜態(tài)偏置，通常所需最小電源電壓應(yīng)為各級晶體管正常T：作時的直流電壓降之和。因此，降低各級晶體管上的直流電壓降就可直接降低電源電壓，實(shí)現(xiàn)低壓低功耗混頻器的設(shè)計(jì)。

1．1跨導(dǎo)級和本振級直流電壓降的減小

低壓低功耗混頻器結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中跨導(dǎo)管輸出電流：

基于電源電壓提供合適的靜態(tài)偏置實(shí)現(xiàn)低壓低功耗混頻器電路的設(shè)計(jì)

將Vx代入（2）式，得：

可見．無尾電流源跨導(dǎo)級和本振級能實(shí)現(xiàn)本振信號和射頻信號的線性相乘，完成混頻功能。其中M5、M6管實(shí)現(xiàn)了本振信號和射頻信號的隔離。但在這里，卻成功的取消了M5、M6地管源極的偏置電流源。降低了跨導(dǎo)級的直流電壓降。

圖1 改進(jìn)型無尾電流源型混頻器

1．2輸出負(fù)載級直流電壓降的減小

混頻器的輸出負(fù)載通常有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式：LC調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)、多晶硅電阻、有源器件。電路在正常工作下，為了減小噪聲對混頻器后級中頻電路的影響，需要混頻器具有盡可能高的轉(zhuǎn)換增益．是提高輸出電阻是增大轉(zhuǎn)換增益的有效途徑。但是。大的輸出電阻將會產(chǎn)生較大的直流電壓降，如圖2所示。這對下端采用開關(guān)器件電壓工作的本振級，低的工作電壓將導(dǎo)致器件的開關(guān)性能下降，使得混頻器的性能隨著電源電壓的降低急劇下降。

圖2帶負(fù)載的無尾電流源混頻器

為了避免負(fù)載上的直流電壓降低制約電路性能，本設(shè)計(jì)采用了折疊級聯(lián)輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)，M9、M10作為電流源，開關(guān)管輸出的電流經(jīng)折疊M11、M12輸出到負(fù)載電阻，如圖3所示。

圖3低壓低功耗混頻器

如果，合理選擇M11、M12兩管的尺寸，可以使A、B兩點(diǎn)的阻抗非常低，并A、B兩點(diǎn)的電壓擺幅很小從而讓電路中各節(jié)點(diǎn)的電壓擺幅不會受到負(fù)載電阻的限制。

當(dāng)不采用折疊輸出的情況下．M13-M14兩管輸出的溝道熱噪聲決定整個混頻器的熱噪聲性能。如采用折疊結(jié)構(gòu)后，雖然增加了兩個額外的噪聲源（M15、M16），但是流過它們的電流很小，通常只需要：

其中Vin，inax表示混頻器最大輸入信號幅度。隨著A、B兩點(diǎn)的電壓擺幅的減?。娏髟碝9、M10對混頻器熱噪聲的影響迅速減弱。因此。盡管增加了兩個額外的噪聲源，但M15、M16兩管引入的噪聲與M9、M10管減小的噪聲相比可以被忽略，所以整個混頻器的噪聲仍得到了改善。公式（4）也意味著M15、M16兩管的輸出阻抗可以很大，將會有更多的信號電流流向負(fù)載電阻。所以，在輸出節(jié)點(diǎn)對線性度影響相同的情況下．改進(jìn)后的混頻器可以驅(qū)動更大的負(fù)載電阻，從而最終提高了混頻器的轉(zhuǎn)換增益?；祛l器的負(fù)反饋電阻工作在線性區(qū)的利用NMOS管M13、M14來實(shí)現(xiàn)，我們可以通過改變偏置電流源Igain時可以得到不同的電壓增益，從而實(shí)現(xiàn)增益可控制的目的。

2 電路的仿真與分析

為了驗(yàn)證我們設(shè)計(jì)的正確性，我們使用ADS進(jìn)行仿真。本論文提出的混頻器在TSMC 0．35μm CMOS工藝下仿真，電源電壓為1．5V，射頻頻率為2．4GHz，本振信號頻率為2．2GHz，輸出中頻信號頻率為200MHz。

圖4仿真結(jié)果

圖4為混頻器性能仿真電路，它們分別為轉(zhuǎn)換增益仿真電路、ldB增益壓縮仿真電路、單邊帶噪聲仿真電路和混頻器交調(diào)失真仿真電路。仿真結(jié)果表明，電路轉(zhuǎn)換增益為-10.5 dB，噪聲系數(shù)為20.648 dBm，1 dB壓縮點(diǎn)為-5.764dBm，三階輸入交調(diào)點(diǎn)為4.807 dBm．達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。

3 結(jié)論

本文主要創(chuàng)新是基于TSMC 0.35 μm CMOS工藝，利用改變電路的結(jié)構(gòu)原理．分別降低了跨導(dǎo)級、本振級與輸出負(fù)載正常工作時所消耗的直流電壓降，從而達(dá)到混頻器低壓低功耗應(yīng)用的目的。

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請問AD9361混頻器GM子表會改變混頻器的增益嗎？

我看到官方代碼中給出：這是不是就是說混頻器 GM子表改變了混頻器的增益？如果是這樣的話，那么官方給出的增益表卻只有之前默認(rèn)的混頻器增益在不同頻率下的值：請問有沒有辦法獲得關(guān)于設(shè)置了混頻器增益子表后整個路徑在不同頻率下的增益表？另外想問一下，官方提供的AD9361開發(fā)板可以自發(fā)自收嗎？

2019-01-04 09:39:34

請問ADS如何仿真混頻器芯片

最近想要仿真一下混頻器，用已有混頻器芯片搭建外圍電路構(gòu)成就可以了，比如AD831，MAX2681等，但現(xiàn)在遇到的問題是去這些芯片的官網(wǎng)下載不到這些器件的模型庫，沒辦法將其導(dǎo)入ADS，應(yīng)該怎么辦。有

2019-03-14 23:13:03

請問HMC683混頻器轉(zhuǎn)換增益為負(fù)的原因？

原理圖以及電子元器件參數(shù)，并測量了PCB上的各個偏置電壓與電源電壓，在此都滿足要求的情況下，這混頻器的轉(zhuǎn)換增益怎么變成負(fù)的了呢？由于涉及畢設(shè)，項(xiàng)目緊急，希望能夠盡快得到相關(guān)專家及大牛的回復(fù)！附件2.png52.4 KB

2018-08-15 07:20:14

請問如何實(shí)現(xiàn)混頻器電路的設(shè)計(jì)？

請問如何實(shí)現(xiàn)混頻器電路的設(shè)計(jì)？運(yùn)放混頻器有哪些優(yōu)勢？

2021-04-12 06:30:07

適用于低電源電壓下工作的折疊混頻器

器件的過驅(qū)動電壓也進(jìn)一步降低，這就為設(shè)計(jì)低壓低功耗的射頻電路提供了可能，但是依靠減小MOS器件的柵長降低工作電壓是有限的。因此，電路設(shè)計(jì)者把更多的注意力集中到電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，使設(shè)計(jì)具有低壓結(jié)構(gòu)的射頻

2018-10-18 16:35:26

集成RF混頻器與無源混頻器的性能怎么樣？有什么不同？

集成RF混頻器與無源混頻器的區(qū)別是什么？有什么優(yōu)缺點(diǎn)？MAX9993在PCS和UMTS頻帶的指標(biāo)有哪些？集成RF混頻器與無源混頻器的性能怎么樣？有什么不同？

2021-04-20 06:44:06

高速通信領(lǐng)域的混頻器和調(diào)制器該怎么設(shè)計(jì)？

。隨著無線通信標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，查看這些構(gòu)件的特征并了解混頻器如何影響總體系統(tǒng)性能至關(guān)重要?！　≡谒械臒o線設(shè)計(jì)中，混頻器和調(diào)制器都支持變頻并實(shí)現(xiàn)通信。它們確定整個信號鏈的基本規(guī)格。它們的接收信號鏈具有

2019-08-19 07:50:44

一種低壓低功耗共源共柵帶隙基準(zhǔn)電壓源的實(shí)現(xiàn)

提出了一種低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電壓源電路，設(shè)計(jì)基于0.5μm 2P3M BiCMOS Process，并使用了低壓共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)減少了對電源電壓的依賴，消除了精度與余度之間的矛盾，并用HL50S-

2009-08-22 09:27:53

CMOS混頻器的設(shè)計(jì)技術(shù) (Design Technique

CMOS混頻器的設(shè)計(jì)技術(shù):無線技術(shù)的發(fā)展對收發(fā)信機(jī)前端電路提出的新要求是: 高的工作頻率, 低電壓, 低功耗, 高度集成。混頻器是射頻前端電路中進(jìn)行頻率變換的十分重要的模塊,

2009-09-08 07:59:13

低壓低功耗混頻器的設(shè)計(jì)

本文對常見的混頻器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，提出了一種新的混頻器結(jié)構(gòu)——低壓低功耗混頻器，分別降低了跨導(dǎo)級、本振級與輸出負(fù)載正常工作時所消耗的直流電壓降，從而達(dá)到降低

2010-01-20 11:40:46

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字工藝下16位精度低壓低功耗模數(shù)調(diào)制器設(shè)計(jì)

針對輸入信號頻率在20 Hz~24 kHz 范圍的音頻應(yīng)用，該文采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字工藝設(shè)計(jì)了一個1.2 V 電源電壓16 位精度的低壓低功耗ΣΔ 模數(shù)調(diào)制器。在6 MHz 采樣頻率下，該調(diào)制器信噪比為102.2 dB

2010-02-09 11:54:47

電阻性混頻器的理論與設(shè)計(jì)

混頻器電路的類型與分析最佳電阻波形和最佳插入網(wǎng)絡(luò) 指數(shù)二極管混頻器 微波二極管混頻器設(shè)計(jì)

2010-06-22 15:32:13

晶體管混頻器電路

晶體管混頻器電路

2008-12-15 17:27:20

1775

共源混頻器電路圖

共源混頻器電路圖

2009-04-03 08:50:58

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低壓低功耗CMOS電流反饋運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)

低壓低功耗CMOS電流反饋運(yùn)算放大器設(shè)計(jì) 放大器作為集成電路的一種重要的組成部分是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。電壓模式放大器有一個明顯的缺點(diǎn)就是隨

2009-05-13 00:38:03

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模擬混頻器電路原理圖

模擬混頻器電路原理圖

2009-09-05 08:28:04

2514

單電源、低壓、低功耗運(yùn)算放大器電路

單電源、低壓、低功耗運(yùn)算

2009-09-17 14:42:58

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二極管混頻器,二極管混頻器是什么意思

二極管混頻器,二極管混頻器是什么意思所謂二極管混頻器就是混頻器中的非線性器件采取混頻二極管的混頻器，它的電原理圖如圖5

2010-02-27 11:17:37

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混頻器,混頻器是什么意思

混頻器,混頻器是什么意思 混頻器是典型的頻譜搬移器件，它在微波通訊、雷達(dá)、遙感遙控、電子偵察與對抗、及微波測量儀器

2010-03-22 16:01:01

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混頻器,什么是混頻器

混頻器,什么是混頻器 混頻器是典型的頻譜搬移器件，它在微波通訊、雷達(dá)、遙感遙控、電子偵察與對抗、及微波測量儀器等領(lǐng)域應(yīng)用

2010-04-02 13:45:29

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新型高線性折疊結(jié)構(gòu)混頻器設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)了一種新的折疊結(jié)構(gòu)混頻器，電路不使用具有大電感的LC諧振電路，工作于1. 2 V 電壓時，得到了低電壓、低功耗、低噪聲和高線性度的性能

2011-03-26 11:10:26

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基于F1596的乘積型混頻器電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對混頻器在接收機(jī)電路中的重要性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于F1596的乘積型混頻器電路。為使該電路能夠輸出頻率穩(wěn)定的信號，在電路設(shè)計(jì)中采用鑒頻器取樣控制VCO產(chǎn)生的本振信號，使該

2012-10-26 14:30:28

低電壓高線性CMOS混頻器的研究與設(shè)計(jì)

本文以射頻接收機(jī)前端關(guān)鍵器件中的混頻器為研究對象，在系統(tǒng)分析混頻器的性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，針對低電壓和高線性度兩個性能指標(biāo)，提出了一種改進(jìn)的低電壓高線性度混頻器電路。

2015-12-21 14:55:41

低壓低功耗運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低壓低功耗運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2017-03-05 15:00:06

在變頻器應(yīng)用的無源混頻器

而大多數(shù)的下變頻混頻器設(shè)計(jì)通常使用主動或電流整流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，新的無源混頻器電路，可以提供更好的性能比線性顯著。

2017-08-15 15:04:38

低壓低噪折疊混頻器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著微電子工藝的發(fā)展，CMOS器件的柵長進(jìn)一步縮小，MOS器件的過驅(qū)動電壓也進(jìn)一步降低，這就為設(shè)計(jì)低壓低功耗的射頻電路提供了可能，但是依靠減小MOS器件的柵長降低工作電壓是有限的。

2017-09-06 11:38:50

一種適用于低電源電壓下工作的折疊混頻器

器件的過驅(qū)動電壓也進(jìn)一步降低，這就為設(shè)計(jì)低壓低功耗的射頻電路提供了可能，但是依靠減小MOS器件的柵長降低工作電壓是有限的。本文設(shè)計(jì)了一種新的折疊結(jié)構(gòu)混頻器，電路不使用具有大電感的LC諧振電路，工作于1. 2 V 電壓時，得到了低電壓、低功耗、低噪聲和高線性度的性能。

2017-11-25 11:16:24

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