一种高谐波抑制的混频器的制作方法

本发明属于微电子，具体为一种高谐波抑制的混频器。

背景技术：

1、目前的混频器一般分为两类，能提供一定转换增益的有源混频器和不能提供转换增益的无源混频器。有源混频器又分为单平衡混频器和双平衡混频器，双平衡混频器又称为基尔伯特单元，这也是现如今射频领域应用最广泛的混频器结构。混频器的主要技术指标有线性度、转换增益、噪声系数和隔离度。

2、噪声系数nf是用来衡量射频电路噪声性能的参数，该指标在一定程度上能体现射频电路的性能优劣，噪声系数应该尽量小。有源混频器相比于无源混频器有源混频器能为输出信号提供一定的转换增益，并且端口隔离度更高，但是其线性度相对于无源混频器会更差，噪声系数也会更高。混频器可以用于接收多功能芯片将输入的本振信号lo进行倍频后输入到混频器，再与由接收天线输入并经过低噪声放大器lna的接收射频信号rf进行下混频输出中频信号if，通过测量接收机中频谐波的大小可以判断出混频器对中频谐波的抑制度好坏。一般接收天线接收到的射频信号rf幅度很小，所以要利用lna将其进行放大，并且可以同时防止放大噪声，具体功能结构示意图如图1所示。

3、现有的混频器电路图如图2和图3所示，这两种混频器由于输入信号采取单端形式而本振信号采取差分形式被称为单平衡混频器，其电路由四个部分组成，分别是：射频输入级，本振输入级，中频输出级，和直流偏置。图2电路是hbt管构建的混频器电路，它由射频输入放大器q1，本振差分输入晶体管q2、q3，中频输出电阻r2、r3，负反馈电阻r1构成。本振信号通过差分形式由对管q2、q3输入，输入信号为lo+和lo-，采用差分输入的形式能有效地增强电路对环境噪声的抗干扰能力，同时差分对晶体管q2、q3也是在本振大信号作用下轮流导通的双向开关；q1是射频小信号放大器，所以q1应工作于放大区，还需要加上合适的偏置电路，设置合适的工作点，同时输入射频信号rf控制着q1的输出电流，能将接收到的电压信号转化成电流信号，相当于一个电流源；电阻r2、r3是负载电阻，通过此电阻能将输出中频信号if取出，中频信号的频率为，中频信号频率为射频信号频率减去本振信号频率；电阻r1是负反馈电阻，能为q1提供稳定的静态工作点。当电路双端输出时，输出电流是两电流和的差。

4、图3电路是mos管构建的混频器电路，它的整体结构与原理和hbt管构成的混频器相似，使用mos管具有输入阻抗高，驱动功率小、控制方式为电压控制而比较方便的特点。同时，使用这种结构能够比较方便的实现混频器增益可调，只需要改变射频放大器q1的衬底电压v1即可。

5、现有技术缺点：1、中频输出口与本振口隔离不好；2、混频器噪声性能不好；3、中频谐波分量抑制不好。

6、导致上述技术缺点的原因：单平衡混频器的输出包含了两种信号，本振信号奇次谐波分量、射频信号与本振信号奇次谐波分量的和差频分量，这就表明单平衡混频器的本振输入会泄漏到输出端。这一缺点可以通过使用差分输入射频信号和两对差分晶体管作为本振级来改善。在这个电路中有这样几个噪声源，首先是由q1发射极电阻r1产生的热噪声，以及q1集电极产生的散粒噪声，构成了主要的成分，其次还有r2、r3贡献的热噪声。然后是q2和q3贡献的噪声，在lo信号的一个周期内会有一部分时间晶体管q2和q3同时导通，在这段时间内两个晶体管放大了它们基极电阻产生的热噪声，并将集电极的散粒噪声注入到输出端，这就是q2和q3贡献的噪声。在传统混频器中，使用mos管构成的混频器很可能存在本振泄漏问题，这可能导致变频增益不高，本振和射频的隔离度不够，并且中频信号抑制度不够。而使用hbt管构成的混频器会因为hbt管的电流增益会随着温度的变化而变化，导致静态工作点的不稳定，即使拥有负反馈电阻r1提供温度补偿，但hbt管的静态工作点稳定性仍不如cmos管，从而直接影响到混频器对于中频谐波的抑制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高谐波抑制的混频器，以解决背景技术中提出的现有技术中，有源混频器电路中的中频谐波抑制不好的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种高谐波抑制的混频器，包括hbt管q2、hbt管q3以及mos管q1；其中，hbt管q2、hbt管q3均与mos管q1连接，mos管q1用于保证电路输入信号的稳定，hbt管q2和hbt管q3用于电路的本振隔离。

4、根据上述技术方案，混频器还包括电阻r1，mos管q1的源极与电阻r1的一端连接，mos管q1的栅极与射频信号输入端口相连，mos管q1的漏极分别与hbt管q2以及hbt管q3的发射极连接。

5、根据上述技术方案，混频器还包括电阻r2和电阻r3，其中，hbt管q2的集电极与电阻r2的一端连接，hbt管q2的基极与本振信号输入端口连接；hbt管q3的集电极与电阻r3的一端连接，hbt管q3的基极与本振信号输入端口连接。

6、根据上述技术方案，电阻r2、电阻r3的另一端分别与电源连接。

7、根据上述技术方案，电阻r1的另一端接地。

8、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

9、在本发明中，通过将mos管q1替代原本的hbt管用作射频输入放大器，而其余两个晶体管仍然使用hbt管。由于mos管q1相对于hbt管拥有更加稳定的静态工作点，mos管作为电压控制型器件，受温度影响相对于hbt管更小，在射频输入信号处使用mos管更能保证电路的稳定，而hbt管q2、hbt管q3因为是本振差分输入的晶体管需要使用hbt管来实现更高的本振隔离所以不变。

技术特征：

1.一种高谐波抑制的混频器，其特征在于：包括hbt管q2、hbt管q3以及mos管q1；其中，hbt管q2、hbt管q3均与mos管q1连接，mos管q1用于保证电路输入信号的稳定，hbt管q2和hbt管q3用于电路的本振隔离。

2.根据权利要求1所述的一种高谐波抑制的混频器，其特征在于：混频器还包括电阻r1，mos管q1的源极与电阻r1的一端连接，mos管q1的栅极与射频信号输入端口相连，mos管q1的漏极分别与hbt管q2以及hbt管q3的发射极连接。

3.根据权利要求2所述的一种高谐波抑制的混频器，其特征在于：混频器还包括电阻r2和电阻r3，其中，hbt管q2的集电极与电阻r2的一端连接，hbt管q2的基极与本振信号输入端口连接；hbt管q3的集电极与电阻r3的一端连接，hbt管q3的基极与本振信号输入端口连接。

4.根据权利要求3所述的一种高谐波抑制的混频器，其特征在于：电阻r2、电阻r3的另一端分别与电源连接。

5.根据权利要求2所述的一种高谐波抑制的混频器，其特征在于：电阻r1的另一端接地。

技术总结本发明公开了一种高谐波抑制的混频器，包括HBT管Q2、HBT管Q3以及MOS管Q1；其中，HBT管Q2、HBT管Q3均与MOS管Q1连接，MOS管Q1用于保证电路输入信号的稳定，HBT管Q2和HBT管Q3用于电路的本振隔离。在本发明中，通过将MOS管Q1替代原本的HBT管用作射频输入放大器，而其余两个晶体管仍然使用HBT管。由于MOS管Q1相对于HBT管拥有更加稳定的静态工作点，MOS管作为电压控制型器件，受温度影响相对于HBT管更小，在射频输入信号处使用MOS管更能保证电路的稳定，而HBT管Q2、HBT管Q3因为是本振差分输入的晶体管需要使用HBT管来实现更高的本振隔离所以不变。技术研发人员：邓小东,王小龙,李一虎,崔博华,杜炜受保护的技术使用者：四川海芯微科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25