次諧波混頻器及具備該混頻器的下轉換器的製作方法

2023-07-04 02:26:16

專利名稱：次諧波混頻器及具備該混頻器的下轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種混頻器，且特別涉及一種使用折迭式電感電容迭接的次 諧波混頻器。
背景技術：
直接降步貞接收器(direct-conversion receiver或homodyne receiver) 在架構上採用一次的降頻動作，直接將射頻信號降至基頻信號，因此又稱為 零中頻接收器(zero-IF receiver)。此種接收器所產生的多相位本地振蕩信 號的振蕩頻率，與射頻信號的振蕩頻率非常接近，因此不僅避免了鏡像噪聲 (image noise)的幹擾，且伴隨鏡像噪聲幹擾的消失，射頻信號與多相位本地 振蕩信號進行混頻之前就不需預置一鏡像抑制濾波器(image rejection filter)。如此一來，相較於其它接收器架構-例如差外差接收器 (superheterodyne receiver),直接降頻接收器具有架構簡單、單晶片化等 優點，而逐漸地在現今的收發器(transceiver)中嶄露頭角。
直接降頻接收器雖具有單晶片化等優點，但其架構仍存在一些缺點必須 去克服。其中，流偏移(DC offset)為其衍生的問題之一。直流偏移的產生主 要是由於混頻器(mixer)和低噪聲放大器(low noise amplifier,簡稱LNA) 的輸入端(在此統稱為射頻信號的輸入端)，與混頻器接收多相位本地振蕩信 號的輸入端的隔絕度(isolation)並非無限大，因此當多相位本地振蕩信號經 由穿隧(feedthrough)效應，出現在射頻信號的輸入端時，將和原本的多相位 本地振蕩信號進行自我混頻(self-mixing)進而形成直流偏移。此外，偶次階 失真(even-order distortion)也是一個值得注意的問題，因為直接降頻接收 器進行混頻之前不具有鏡像抑制濾波器，因此伴隨在射頻信號附近的幹擾信 號，經由非線性電路所產生的偶次階失真，也會經由穿隧效應而直接傳送到 混頻器的輸出，進而影響真正想接收的射頻信號。
為了解決上述問題，直接降頻接收器採用如圖1所示的傳統次諧波混頻 器(sub-harmonic mixer,簡稱S服)，來提供良好的隔絕度給多相位本地振
蕩信號與射頻信號的輸入端。傳統次i皆波混頻器是由如圖2所示的吉爾伯特
混頻器(Gilbert mixer)衍生而來的。繼續參照圖1與圖2，其中，相位本地 振蕩信號L01包括相移量分別為0°、 90°、 180°、 270°的本地振蕩信號 L01-0。-01 —270。,而多相位本地振蕩信號L02則包括相移量分別為0°與180。 的本地振蕩信號L02-0。與LO2_180°。吉爾伯特混頻器中的每一個N型電晶體 MN9-N12，若分別以兩個相互並聯的N型電晶體取代，並將提供給吉爾伯特混 頻器的多相位本地振蕩信號L02的振蕩頻率，降低至原本振蕩頻率的0. 5倍， 以形成由相互並聯的畫0S電晶體所接收的多相位本地振蕩信號L01,將可演 變成如圖1所示的傳統次諧波混頻器。例如MN9由MN1與MN2取代，且顧l 與MN2接收相差為180"的本地振蕩信號LOl-(T與L01 —18(T的振蕩頻率，是MN9 所接收的本地振蕩信號L02-0。的2倍。如此一來，採用傳統次諧波混頻器的 直接降頻接收器，不僅可以將多相位本地振蕩信號的振蕩頻率操作在0. 5倍 的射頻信號的振蕩頻率，且還可保有吉爾伯特混頻器所具有的良好隔絕度。
然而，上述的傳統次諧波混頻器在實際的晶片化過程中，往往會因工藝 技術所造成的組件不匹配，進而造成電路在不對稱的情況下，影響傳統次諧 波混頻器所能提供的隔絕度。因此，如何利用原有的電路架構來提高傳統次 諧波混頻器輸入端的隔絕度，以降低多相位本地振蕩信號的洩漏(leakage) 信號，與幹擾信號在射頻信號輸入端所造成的偶次階失真，已是直接降頻接 收器在應用上所面臨的最大隱憂。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的是在提供一種次諧波混頻器，利用諧振電路將 洩漏信號導向至第一電壓或第二電壓的方式，讓次諧波混頻器具有良好的隔 絕度，進而解決使用次諧波混頻器的直接降頻接收器在應用上，所面臨的直 流偏移與偶次階失真的問題。
本發明的另一目的是提供一種下轉換器，利用次諧波混頻器所具有的良 好隔絕度，減少洩漏信號所造成自我混頻與偶次階失真，進而提升使用下轉 換器的工作特性。
為達成上述及其它目的，本發明提出一種次諧波混頻器，用於將多相位 本地振蕩信號與射頻信號進行混頻，以產生基頻信號。該次諧波混頻器包括 差動放大單元、電流緩衝單元、以及切換單元。差動放大單元將射頻信號放
大。電流糹爰沖單元耦接至差動it大單元，用於將差動方欠大單元的輸出信號的 增益放大。切換單元耦接至電流緩衝單元，用於依據多相位本地振蕩信號， 而將電流緩沖單元的輸出信號切換至基頻信號。
依照本發明的較佳實施例，上述的差動放大單元包括第一諧振電路，電 流緩衝單元則包括第二諧振電路。為了讓次諧波混頻器達到將多相位本地振 蕩信號與射頻信號進行混頻，以產生基頻信號的目的。首先，差動放大單元 將射頻信號放大，且放大後的射頻信號利用第一諧振電路導向至電流緩衝單 元，而此時本地振蕩信號所產生的洩漏信號，也將利用第一諧振電路導向至 第一電壓。之後，耦接至差動放大單元的電流緩沖單元，將差動放大單元的 輸出信號的增益放大，並利用第二諧振電路將電流緩沖單元的輸出信號導向 至切換單元，且第二諧振電路此時也將本地振蕩信號所產生的洩漏信號，導 向至第二電壓。最後，切換單元依據多相位本地振蕩信號，而將電流緩衝單 元的輸出信號切換至基頻信號。
上述的第 一諧振電路與第二諧振電路的共振頻率，與射頻信號的振蕩頻 率相同，且第一電壓可為一操作電壓，第二電壓可為一接地電壓。
在一較佳實施例中，上述的次諧波混頻器適用於直接降頻接收器。 從另一觀點來看，本發明另提出一種下轉換器，用於將射頻信號轉換至 基頻信號。下轉換器包括信號產生器與次諧波混頻器。其中次諧波混頻器包 括差動放大單元、電流緩沖單元、以及切換單元。信號產生器用於提供一多 相位本地振蕩信號。耦接至信號產生器的次諧波混頻器則用於將多相位本地 振蕩信號與射頻信號進行混頻，以產生基頻信號。其中，諧波混頻器產生基 頻信號的過程包括，利用差動放大單元將射頻信號放大。接著，耦接至差動 放大單元的電流緩沖單元，在將差動放大單元的輸出信號的增益放大。最後， 利用耦接至電流緩衝單元與信號產生器的切換單元，依據多相位本地振蕩信 號，而將電流緩衝單元的輸出信號轉換成基頻信號。藉此，下轉換器就可達 到將一射頻信號轉換至一基頻信號的目的。
上述的下轉換器，在一較佳實施例中，信號產生器包括本地振蕩器與相 位偏移器。本地振蕩器用於產生一本地振蕩信號，讓串接在本地振蕩器與切 換單元之間的相位偏移器，可以將本地振蕩信號轉換成數個不同相移量的本 地振蕩信號，以輸出作為多相位本地振蕩信號。
在一較佳實施例中，上述的下轉換器適用於直接降頻接收器。
本發明因採用差動力文大單元與電流緩衝單元組合的架構，讓次諧波混頻 器可利用第一諧振電路與第二諧振電路，達到將洩漏信號導向至第一電壓或 第二電壓的功效。如此一來，隨著次諧波混頻器隔絕度的提升，使用次諧波 混頻器的直接降頻接收器，所面臨的直流偏移與偶次階失真也將大幅度地降低。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。


圖1為傳統次諧波混頻器的結構示意圖。 圖2為傳統吉爾伯特混頻器的結構示意圖。
圖3為根據本發明一較佳實施例的次諧波混頻器結構示意圖。
圖4為根據本發明較佳實施例的次諧波混頻器詳細電路圖。
圖5-圖7用於說明圖4實施例電路特性的實際量測結果。
圖8為圖4實施例與現今期刊的相關特性比較表。
圖9為根據本發明較佳實施例的下轉換器結構示意圖。
附圖符號說明
301:差動放大單元
302:電流緩沖單元
303:切換單元
310、 350a與350b:差動輸入端 320、 330、 340:差動輸出端
310a與310b、 350aa與350ab、 350ba與350bb:輸入端
320a與320b、 330a與330b、 340a與340b、輸出端
401、 402:諧振電路
MN1-MN12、 MN41-MN410: N型電晶體
MP41與MP42: P型電晶體
Rll與R12、 R41—R44:電阻
C41-C48:電容
L41-L45:電感
具體實施例方式
圖3為根據本發明一較佳實施例的次諧波混頻器結構示意圖，包括差動
放大單元301、電流緩衝單元302、以及切換單元303。電流緩沖單元302耦 接於差動放大單元301與切換單元303之間。差動放大單元301將射頻信號 放大後，次諧波混頻器300利用電流緩衝單元302將差動放大單元302的輸 出信號的增益放大，以讓切換單元303依據多相位本地振蕩信號，將電流緩 沖單元302的輸出信號切換至基頻信號。如此一來，次諧波混頻器300就可 以達到將多相位本地振蕩信號與射頻信號進行混頻，進而產生基頻信號的功 效。
圖4為根據本發明較佳實施例的次諧波混頻器詳細電路圖。對照圖3來 看，其中輸入端310a與310b對應圖3中，差動放大單元301的差動輸入端 310。輸出端320a與320b對應圖3中，動放大單元301的差動輸出端320。 輸出端330a與330b對應圖3中，電流緩衝單元302的差動輸出端330。輸 出端340a與340b對應圖3中，切換單元303的差動輸出端340。輸入端350aa 與350ab、以及輸入端350ba與350bb則對應圖3中，切換單元303的多相 位本地振蕩信號輸入端350a與350b。
如圖4所示，差動放大單元301包括諧振電路401、 N型電晶體MN41與 MN42、電阻R41與R42、電容C41與C42、以及電感L41。電流緩衝單元302 包括P型電晶體M41與MP42、以及諧振電路402。切換單元303包括N型晶 體管MN43-N410、以及電阻R43與R44。電阻R41與R42的第一端耦接至第一 電壓(比如操作電壓U 。N型電晶體M41與MP42的漏極耦接至諧振電路401, N型電晶體M41與MP42的源極耦接至第二電壓(比如接地電壓)，N型電晶體 M41與MP42的柵極則分別耦接至電容C41與C4的第一端。電感L41串接在 電容C41的第二端與電容C4的第二端之間。電容C41與C42的第一端分別耦 接至電感L41的第一端與第二端，且電容C41與C42的第二端分別拉線構成 輸入端310a與310b。 P型電晶體M41與MP42的源極分別耦接至N型電晶體 M41與MP42的漏極，P型電晶體M41與MP42的柵極耦接至第二電壓。諧振電 路402串接在P型電晶體M41與MP42的柵極與第二電壓之間。電阻R43與 R44的第一端耦接至第一電壓，電阻R43與R44的第二端則分別拉線構成輸 出端340a與340b。 N型電晶體畫43與MN44、以及匪47與MN48的漏極耦接 至電阻R43的第二端。N型電晶體MN45與MN46、以及MN49與MN410的漏極
耦接至電阻R"的第二端。且N型電晶體MN4 3-N46的源才及耦接至P型電晶體 M41的漏極。N型電晶體MN47-N410的源極耦接至P型電晶體M42的漏極。
上述的諧振電路401包括電感L42與L43、以及電容C45與C46。諧振電 路402則包括電感L44與L45、以及電容C47與C48。電感L42與L43、以及 電容C45與C46的第一端耦接至第一電壓。電感L42與電容C45的第二端耦 接至N型電晶體顧41的漏極。電感L43與電容C46的第二端耦接至N型晶體 管顧42的漏極。電感L44與電容C47的第一端耦接至P型電晶體MP41的漏 極。電感L45與電容C48的第一端耦^妄至P型電晶體MP42的漏極。電感L44 與L45、以及電容C47與C48的第二端耦接至第二電壓。
繼續參照圖4來看本實施例的工作原理。差動放大單元301中的電感L41 與L42,在此提供低阻抗路徑,以形成N型電晶體MN41與MN42的直流偏壓 電流。此時，經由電容C43與C44的第二端所接收的射頻信號，藉由操作上 相當於差動轉導的N型電晶體匪41與匪42放大。為了將放大後的射頻信號 經由輸出端320a與320b傳送至電流緩衝單元302，本實施例將諧振電路401 的共振頻率操作在射頻信號的振蕩頻率。由於諧振電路401搡作在共振頻率 下相當於一高阻抗，搡作在共振頻率外相當於一低阻抗。因此，放大後的射 頻信號將可被導向至電流緩衝單元302。不僅如此，由於次諧波混頻器300 的多相位本地振蕩信號的振蕩頻率為射頻信號的振蕩頻率的0. 5倍。因此， 由多相位本地振蕩信號經由穿隧效應出現在輸入端310a與310b的洩漏信號， 或是由幹擾信號經由非線性電路所產生的偶次階失真，也將被諧振電路401 導向至第一電壓。
之後的電流緩衝單元302利用P型電晶體M41與MP42的源極接收放大後 的射頻信號。電感L44與L45提供低阻抗路徑，形成P型電晶體MP41與MP42 的直流偏壓電流。此時，連接成共柵極組態的P型電晶體MP41與MP42,除 了有助於電流緩衝單元302的隔絕度，並單增益放大由差動放大單元301所 輸出的信號。為了將由P型電晶體MP41與MP42所放大的射頻信號，導向至 切換單元303，在此諧振電路402採取如同諧振電路401 —樣的做法，將共 振頻率操作在射頻信號的振蕩頻率，讓電流緩沖單元302的輸出信號導向至 切換單元303的同時，諧振電路402也可將由多相位本地振蕩信號經由穿隧 效應出現在輸入端310a與310b的洩漏信號，或是由幹擾信號經由非線性電 路所產生的偶次階失真，導向至第二電壓。
最後，多相位本地4展蕩信號所包含的本地振蕩信號L04 —0°、 L04_90°、 L04 — 180。、以及L04 —270。，分別經由切換單元303內的N型電晶體匪43與MN49 的柵極、MN45與MN48的柵極、MN44與MN410的柵極、以及MN46與顧47的 柵極所接收。此時，搡作特性相當於開關的N型電晶體MN43-N410,則依據 本地振蕩信號LO4_0°、 LO4_90°、 L04一180。、以及L04 —270。，將電流緩衝單元 302的輸出信號切換至基頻信號。其中，地振蕩信號L04 —0°、LO4_90°、LO4 —180°、 以及L04-270。的相移量分別為0度、90度、180度、以及270度。
圖5-8為本實施例實現在現今CMOS工藝技術下的實際量測結果。本實施 例在操作電壓V^為IV、射頻信號的振蕩頻率為5.2GHz、多相位本地信號的 振蕩頻率為2. 6GHz的條件下。如圖5所示，次諧波混頻器300在頻率為lOMHz 下的噪聲指數(Noise Figure)為17. 3dB。且如圖6所示，次諧波混頻器300 在接收功率為15. 5dBm的多相位本地信號下，在輸入端310a與310b測量到 功率為-65. 154dBm的洩漏信號。此洩漏信號將造成次諧波混頻器300輸出功 率約為-100. 7dBm的直流偏移，但此直流偏移卻未超過無線區域網路(WLAN) 接收器所規範的背景噪聲(noise floor)。換而言之，此時次諧波混頻器300 所形成的直流偏移將掩蓋在背景噪聲中，而不會影響到電路本身的工作性能。 此外，如圖7所示的，在次諧波混頻器300的輸入端310a與310b，只測量 到非常地」徵小的2倍洩漏信號(功率僅為-109. 934dBm),由此可證明本發明所 提出的次諧波混頻器300的輸入端具有良好的隔絕度。為了更進一步了解本 發明的電路性能，圖8列出了本實施例與電機電子工程師協會(IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers)在1998年固態電路 會刊第33巻第12期(Solid-state Circuits, VOL. 33, NO. 12)中所發表的期 刊(圖8中以期刊[l]表示)、2000年射頻暨無線會刊第219頁至第222頁 (RAWCON, pp. 219-222)中所發表的期刊(圖8中以期刊[2]表示)、2004年 微波與無線組件會刊第14巻第7期(Microwave and Wireless Components Letters, VOL. 14， NO. 7)中所發表的期刊(圖8中以期刊[3]表示)、以及2004 年固態電路會刊第39巻第6期(Solid-state Circuits， VOL. 39， NO. 6)中所 發表的期刊(圖8中以期刊[4]表示)的比較結果。由圖8可顯示出本發明的 次諧波混頻器具有良好的隔絕度，以至於與現今期刊所發表的論文相比較下， 本發明不論是在輸入端三階交錯點(I叩ut 3rd order intercept point, IIP3)、 輸入端二階交《普點(Input 2'd order intercept point, IIP2) 、 LOR (local
oscillator rejection)、或是4十^f所產生的洩漏^f言號與直;充i^移，老卩具有良 好特性。其中，8中所附註的符號*表示該期刊所發表的次諧波混頻器具有 線性化電路，符號+表示該期刊所發表的次諧波混頻器假設射頻信號輸入端的 隔絕度為50dB。
從另一觀點來看，圖9為依據本發明較佳實施例的下轉換器結構示意圖， 包括次諧波混頻器300與信號產生器501。次諧波混頻器300則包括差動放 大單元301、電流緩衝單元302、以及切換單元303。其中次諧波混頻器300 耦接至信號產生器501。電流緩衝單元302耦接至差動放大單元301。切換單 元303耦接至電流緩沖單元302與信號產生器501。下轉換器在達到將射頻 信號轉換至基頻信號的過程中，包括先利用差動放大單元301將所接收的射 頻信號放大。之後，'再將經由電流緩沖單元302單增益放大差動放大單元301 的輸出信號。藉此，讓切換單元303依據信號產生器501所提供的多相位本 地振蕩信號，將電流緩衝單元302的輸出信號轉換成基頻信號。
上述的信號產生器501包括本地振蕩器510與相位偏移器520。相位偏 移器520串接在本地振蕩器510與切換單元303之間。其中本地振蕩器510 用於產生本地振蕩信號，以便讓相位偏移器520將所接收到的本地振蕩信號， 轉換成數個不同相移量的本地振蕩信號，以輸出作為多相位本地振蕩信號。 至於圖9實施例中，次諧波混頻器300的工作原理、電路架構、以及相關電 路特性，則包含在圖3-8實施例中，在此就不多加敘述。
綜上所述，本發明因採用差動放大單元與電流緩衝單元組合的架構，讓 次諧波混頻器在利用第一諧振電路與第二諧振電路，將洩漏信號導向至第一 電壓或第二電壓的情況下，有效地i是高次諧波混頻器的隔絕度。如此一來， 使得必須應用次諧波混頻器的相關電路，例如下轉換器、直接降頻接收器... 等，將隨著次諧波混頻器隔絕度的提升，而大幅地提升本身電路性能，尤其 是針對直接降頻接收器而言，其所面臨的直流偏移與偶次階失真將大幅度地 降低。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用於限定本發明，任何 熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾， 因此本發明的保護範圍當視本發明的請專利範圍所界定者為準。
權利要求
1.一種次諧波混頻器，用於將一多相位本地振蕩信號與一射頻信號進行混頻，以產生一基頻信號，該次諧波混頻器包括一差動放大單元，用於將該射頻信號放大；一電流緩衝單元，耦接至該差動放大單元，用於將該差動放大單元的輸出信號的增益放大；以及一切換單元，耦接至該電流緩衝單元，用於依據該多相位本地振蕩信號，而將該電流緩衝單元的輸出信號切換至該基頻信號。
2. 如權利要求1所述的次諧波混頻器，適用於直接降頻接收器。
3. 如權利要求1所述的次諧波混頻器，其中，差動放大單元包括 一第一諧振電路，耦接至一第一電壓，用於將放大後的該射頻信號導向至該電流緩衝單元，並將一洩漏信號導向至該第一電壓； 一第一電阻，其第一端耦接至該第一電壓； 一第二電阻，其第一端耦接至該第一電壓；一第一N型電晶體，其漏極耦接至該第一諧振電路，其柵極耦接至該第 一電阻的第二端，且該第一 N型電晶體的源極耦接至一第二電壓；一第二N型電晶體，其漏極耦接至該第一諧振電路，其柵極耦接至該第 二電阻的第二端，且該第二 N型電晶體的源極耦接至該第二電壓；一第一電容，其第一端耦接至該第一N型電晶體的柵極；一第二電容，其第一端耦接至該第二N型電晶體的柵極；一第一電感，其第一端耦接至該第一電容的第二端，該第一電感的第二 端耦接至該第二電容的第二端；一第三電容，其第一端耦接至該第一電感的第一端，該第三電容的第二 端用於接收該射頻信號；以及一第四電容，其第一端耦接至該第一電感的第二端，該第四電容的第二端用於接收該射頻信號。
4. 如權利要求3所述的次諧波混頻器，其中，第一諧振電路包括 一第二電感，其第一端耦接至該第一電壓，該第二電感的第二端耦接至該第一N型電晶體的漏極； ' 一第五電容，其第一端耦接至該第一電壓，該第五電容的第二端耦接至該第一N型電晶體的漏極；一第三電感，其第一端耦接至該第一電壓，該第三電感的第二端耦接至該第二N型電晶體的漏極；以及一第六電容，其第一端耦接至該第一電壓，該第六電容的第二端耦接至 該第二N型電晶體的漏極。
5. 如權利要求3所述的次諧波混頻器，其中，第一諧振電路的共振頻率 與該射頻信號的振蕩頻率相同。
6. 如權利要求3所述的次諧波混頻器，其中，第一電壓為一操作電壓。
7. 如權利要求3所述的次諧波混頻器，其中，電流緩衝單元包括 一第一P型電晶體，其源極耦接至該第一N型電晶體的漏極，該第一P型電晶體的柵極耦接至該第二電壓；一第二P型電晶體，其源極耦接至該第二N型電晶體的漏極，該第二P型電晶體的柵極耦接至該第二電壓；以及一第二諧振電路，串接至該第一 P型電晶體與該第二 P型電晶體的漏極與該第二電壓之間，用於將該電流緩沖單元的輸出信號導向至該切換單元，並將該洩漏信號導向至該第二電壓。
8. 如權利要求7所述的次諧波混頻器，其中，第二諧振電路包括 一第四電感，其第一端耦接至該第一P型電晶體的漏極，該第四電感的第二端耦接至該第二電壓；一第七電容，其第一端耦接至該第一P型電晶體的漏極，該第七電容的 第二端耦接至該第二電壓；一第五電感，其第一端耦接至該第二P型電晶體的漏極，該第五電感的 第二端耦接至該第二電壓；以及一第八電容，其第一端耦接至該第二 P型電晶體的漏極，該第八電容的 第二端耦接至該第二電壓。
9. 如權利要求7所述的次諧波混頻器，其中，第二諧振電路的共振頻率 與該射頻信號的振蕩頻率相同。
10. 如權利要求7所述的次諧波混頻器，其中，第二電壓為一接地電壓。
11. 如權利要求7所述的次諧波混頻器，其中，多相位本地振蕩信號包括 第一至第四本地振蕩信號，該切換單元包括 一第三電阻，其第一端耦接至該第一電壓；一第四電阻，其第一端耦接至該第一電壓；一第三N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第三N型電晶體的柵極用於接收該第一本地振蕩信號；一第四N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第四N型電晶體的柵極用於接收該第三本地振蕩信號；一第五N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第五N型電晶體的柵極用於接收該第二本地振蕩信號；一第六N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第六N型電晶體的柵極用於接收該第四本地振蕩信號；一第七N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第七N型電晶體的柵極用於接收該第四本地振 蕩信號；一第八N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第八N型電晶體的柵極用於接收該第二本地振 蕩信號；一第九N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的第二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第九N型電晶體的柵極用於接收該第一本地振 蕩信號；以及一第十N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的第二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第十N型電晶體的柵極用於接收該第三本地振 蕩信號。
12. 如權利要求11所述的次諧波混頻器，其中， 一至第四本地振蕩信號 的振蕩頻率分別都為該射頻信號的振蕩頻率的0. 5倍，且第一至第四本地振 蕩信號的相移量分別為0度、90度、180度、以及270度。
13. —種下轉換器，用於將一射頻信號轉換至一基頻信號，包括 一信號產生器，用於提供一多相位本地振蕩信號；以及一次諧波混頻器，耦接至該信號產生器，用於將該多相位本地振蕩信號與該射頻信號進行混頻，以產生該基頻信號，該次諧波混頻器包括 一差動放大單元，用於將該射頻信號放大；一電流緩衝單元，耦接至該差動放大單元，用於將該差動放大單元 的輸出信號的增益放大；以及一切換單元，耦接至該電流緩衝單元與該信號產生器，用於依據該 多相位本地振蕩信號，而將該電流緩衝單元的輸出信號切換至該基頻信號。
14. 如權利要求13所述的下轉換器，其中，信號產生器包括 一本地振蕩器，用於產生一本地振蕩信號；以及一相位偏移器，串接在該本地振蕩器與該切換單元之間，用於將該本地 振蕩信號轉換成數個不同相移量的本地振蕩信號，以輸出作為該多相位本地 振蕩信號。
15. 如權利要求13所述的下轉換器，適用於直接降頻接收器。
16. 如權利要求13所述的下轉換器，其中，差動放大單元包括 一第一諧振電路，耦接至一第一電壓，用於將放大後的該射頻信號導向至該電流緩沖單元；一第一電阻，其第一端耦接至該第一電壓； 一第二電阻，其第一端耦接至該第一電壓；一第一N型電晶體，其漏極耦接至該第一諧振電路，其柵極耦接至該第 一電阻的第二端，且該第一 N型電晶體的源極耦接至一第二電壓；一第二N型電晶體，其漏極耦接至該第一諧振電路，其柵極耦接至該第 二電阻的第二端，且該第二N型電晶體的源極耦接至該第二電壓；一第一電容，其第一端耦接至該第一N型電晶體的柵極；一第二電容，其第一端耦接至該第二N型電晶體的柵極；一第一電感，其第一端耦接至該第一電容的第二端，該第一電感的第二 端耦接至該第二電容的第二端；一第三電容，其第一端耦接至該第一電感的第一端，該第三電容的第二 端用於接收該射頻信號；以及一第四電容，其第一端耦接至該第一電感的第二端，該第四電容的第二 端用於接收該射頻信號。
17.如權利要求16所述的下轉換器，其中，第一諧振電路包括 一第二電感，其第一端耦接至該第一電壓，該第二電感的第二端耦接至 該第一N型電晶體的漏極；一第五電容，其第一端耦接至該第一電壓，該第五電容的第二端耦接至 該第一N型電晶體的漏極；一第三電感，其第一端耦接至該第一電壓，該第三電感的第二端耦接至 該第二N型電晶體的漏極；以及一第六電容，其第一端耦接至該第一電壓，該第六電容的第二端耦接至該第二N型電晶體的漏極。
18. 如權利要求16所述的下轉換器，其中，第一諧振電路的共振頻率與 該射頻信號的振蕩頻率相同。
19. 如權利要求16所述的下轉換器，其中，第一電壓為一操作電壓。
20. 如權利要求16所述的下轉換器，其中，電流緩衝單元包括 一第一P型電晶體，其源極耦接至該第一 N型電晶體的漏極，該第一P型電晶體的柵極耦接至該第二電壓；一第二P型電晶體，其源極耦接至該第二N型電晶體的漏極，該第二P 型電晶體的柵極耦接至該第二電壓；以及一第二諧振電路，串接至該第一 p型電晶體與該第二 P型電晶體的漏極 與該第二電壓之間，用於將該電流緩衝單元的輸出信號導向至該切換單元。
21. 如權利要求20所述的下轉換器，其中，第二諧振電路包括 一第四電感，其第一端耦接至該第一P型電晶體的漏極，該第四電感的第二端耦4妄至該第二電壓；一第七電容，其第一端耦接至該第一P型電晶體的漏極，該第七電容的 第二端耦4妾至該第二電壓；一第五電感，其第一端耦接至該第二P型電晶體的漏極，該第五電感的 第二端耦接至該第二電壓；以及一第八電容，其第一端耦接至該第二P型電晶體的漏極，該第八電容的 第二端耦接至該第二電壓。
22. 如權利要求20所述的下轉換器，其中，第二諧振電路的共振頻率與 該射頻信號的振蕩頻率相同。
23. 如權利要求20所述的下轉換器，其中，第二電壓為一接地電壓。
24.如權利要求20所述的下轉換器，其中，多相位本地振蕩信號包括第一至第四本地振蕩信號，該切換單元包括一第三電阻，其第一端耦接至該第一電壓； 一第四電阻，其第一端耦接至該第一電壓；一第三N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第三N型電晶體的柵極用於接收該第一本地振 蕩信號；一第四N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第四N型電晶體的柵極用於接收該第三本地振 蕩信號；一第五N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第五N型電晶體的柵極用於接收該第二本地振 蕩信號；一第六N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的第二端，其源極耦接至 該第一 P型電晶體的漏極，該第六N型電晶體的柵極用於接收該第四本地振 蕩信號；一第七N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第七N型電晶體的柵極用於接收該第四本地振 蕩信號；一第八N型電晶體，其漏極耦接至該第三電阻的第二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第八N型電晶體的柵極用於接收該第二本地振 蕩信號；一第九N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的的二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第九N型電晶體的柵極用於接收該第一本地振 蕩信號；以及一第十N型電晶體，其漏極耦接至該第四電阻的第二端，其源極耦接至 該第二 P型電晶體的漏極，該第十N型電晶體的柵極用於接收該第三本地振 蕩信號。
25.如權利要求24所述的下轉換器，其中第一至第四本地振蕩信號 的振蕩頻率分別都為該射頻信號的振蕩頻率的0. 5倍，且第一至第四本 地振蕩信號的相移量分別為Q度、90度、180度、以及270度。
全文摘要
一種次諧波混頻器及具備該混頻器的下轉換器。上述的次諧波混頻器包括差動放大單元、電流緩衝單元、以及切換單元。差動放大單元用於將射頻信號放大，且利用第一諧振電路將洩漏信號導向至第一電壓。電流緩衝單元用於將差動放大單元的輸出信號的增益放大，並利用第二諧振電路將洩漏信號導向至第二電壓。最後，切換單元將電流緩衝單元的輸出信號切換至基頻信號。
文檔編號H03D7/18GK101110568SQ200710001500
公開日2008年1月23日 申請日期2007年1月11日 優先權日2006年7月18日
發明者呂學士, 張仁忠, 林子超, 許家榮, 陳筱青 申請人:聯華電子股份有限公司;呂學士