CN114584076A - 一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法 - Google Patents

一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114584076A
CN114584076A CN202210218852.2A CN202210218852A CN114584076A CN 114584076 A CN114584076 A CN 114584076A CN 202210218852 A CN202210218852 A CN 202210218852A CN 114584076 A CN114584076 A CN 114584076A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixer
signal
local oscillator
capacitor
adjustable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210218852.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114584076B (zh
Inventor
廖怀林
赵勇
刘军华
陈保旺
白浩宇
宿小磊
王栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN202210218852.2A priority Critical patent/CN114584076B/zh
Publication of CN114584076A publication Critical patent/CN114584076A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114584076B publication Critical patent/CN114584076B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/14—Balanced arrangements
    • H03D7/1425—Balanced arrangements with transistors
    • H03D7/1466—Passive mixer arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/16—Multiple-frequency-changing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

本发明提供一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法，属于集成电路技术领域。本发明提供的技术方案是，中频信号经过可调RC电路输入到IQ混频器，可调RC电路为电阻电容并联，通过电阻分压后产生多路中频信号分别给到不同相位的IQ混频器，调控之后的多路中频信号满足
Figure DDA0003529236530000011
的比例，进而实现增益的匹配；本振LO时钟信号输入到IQ混频器，IQ混频器输出到功率放大器，可调RC电路通过RC调控的方式来补偿制造工艺、失配带来的本振LO时钟信号的部分偏差，进而实现相位的匹配。本发明集成度高，性能稳定，可靠性好，具有极大的实用价值和推广价值。

Description

一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，涉及一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法。
背景技术
现代通信***中，射频集成接收机、发射机电路对于混频器对应本振信号频率整数倍的谐波抑制要求严格，同时射频集成接收机、发射机电路对于镜像信号抑制也有严格的要求。
混频器结构分为无源混频器和有源混频器，目前主流的是无源混频器，其具有低噪声、高线性度的特点，此外，无源混频器还需要提供本振信号，如果本振信号是纯正弦信号，其谱能量集中在基频，则理想上相对容易滤除不需要的谱能量，使得已滤波的信号的谱能量一般位于期望的中频。若本振信号是非正弦信号，如方波信号，该信号包含了位于基频的谱能量和位于谐频的另外谱能量。将进入的信号与本振信号混合一般产生了位置距期望谱能量足够近的不合需要的谱能量，使得不合需要的谱能量相对难以通过滤波去除。通常混频器在进行变频时通常会将3倍或者5倍本振频率处的干扰信号变频到有用信号频率处，从而降低了整个***的信噪比。因此，一直以来需要一种谐波抑制混频器抑制可由非纯正弦的本振信号引入的谐频。此处假设f1、f2、f3为50％占空比的方波信号，相互之间相位相差45°，对其用傅里叶级数展开为：
Figure BDA0003529236510000011
Figure BDA0003529236510000012
Figure BDA0003529236510000013
对f1(t)、f2(t)、f3(t)按照
Figure BDA0003529236510000014
比例进行叠加之后，输出信号的傅里叶级数展开式为：
Figure BDA0003529236510000015
为了实现高谐波抑制比，需要相位和增益精确匹配，将三次和五次谐波进行较好抵消，图1和图2展示了传统的谐波抑制混频器为了实现高的三次和五次谐波抑制，需要精确的实现期望加权比，通常在这种情况下，无理数比为
Figure BDA0003529236510000021
加权比需要足够接近这个标称(平均)值，并且一般往往需要两级或两级以上的谐波抑制来解决，并且多级调控需要分别单独调控增益和相位，通常做法是通过运放和Gm级来调节，由于增加了Gm级调控，其自身也会带来失配和IQ失衡的问题，往往在Gm级和第一级混频器之间还需要增加一级IQ校正电路，加大了设计难度，使得电路结构变得复杂。针对这类问题，本发明目的是提供一种电路结构相对简单，性能优良的校正方法，该电路结构既能够调控增益又能够调控相位，无需分开单独调控，其能较好的抑制三次和五次谐波分量。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法，其能较好的抑制三次和五次谐波分量。
为实现上述目的，本发明提供的针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法，其特征在于，中频信号经过可调RC电路输入到IQ混频器，可调RC电路为电阻电容并联，通过电阻分压后产生多路中频信号分别给到不同相位的IQ混频器，调控之后的多路中频信号满足
Figure BDA0003529236510000022
的比例，进而实现增益的匹配；本振LO时钟信号输入到IQ混频器，IQ混频器输出到功率放大器，可调RC电路通过RC调控的方式来补偿制造工艺、失配带来的本振LO时钟信号的部分偏差，进而实现相位的匹配。
本发明涉及的本振LO时钟信号为八相本振LO时钟信号或十六相本振LO时钟信号。
可调RC电路包括2个可变电阻、1个可变电容和2个固定电容，其中，第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第一端与输入射频信号连接，第二可变电阻的第二端与第二电容的第二端连接，第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第二端与第二可变电阻的第一端和第二电容的第一端连接。
本发明的技术效果如下：
利用本发明提供的校正方法，输入射频信号进入混频器之前通过调控可调RC电路中电阻的阻值实现幅值的校正，从而实现增益的匹配。即本发明通过调控两个可变电阻阻值实现输入射频IN信号、VM信号和共模信号VCM信号的比例为
Figure BDA0003529236510000023
然后将信号分别给到混频器源极与对应的本振信号LO信号进行混频。同时，射频输入信号进入混频器之前通过调控可调RC电路中电容的容值实现相位的校正，从而实现相位的匹配。相位的校正较为看重本振LO信号的上升沿延时，其对应可变电容的容值大小，本发明通过延时校正达到较好的相位校正。即改变可变电容的大小，对射频输入信号进行一定程度上的延时，使其依次分别达到I路混频器或者Q路混频器的源极与本振LO信号进行混频，混频之后通过电流加和完成三次和五次谐波的抵消。
本发明通过调控可调RC电路的方式来解决幅值和相位不确定的问题，实现了相位和增益的精确匹配，提高了谐波抑制比。
本发明采用无源电阻电容器件和CMOS晶体管，电路体积小，集成度高，性能稳定，可靠性好。同时，本发明设计思想前沿，适应度强，可以应用到5G方案中对应的sub-6G发射机***中，解决了谐波抑制在发射机实现中的一大难点，为谐波抑制混频器的设计提供了一种新的设计思路和模板，具有极大的实用价值和推广价值。
附图说明
图1为传统多级谐波抑制混频器级联示意图；
图2为传统两级谐波抑制混频器连接示意图；
图3为本发明谐波抑制混频器的示意图；
图4为本发明谐波抑制混频器的信号示意图，其中(a)为I路混频器单元；(b)为Q路混频器单元；
图5为本发明谐波抑制混频器的I路混频器单元示意图；
图6为本发明谐波抑制混频器的Q路混频器单元示意图。
具体实施方式
本发明倾向于减少对增益相位失配的敏感性，能较好抑制三次和五次谐波。
如图3所示，本发明涉及两个相同结构的可调RC电路、I路混频器和Q路混频器，所述可调RC电路包括2个可变电阻、1个可变电容和2个固定电容，其中，第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第一端与输入射频信号连接，第二可变电阻和第二电容的第二端与共模电平VCM连接，第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第二端与第二可变电阻和第二电容的第一端连接，定义为VM信号，所述混频器为8个NMOS晶体管组成的无源混频器，第一NMOS管、第三NMOS管、第五NMOS管和第七NMOS管的源极与VM信号连接，所述第二NMOS管和第六NMOS管的源极与输入射频信号连接，所述第四NMOS管和第八NMOS管的源极与共模电平VCM连接。
参考图4，设所述射频信号的输入端为IP、IN、QP和QN，输入的本振信号为LOI和LOQ，则谐波抑制混频器的I路混频器单元的输入信号为IP、IN和LOI，输出信号为OUTIP和OUTIN；Q路混频器单元的输入信号为QP、QN和LOQ，输出信号为OUTQP和OUTQN。
参考图5，针对I路混频器单元，其中可调RC电路的第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第一端与输入射频信号连接，所述第二可变电阻和第二电容的第二端与共模电平VCM连接，所述第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第二端与第二可变电阻和第二电容的第一端连接，定义为VM信号，所述第一NMOS管、第三NMOS管、第五NMOS管和第七NMOS管的源极与VM信号连接，所述第二NMOS管和第六NMOS管的源极与输入射频信号连接，所述第四NMOS管和第八NMOS管的源极与共模电平VCM连接，所述第一NMOS管的栅极与本振信号0°相位信号连接，所述第二NMOS管的栅极与本振信号45°相位信号连接，所述第三NMOS管的栅极与本振信号90°相位信号连接，所述第四NMOS管的栅极与本振信号135°相位信号连接，所述第五NMOS管的栅极与本振信号180°相位信号连接，所述第六NMOS管的栅极与本振信号225°相位信号连接，所述第七NMOS管的栅极与本振信号270°相位信号连接，所述第八NMOS管的栅极与本振信号315°相位信号连接，所述第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管的漏极与输出信号端OUTP连接，所述第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管的漏极与输出信号端OUTN连接。
参考图6，针对Q路混频器单元，其中可调RC电路的第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第一端与输入射频信号连接，所述第二可变电阻和第二电容的第二端与共模电平VCM连接，所述第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第二端与第二可变电阻和第二电容的第一端连接，定义为VM信号，所述第一NMOS管、第三NMOS管、第五NMOS管和第七NMOS管的源极与VM信号连接，所述第二NMOS管和第六NMOS管的源极与输入射频信号连接，所述第四NMOS管和第八NMOS管的源极与共模电平VCM连接，所述第一NMOS管的栅极与本振信号270°相位信号连接，所述第二NMOS管的栅极与本振信号315°相位信号连接，所述第三NMOS管的栅极与本振信号0°相位信号连接，所述第四NMOS管的栅极与本振信号45°相位信号连接，所述第五NMOS管的栅极与本振信号90°相位信号连接，所述第六NMOS管的栅极与本振信号135°相位信号连接，所述第七NMOS管的栅极与本振信号180°相位信号连接，所述第八NMOS管的栅极与本振信号225°相位信号连接，所述第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管的漏极与输出信号端OUTP连接，所述第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管的漏极与输出信号端OUTN连接。
通过调节可变电阻R1、R2的阻值实现射频输入信号、VM信号、共模信号VCM信号比例达到
Figure BDA0003529236510000051
接着这些调整后的信号接入到I路和Q路混频器的源极，本振LO信号按照45°相位差依次连接到I路或者Q路混频器的栅极。通过调节可变电容的容值实现校正射频输入信号的延时以匹配混频栅极输入的本振LO信号，达到相位的精确匹配。
仿真结果表明，与传统的混频器相比，采用本方案的混频器电路对于三次谐波和五次谐波分量抑制效果明显，通过调控最优电阻电容值可以达到抑制效果65dBm以上。
以上通过详细实施案例描述了本发明的谐波抑制混频器，本领域的研究人员和技术人员可以根据上述的步骤作出形式或内容方面的非实质性的改变而不偏离本发明实质保护的范围。因此，本发明不局限于以上实施例中所公开的内容，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims (4)

1.一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法，其特征在于，
中频信号经过可调RC电路输入到IQ混频器，可调RC电路为电阻电容并联，通过电阻分压后产生多路中频信号分别给到不同相位的IQ混频器，调控之后的多路中频信号满足
Figure FDA0003529236500000011
的比例，进而实现增益的匹配；本振LO时钟信号输入到IQ混频器，IQ混频器输出到功率放大器，可调RC电路通过RC调控的方式来补偿制造工艺、失配带来的本振LO时钟信号的部分偏差，进而实现相位的匹配。
2.根据权利要求1所述的针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法，其特征在于，本振LO时钟信号为八相本振LO时钟信号。
3.根据权利要求1所述的针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法，其特征在于，本振LO时钟信号为十六相本振LO时钟信号。
4.根据权利要求1所述的针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法，其特征在于，所述可调RC电路包括2个可变电阻、1个可变电容和2个固定电容，其中，第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第一端与输入射频信号连接，第二可变电阻的第二端与第二电容的第二端连接，第一可变电阻、第一电容和第一可变电容的第二端与第二可变电阻的第一端和第二电容的第一端连接。
CN202210218852.2A 2022-03-03 2022-03-03 一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法 Active CN114584076B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210218852.2A CN114584076B (zh) 2022-03-03 2022-03-03 一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210218852.2A CN114584076B (zh) 2022-03-03 2022-03-03 一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114584076A true CN114584076A (zh) 2022-06-03
CN114584076B CN114584076B (zh) 2024-04-16

Family

ID=81773842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210218852.2A Active CN114584076B (zh) 2022-03-03 2022-03-03 一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114584076B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273652A (ja) * 2002-03-14 2003-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd イメージリジェクションミキサ装置
JP2006310940A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Sanyo Electric Co Ltd 信号生成回路、周波数変換回路、周波数シンセサイザ及び通信システム
CN101098142A (zh) * 2007-06-14 2008-01-02 复旦大学 多边带正交频分复用超宽带***射频收发机的频率综合器
US20110292290A1 (en) * 2010-05-26 2011-12-01 Seiko Epson Corporation Frequency conversion circuit, frequency conversion method, and electronic apparatus
CN105007044A (zh) * 2014-04-18 2015-10-28 清华大学 一种谐波抑制混频器
CN107911092A (zh) * 2017-10-10 2018-04-13 天津大学 一种宽带高线性度的射频发射前端电路
CN113472295A (zh) * 2021-06-08 2021-10-01 翱捷科技股份有限公司 一种可抑制本振三次谐波的功率混频器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273652A (ja) * 2002-03-14 2003-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd イメージリジェクションミキサ装置
JP2006310940A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Sanyo Electric Co Ltd 信号生成回路、周波数変換回路、周波数シンセサイザ及び通信システム
CN101098142A (zh) * 2007-06-14 2008-01-02 复旦大学 多边带正交频分复用超宽带***射频收发机的频率综合器
US20110292290A1 (en) * 2010-05-26 2011-12-01 Seiko Epson Corporation Frequency conversion circuit, frequency conversion method, and electronic apparatus
CN105007044A (zh) * 2014-04-18 2015-10-28 清华大学 一种谐波抑制混频器
CN107911092A (zh) * 2017-10-10 2018-04-13 天津大学 一种宽带高线性度的射频发射前端电路
CN113472295A (zh) * 2021-06-08 2021-10-01 翱捷科技股份有限公司 一种可抑制本振三次谐波的功率混频器

Also Published As

Publication number Publication date
CN114584076B (zh) 2024-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8099070B2 (en) Passive mixer and four phase clocking method and apparatus
KR100314798B1 (ko) 집적화된이미지제거믹서
US7668527B2 (en) Multi-function passive frequency mixer
US20060035617A1 (en) Intermediate frequency receiver with improved image rejection ratio
KR20030054757A (ko) 저역통과필터 및 고역통과필터 특성의 로드를 이용한 능동직교위상신호 발생기
US8159619B2 (en) Multi-standard integrated television receiver
CN1707961B (zh) 零中频无线接收机二阶互调自动校准电路
US10374659B2 (en) Low latency data transfer in a system for wireless power transmission
JP2012065017A (ja) ハーモニックリジェクションミキサ及び位相調整方法
AU1600501A (en) Single chip cmos transmitter/receiver and method of using same
US7271668B2 (en) Mixer circuits and methods with improved spectral purity
US11057069B2 (en) Radio frequency (RF) front end of low power consumption and fully automatic adjustable broadband receiver
CN114584076B (zh) 一种针对发射机无源上混频器抑制谐波的校正方法
CN114629441B (zh) 一种接收机无源下混频器抑制谐波的校正方法
US11722160B2 (en) Radio frequency receiver for carrier aggregation
Ghamari et al. A wide tuning range 4 th-order Gm-C elliptic filter for wideband multi-standards GNSS receivers
US20220247396A1 (en) Rtwo-based frequency multiplier
CN101674049B (zh) 用于一混频装置的噪声抑制电路及其相关混频装置
CN115940974A (zh) 一种宽带抗阻塞射频接收机
CN108880477B (zh) 一种应用于lte mtc电力物联网的吉尔伯特上混频器
Villegas et al. A 3.6 mW@ 1.2 V high linear 8 th-order CMOS complex filter for IEEE 802.15. 4 standard
CN110460346B (zh) 软件无线电接收机
CN115085744B (zh) 发射器
US11942906B2 (en) Transmitter having harmonic impedance adjustment circuit
KR20020068345A (ko) 싱글칩 ｃｍｏｓ 송신기/수신기 및 그의 사용방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant