文献综述(或调研报告):
文献1:A 7-42GHz Dual-Mode Reconfigurable Mixer with an Integrated Active IF Balun
本文提出了一种既可以作为有源增益可调混频器也可作为无源混频的双平衡环形混频器。它工作在7~24GHz,线性度高,可通过控制直流偏置来控制混频器的工作模式。混频器的核心单元由四只晶体管M1~M4组成,本振信号从晶体管栅极输入进行混频,这种栅极输入的方式比源极输入线性度更好。中频输出信号从晶体管源极引出。在有源模式下工作时,混频器在低LO驱动下就可提供较高的转换增益;而在无源模式下时,转换损耗的大小取决于源漏电阻的大小。
文献2:A 40nm CMOS E-Band Transmitter With Compact and Symmetrical Layout Floor-Plans
本文针对本振泄露题进行讨论。对于低频段的双平衡吉尔伯特混频器,它的本振泄露原因主要来自跨导级、偏置电流以及输出负载的不平衡以及输入信号的不对称性。在毫米波波段,由于晶体管漏级到栅极间的耦合电容CGD减小,导致本振端和射频端的耦合增强,因此需要特别重视本振路径的不对称性并可考虑引入额外的LOFT来改善。
文章还提出了一种用于上混频的I/Q路双平衡有源混频器。电流管M1,M2的尺寸选用大尺寸80u/100nm,目的是增大跨导级的输出阻抗且避免晶体管栅极输入信号电流突然为零,同时大尺寸还可以缓和电路随机的不对称性由此可减小本振的泄露功率。开关管M3-M6的尺寸最优选择是41.6u/40nm,此时晶体管过驱动电压低,只需要较小的本振驱动即可。同时大一点的晶体管尺寸还减小了器件的不对称性并能降低CGD不对称性,由此可以降低本振和射频之间的耦合。
文献3:超低功耗射频接收机低噪声放大器和混频器的研究与设计
本文采用TSMC 0.18um CMOS工艺,提出了一种工作在5GHz下的超低功耗改进型吉尔伯特下混频器,电路图如下。为实现超低功耗,相比于传统的吉尔伯特混频器,该电路采用折叠型结构来降低对电源电压的要求。此外,为了提高性能,电路的输入跨导级采用了基于CMOS反相器的自偏置电阻电流复用结构,开关级为PMOS管的双平衡结构,负载级串联电感作为高频扼流电感,既可以抵消开关级之间的寄生电容,又能确保经跨导级放大的射频信号完全注入开关级中。最终经测试,在1V电压下,电路功耗仅为0.46mW。
文献4:A low power quadrature up-conversion mixer for WSN application
本文采用0.18um CMOS工艺,设计了用于2.4GHz上变频的混频器。该混频器采用双平衡吉尔伯特机构,工作在1.8V电压下,转换增益大约1.2~2dB。针对传统有源混频器增益越高功耗越大的问题,本文提出利用gm-boosting结构在相同功耗的情况下提高增益,且输出电压波动更小。此外通过增加负反馈电阻R11,R22来缓解线性度的下降。该混频器的负载采用LC并联谐振网络,以此在谐振点得到最大交流阻抗,从而提高转换增益。具体电路结构见下图。经测试,该混频器性能良好,可应用于WSN系统。
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