二次混頻rf-dac結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種電路，具體設及一種二次混頻RF-DAC結構，屬于數模混合集成電 路技術領域。
【背景技術】
[0002] 無線通信技術的快速發展，對多載波、多帶寬、多標準的射頻發射機提出了更高的 要求，需要在擁有大帶寬的情況下實現較高的線性度。
[0003] 傳統的射頻發射機通常采用低中頻或零中頻架構，其結構如圖1所示。利用數字 模擬轉換器值AC)產生低中頻信號，經過低通濾波器（LP巧進行濾波，然后利用混頻器進行 混頻，再利用帶通濾波器度P巧選擇混頻后的射頻信號，最后經過功放（PA)和天線將信號 發射出去。
[0004] 隨著CMOS工藝制程的不斷進步，數字模擬轉換器的頻率已經提升到5GS/S的水 準，但是信號輸出的最高頻率還是在奈奎斯特帶內或者遠低于奈奎斯特帶寬。所W傳統結 構的射頻發射機需要將數字模擬轉換器與混頻器相結合。然而，二者的結合不利于發射機 的微細化和系統集成。 陽〇化]如果能夠將數字模擬轉換器與混頻器集成在一個忍片中，那么不僅可W降低成 本，而且還可W減小面積和功耗，方便集成。
[0006]數字模擬轉換器與混頻器作為發射機信號鏈中的重要環節，二者的性能決定了發 射機性能的好壞。電流艙數字模擬轉換器具有大的帶寬，但是頻率的提高會嚴重惡化它的 線性度，然而混頻器可W產生高線性度的射頻信號。 陽007] 鑒于W上原因，能夠在GHz的輸出信號頻率下同時擁有大帶寬和高線性度的RF-DAC結構將成為一種迫切的需求。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于提供一種二次混頻RF-DAC結構，該結構不僅方便集成，而且可 提高整體發射機的性能，保證發射機能夠在GHz的輸出信號頻率下同時擁有大帶寬和高線 性度。
[0009] 為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：
[0010] 一種二次混頻RF-DAC結構，其特征在于，包括：
[00川編碼電路：采樣時鐘信號CLK和輸入信號DATA通過編碼電路產生控制信號Gl、控制信號G2、控制信號G3和控制信號G4,其中，控制信號Gl=DATA&化K、控制信號 G2=DATA泉因志、控制信號GB=DATA&CLK、控制信號G4=DATA&CLK；
[0012] 混頻DAC電路：集成了DAC單元和混頻單元，能夠同時實現DAC功能和混頻功能；
[0013] 前述混頻DAC電路由四相開關單元、雙平衡混頻單元和尾電流源Is組成，其中，
[0014] 前述四相開關單元能夠實現DAC的基本功能，其由MOS管MUMOS管M2、MOS管M3 和MOS管M4構成，四者的源端均連接到尾電流源Is的漏端，其中，MOS管Ml和MOS管M4 為一對差分開關，二者的漏端連接在一起，MOS管M2和MOS管M3為另一對差分開關，二者 的漏端也連接在一起，控制信號G1、控制信號G2、控制信號G3和控制信號G4分別對MOS管 Ml、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4四個差分開關進行控制；
[0015] 前述雙平衡混頻單元能夠實現信號混頻、在單元電路的輸出節點實現組合并將電 流轉換成電壓，其由MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7和MOS管M8構成，其中，MOS管M5和 MOS管M6的柵極接本振信號L0,MOS管M7和MOS管M8的柵極接相反的本振信號，MOS管M5和MOS管M8的源端連接在一起且同時與MOS管Ml和MOS管M4的漏端連接，MOS管 M6和MOS管M7的源端連接在一起且同時與MOS管M2和MOS管M3的漏端連接，MOS管M5 和MOS管M7的漏端連接在差分輸出的一端，MOS管M6和MOS管M8的漏端連接在差分輸出 的另一端；
[0016] 前述二次混頻RF-DAC結構的輸入信號為1位數字碼，通過編碼電路控制四相開關 單元翻轉，實現電壓信號到電流信號的轉變，雙平衡混頻單元利用本振信號控制電流，在電 流域實現混頻，最后在輸出節點實現組合并將電流轉化為電壓。
[0017] 前述的二次混頻RF-DAC結構，其特征在于，前述四相開關單元在每半個時鐘周期 都有且僅有一對開關導通，且在一個時鐘周期內輸出不發生改變。
[0018] 本發明的有益之處在于：
[0019] (1)混頻DAC電路由四相開關單元、雙平衡混頻單元和尾電流源Is組成，其中，四 相開關單元能夠實現DAC的基本功能，雙平衡混頻單元能夠實現信號混頻、在單元電路的 輸出節點實現組合并將電流轉換成電壓，所W混頻DAC電路相當于集成了DAC單元和混頻 器單元，因此，本發明的二次混頻RF-DAC結構不僅可W降低成本，而且還可W減小面積和 功耗，更方便系統集成；
[0020] (2)本發明的二次混頻RF-DAC結構融合了DAC和混頻器的優勢，可W在高頻大帶 寬的情況下實現較高的線性度，從而提高了射頻發射機的整機性能。
【附圖說明】
[0021] 圖1是傳統的射頻發射機的信號鏈路圖；
[0022] 圖2是采用本發明的二次混頻RF-DAC結構的射頻發射機的信號鏈路圖； 陽02引 圖3是圖2中的二次混頻RF-DAC結構的電路圖；
[0024] 圖4是基帶DAC模式的工作時序圖；
[00巧]圖5 (a)是一次混頻模式的工作時序圖；
[0026] 圖5化）是一次混頻模式的輸入輸出信號的頻譜示意圖；
[0027] 圖6 (a)是二次混頻模式的工作時序圖；
[0028] 圖6(b)是二次混頻模式的輸入輸出信號的頻譜示意圖。
【具體實施方式】
[0029] W下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。
[0030] 首先，介紹本發明的二次混頻RF-DAC結構的組成。
[0031] 參照圖3,本發明的二次混頻RF-DAC結構包括：編碼電路和混頻DAC電路兩大部 分。 陽0巧一、編碼電路 W33] 采樣時鐘信號CLK和輸入信號DATA通過編碼電路產生控制信號G1、控制 信號G2、控制信號G3和控制信號G4。其中，控制信號Gl=DATA&化K、控制信號 G2=DATA&瓦它、控制信號GB=DATA及CLK、控制信號04=DATA及掃友〇
[0034] 二、混頻DAC電路
[0035] 該電路集成了DAC單元和混頻單元，能夠同時實現DAC功能和混頻功能。
[0036] 下面詳細介紹混頻DAC電路的結構。
[0037] 混頻DAC電路由四相開關單元、雙平衡混頻單元和尾電流源Is組成。
[0038] 1、四相開關單元
[0039] 四相開關單元能夠實現DAC的基本功能，其由MOS管Ml、MOS管M2、MOS管M3和 MOS管M4構成。其中： W40] (I)MOS管Ml、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4四者的源端均連接到尾電流源Is的漏端；
[0041] (2)MOS管Ml和MOS管M4為一對差分開關，二者的漏端連接在一起；
[0042] (3)MOS管M2和MOS管M3為另一對差分開關，二者的漏端也連接在一起； 陽0創 （4)控制信號G1、控制信號G2、控制信號G3和控制信號G4分別對MOS管Ml、MOS 管M2、MOS管M3和MOS管M4四個差分開關進行控制。
[0044] 在每半個時鐘周期都有且僅有一對開關導通，且在一個時鐘周期內輸出不發生改 變，即在每半個時鐘周期都只有一對差分開關發生翻轉，而另一對差分開關保持關閉。控制 信號G1、控制信號G2、控制信號G3和控制信號G4決定了輸出電流是從之前的一端切換到 互補的另一端，還是僅僅流入了連接同一輸出端的另一個開關。整體輸出邏輯與傳統的差 分開關完全相同。
[0045] 采用合適的譯碼使得開關在每個采樣周期都發生翻轉，那么運種翻轉過程中產生 的噪聲就會出現在更高的頻帶內，遠離載波頻帶，從而減小了高頻失真，改善了線性度。
[0046] 2、雙平衡混頻單元
[0047] 雙平衡混頻單元能夠實現電流域的混頻、在單元電路的輸出節點實現組合并將電 流轉換成電壓，其由MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7和MOS管M8構成。其中， W48] (1)MOS管M5和MOS管M6的柵極接本振信號10,MOS管M7和MOS管M8的柵極接 相反的本振信號石巧; W例 似MOS管M5和MOS管M8的源端連接在一起，并且同時與MOS管Ml和MOS管M4 的漏端連接；
[0050] (3)MOS管M6和MOS管M7的源端連接在一起，并且同時與MOS管M2和MOS管M3 的漏端連接； 陽化U(4)MOS管M5和MOS管M7的漏端連接在差分輸出的一端，MOS管M6和MOS管M8 的漏端連接在差分輸出的另一端。
[0052] 本發明的雙平衡混頻單元與常規的混頻