1.2V低功耗高线性折叠混频器设计：创新拓扑与低噪声策略

在现代无线通信设备的发展趋势中，低电压、低功耗、低噪声和高线性度成为关键指标。混频器作为无线通信设备中的核心组件，其性能直接影响着设备的整体效能。随着微电子工艺的进步，特别是CMOS器件技术的提升，电路设计者面临着如何在更低的工作电压下实现高效能的挑战。传统的 Gilbert 混频器虽然通过折叠结构和堆叠结构提高了低电压工作的可能性，但LC谐振电路中的电感增加带来的是版图面积增大和噪声问题。 本文提出了一种创新的1.2V高线性度低噪声折叠混频器设计，旨在解决这些问题。设计的核心是采用了电流复用技术和交流耦合互补跨导结构，这允许MOS管（NMOS和PMOS）以及隔直电容Cd协同工作，形成一个有效的跨导级。这种结构将跨导级的输出与开关级的源极相连，直接连接电源电压，通过电流分担的方式实现低电压工作，并减少了开关级和负载电阻的电流，从而降低了噪声并提高转换增益。 图1所示的电路拓扑清晰地展示了这一设计，M1~M4负责跨导级功能，M5~M8则为开关级，而RL作为负载电阻。通过匹配网络和源跟随器的组合，实现了信号的有效传输和输出缓冲。这种设计不仅确保了电路在1.2V的低电压环境下仍能保持高性能，还优化了电路的功耗和噪声特性。 图2展示了不同折叠混频器跨导电路的设计选择，本文选择的方案通过巧妙的电路布局和优化，实现了低噪声和高线性度的目标，这对于无线通信设备的能源效率和信号质量提升具有重要意义。通过深入研究和创新设计，该1.2V高线性度低噪声折叠混频器为现代无线通信系统的发展提供了新的可能，有望推动整个行业的技术进步。