[發明專利]基于GaAs HBT器件的模擬反射型I-Q矢量調制電路

有效

• 申請號: 201010214611.8
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN101888218A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 呂紅亮;侯學智;張玉明;張義門;石彥強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03H7/48
• 分類號: H03H7/48
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，特別是一種反射型I-Q矢量調制電路，用于數字通信中，產生I-Q調制信號或者進行頻率轉換。

背景技術

傳統上講，在微波以及毫米波應用中，矢量調制器主要有兩種實現結構。第一種是利用兩個正交二相調制器通過3-dB功率合成器組成；第二種是利用一個可變衰減器和一個360°可變相移器組成。雖然在第二種結構中，插入損耗非常小，但是需要衰減器有固定的相位以及相移器有固定的插入損耗，這使得電路設計非常的困難。因此，在微波以及毫米波應用中，由二相可變模擬反射型衰減器所組成的第一種結構往往得到廣泛的應用。

二相可變模擬反射型衰減器應用于矢量調制器是由Devlin和Minnis首先提出的。反射型衰減器是由作為正交混合網絡的Lange耦合器和兩個冷模器件組成，冷模器件采用高電子遷移率晶體管HEMT或者異質結雙極型晶體管HBT。采用冷模HEMT器件需要負的偏壓來實現調制功能，而采用冷模HBT僅僅需要正偏壓就可以實現。冷模HBT器件有較大的寄生參數，通過平衡或者推挽式電路結構可以消除由寄生效應所引起的幅度和相位的誤差。這種結構可以實現較好的對稱星座圖，但是占用芯片面積比較大，成本比較高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述矢量調制器的不足，提供一種基于GaAsHBT器件的模擬反射型I-Q矢量調制電路，以減小芯片占用面積和功耗，提高芯片性能。

本發明的技術方案是這樣實現的：

1.技術原理

基于GaAs?HBT器件的模擬反射型I-Q矢量調制電路的插入損耗主要由衰減器的可變電阻終端GaAs?HBT的集電極的反射系數Γ決定，要求反射系數Γ在Vb＝0和Vb＝Von兩種狀態時的幅度相等，相位差為180°。當Vb＝0時，可變電阻終端GaAs?HBT的阻抗遠遠大于50Ω，這樣信號傳輸到可變電阻終端GaAs?HBT時反射系數很大；當Vb＝Von時，由于GaAs?HBT器件中存在寄生電阻，可變電阻終端GaAs?HBT的阻抗降低不到理想的狀態，使得信號傳輸到可變電阻終端GaAs?HBT時反射系數比Vb＝0時小。通過在GaAs?HBT集電極并聯一個相當的電阻可以適當減小Vb＝0時的反射系數|Γ|，使得反射型衰減器的可變電阻終端GaAs?HBT的集電極的反射系數Γ在Vb＝0和Vb＝Von兩種狀態時的幅度相等。由于GaAs?HBT器件的基極、集電極以及發射極彼此之間的寄生電容所造成的寄生效應，所以反射系數Γ在Vb＝0和Vb＝Von兩種狀態時相位差遠離180°，通過在GaAs?HBT發射極串聯一個電感來抵消這種寄生效應，使得反射型衰減器的可變電阻終端GaAs?HBT的集電極的反射系數Γ在Vb＝0和Vb＝Von兩種狀態時的相位差為180°

2.調制電路結構

本發明的在調制電路，包括：一個3-dB?lange耦合器，兩個模擬反射型衰減器，和1個3-dB?wilkinson功率合成器，該3-dB?lange耦合器的直通端口輸出直接通過第一衰減器移相后輸出到功率合成器的一個輸入端；該3-dB?lange耦合器的耦合端口直接通過第二衰減器移相后輸出到功率合成器的另一個輸入端，功率合成器對輸入的兩個信號合成后從輸出端輸出。

所述的模擬反射型衰減器，包括一個3-dB?lange耦合器，兩個砷化鎵異質結雙極晶體管Q1和Q2，以及兩個電阻R3和R4，該3-dB?lange耦合器的輸入端口作為衰減器的輸入端口，隔離端口作為衰減器的輸出端口；該3-dB?lange耦合器的直通端口和耦合端口分別與Q1和Q2的集電極相連；Q1和Q2的基極分別與R3、R4相連，電阻R3和R4的另一端連接在一起作為衰減器的控制端口Vb；其中Q1和Q2的集電極分別并聯連接有電阻R1和R2，用以減小Vb＝0時的反射系數|Γ|；Q1和Q2的發射極分別串聯連接有電感L1和L2，用以抵消由于HBT器件的基極、集電極以及發射極彼此之間的寄生電容所造成的寄生效應。

本發明具有如下優點：

(1)本發明的調制電路只采用兩個模擬反射型衰減器，直接連接在3-dBlange耦合器的直通端口和耦合端口，并且直接通過3-dB?wilkinson功率合成器進行合成，相對于以往的平衡或者推挽式電路結構的調制電路采用四個模擬反射型衰減器以及附加四個耦合器來實現功能，在不影響電路功能的前提下節省了大量的芯片面積，從而節省了制作成本。