[發(fā)明專利]一種寬帶高精度有源移相器有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710203531.4 | 申請日： | 2017-03-30 |
| 公開（公告）號： | CN107124154B | 公開（公告）日： | 2021-09-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李巍;胡金濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 復(fù)旦大學(xué) |
| 主分類號： | H03H11/16 | 分類號： | H03H11/16 |
| 代理公司： | 上海正旦專利代理有限公司 31200 | 代理人： | 陸飛;陸尤 |
| 地址： | 200433 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 寬帶 高精度 有源 移相器 | ||
1.一種寬帶高精度有源移相器，其特征在于，以全差分的形式實現(xiàn)移相，通過數(shù)字開關(guān)控制相位的變化，并且通過調(diào)整控制電壓來調(diào)整帶內(nèi)增益的平坦度，包括：依次連接的正交信號產(chǎn)生器、象限選擇開關(guān)、VGA、輸出BUFFER模塊，其中：
(1)所述正交信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生正交信號；選用三級多相濾波器作為正交信號產(chǎn)生器；
(2)所述象限選擇開關(guān)，用于選擇正交信號極性；象限選擇開關(guān)包括2個共源放大管M1和M2，4個切換開關(guān)管M3～M6，能夠同時實現(xiàn)信號極性的切換和放大功能；
(3)所述VGA，用于調(diào)整正交信號幅度；該VGA由一系列固定的子增益單元組成，通過開關(guān)管選擇合適的子增益單元組合使其工作，并在輸出節(jié)點(diǎn)以電流形式將這些信號相加，即得到所需的增益，從而實現(xiàn)對正交信號幅度的調(diào)整；
(4)所述輸出BUFFER，用于驅(qū)動下級電路以及測試電阻；該BUFFER包含一個帶可變負(fù)載的共源級放大器，以及一個由源級跟隨器和共源級放大器構(gòu)成的驅(qū)動器；所述 共源級放大器的負(fù)載由一對工作于線性區(qū)的PMOS管實現(xiàn)，通過控制電壓調(diào)整其阻值的大小即相當(dāng)于調(diào)節(jié)電感的Q值，從而實現(xiàn)對帶內(nèi)平坦度的調(diào)節(jié)；所述驅(qū)動器主要用于驅(qū)動下級電路或者50歐姆的測試電阻；
其中，所述VGA是通過開關(guān)管在I路和Q路分別選擇合適的子增益單元組合使其工作，然后在輸出節(jié)點(diǎn)以電流形式將I路子增益單元產(chǎn)生的電流與Q路子增益單元產(chǎn)生的電流相加，即可合成所需相位的信號；
對于第一象限，即設(shè)計子增益單元來實現(xiàn)在一個象限內(nèi)的移相：移相器為6bit，共有2n＝64個狀態(tài)，分配到每個象限即需要實現(xiàn)16個狀態(tài)，n＝6；但依據(jù)公式tan(π/2-θ)＝tan(θ)，只需要實現(xiàn)0至45度范圍內(nèi)的8個狀態(tài)，然后將I路控制開關(guān)狀態(tài)與Q路控制開關(guān)狀態(tài)互換即可以實現(xiàn)45至90度范圍內(nèi)的另外8個狀態(tài)；要實現(xiàn)0度至45度之內(nèi)的移相，由公式：
tanθi＝AI/AQ(θi＝5.625n,n＝1,2...8)；
即推算出所需要的AI值和AQ值；其中θi為移相的角度，AI和AQ分別是I路和Q路總增益的大小，CON代表一個常數(shù)；為此就可以確定為實現(xiàn)這些移相值，所需要的子增益單元的數(shù)量以及它們之間的比值；經(jīng)過計算，每個信號通道需要六個子增益單元，它們之間的比例為2:3:4:6:8:8，對應(yīng)于管子的尺寸比例，通過開關(guān)控制這六個子增益單元就可以實現(xiàn)所需要的AI值和AQ值，從而實現(xiàn)在一個象限內(nèi)的移相；
所述象限選擇開關(guān)中，共源放大管M1、M2的漏極連接到切換開關(guān)管M3～M6的源極，M3、M5的漏極以及M4、M6的漏極分別連接到負(fù)載R1～R2的一端，負(fù)載R1～R2的另一端連接到L1的兩端；信號首先經(jīng)過共源放大管被放大，之后通過開關(guān)管M3～M6來確定信號的極性，從而確定最后合成的信號是位于哪個象限；
所述輸出BUFFER中，共源放大器包括放大管M7～M8，它們的漏極分別連接到可變有源負(fù)載管M9～M10的漏極，M9～M10的柵極連接控制電壓VTRL；M9～M10的源極分別連接到差分電感L2的兩端，來提高高頻增益；驅(qū)動器包括共源放大管M11～M12，它們的漏極分別接到共柵管M13～M14的源極，并通過隔直電容輸出；信號首先經(jīng)過共源級放大器，通過調(diào)整控制電壓VTRL即調(diào)整工作于線性區(qū)的PMOS管M9、M10的等效電阻，從而使得在工藝產(chǎn)生偏差時，信號在通帶內(nèi)仍能保持平坦；之后信號就被送入輸出驅(qū)動器。
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