[發明專利]基于雙抵消的低噪聲系數、寬帶、高隔離有源準環形器

有效

• 申請號: 201911258498.0
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN111130463B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 耿莉;唐炳俊;桂小琰;許江濤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/56;H01P1/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于雙抵消的低噪聲系數、寬帶、高隔離有源準環形器，包括端口1，端口1分別與共源晶體管M2、共源晶體管M2E和共柵晶體管M1連接，共源晶體管M2和共源晶體管M2E的源極分別連接端口2和端口2d并共地，共源晶體管M2和共源晶體管M2E的漏極經互補型緩沖電路與共柵晶體管M1連接，共柵晶體管M1連接跨導增強型晶體管Mg，共源晶體管M2、共源晶體管M2E與互補型緩沖電路連接構成雙抵消電路，互補型緩沖電路連接端口3用于降低噪聲系數。本發明通過雙抵消電路提高有源環形器的隔離度和工作帶寬，時通過將噪聲系數技術降低天線端到接收端的噪聲系數，使得本發明有源準環形器作為共享天線接口適用于全雙工、調頻連續波雷達和5G基站系統中。

技術領域

本發明屬于射頻集成電路技術領域，具體涉及一種基于雙抵消的低噪聲系數、寬帶、高隔離有源準環形器。

背景技術

隨著5G通信時代的到來，數據傳輸速率的遞增，對有線和無線通信的要求和挑戰日益增加，既通信系統必須在比以往更大的帶寬內運行。以往的通信系統中為了保證同時接收和同時發射信號，必須采用多天線的解決方案，現如今隨著技術的發展，單天線作為一個新型方案正被廣泛研究和采用。在全雙工、調頻連續波雷達和5G基站系統中，具有同時發射和接收能力的共享天線接口是其中的關鍵模塊。環形器因其能夠解耦入射波和反射波，常被用作共享天線接口。

無源環形器雖然具有高效性度、低噪聲系數和低插入損耗的優點，但是尺寸大、重量大和成本高的缺點使其很難被用于射頻集成電路系統中。CMOS有源環形器由于具有尺寸小、成本低和易于集成的特點，使其作為無源的替代品被應用于射頻集成電路系統中。然而，在寬帶范圍內實現高隔離的要求是基于硅的共享天線接口(環形器)設計中最重要的挑戰之一。

目前已有多種技術被用于提高有源環形器中的隔離度和工作帶寬。現有在共源放大器中集成電流復用技術，從而其有源準環形器在2GHz的帶寬內獲得了12dB的隔離度。另一種使用基于電子巴倫的雙工器技術在1.9～2.2GHz的工作帶寬內得到了50dB的隔離度。除此之外，還有一種采用分布式放大器技術的有源準環形器在5.3～7.3GHz帶寬內擁有超過30dB的隔離度。以上有源環形器都不能在同時獲得高隔離度和大帶寬，使其不太適用于寬帶無線通信系統。現有的雙干擾抵消技術雖然被應用于有源準環形器中，在1GHz至7GHz的帶寬內獲得了超過36dB的隔離度。并不能在大帶寬范圍內獲得高的隔離度；即使在大帶寬內獲得高隔離度，由于高噪聲系數和高插入損耗，使其很難適用于全雙工、調頻連續波雷達和5G基站系統中。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于雙抵消的低噪聲系數、寬帶、高隔離有源準環形器，使得有源準環形器不僅獲得高隔離度和高帶寬，而且噪聲系數也相對較低。

本發明采用以下技術方案：

基于雙抵消的低噪聲系數、寬帶、高隔離有源準環形器，包括端口1，端口1分別與共源晶體管M2、共源晶體管M2E和共柵晶體管M1連接，共源晶體管M2和共源晶體管M2E的源極分別連接端口2和端口2d并共地，共源晶體管M2和共源晶體管M2E的漏極經互補型緩沖電路與共柵晶體管M1連接，共柵晶體管M1連接跨導增強型晶體管Mg，共源晶體管M2、共源晶體管M2E與互補型緩沖電路連接構成雙抵消電路，互補型緩沖電路連接端口3，通過一路同相路徑的共柵晶體管M1分別給雙抵消電路提供抵消信號用于降低噪聲系數。

具體的，端口1的第一路經電容C1分別連接共柵晶體管M1的源極和跨導增強型晶體管Mg的柵極，第二路經電容C2連接共源晶體管M2的柵極，第三路經電容C2E連接共源晶體管M2E的柵極；共源晶體管M2依次經電容CB1、源跟隨器MB1/MB2和電容CB2后與共柵晶體管M1的漏極連接，共源晶體管M2E依次經CB3、共源晶體管MB3/MB4和電容CB4后與共柵晶體管M1的漏極連接。