[發明專利]一種基于變壓器的高階耦合正交信號產生電路及其應用

有效

• 申請號: 202010873528.5
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112019192B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 張有明;唐旭升;黃風義;高語萱;袁燦然;魏震楠;姜楠
• 申請（專利權）人: 東南大學;上海表象信息科技有限公司;南京展芯通訊科技有限公司
• 主分類號: H03K3/013
• 分類號: H03K3/013;H03K3/02;H03K3/28
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明涉及一種基于變壓器的高階耦合正交信號產生電路，所述正交信號產生電路由電感、電容以及電感間的耦合效應實現，所述正交信號產生電路包含一個基于變壓器的高階耦合網絡，其中基于變壓器的高階耦合網絡為四端口網絡，作為正交信號產生電路使用時，可提供較好的耦合端口隔離度，并有效抑制輸出信號之間幅度、相位的不平衡問題；所述基于變壓器的高階耦合正交信號產生電路可用于接收機、發射機以及移相器模塊中，或可用于混頻器的本振端口等電路中。

技術領域

本發明涉及基于變壓器的高階耦合正交信號產生電路，特別是射頻/微波/毫米波集成電路領域，屬于電路與系統技術領域。

背景技術

正交信號產生電路在現代無線通信系統中有著重要作用，它能夠將單端信號或一對差分信號轉換為兩路相互正交的差分信號輸出。眾多電路模塊以及系統架構都要求高質量的正交信號，包括對正交信號的幅度和相位平衡度，帶寬等均提出較高的要求。作為定向耦合器中的特例，正交信號產生電路通常使用諧振四分之一波長傳輸線制造。但由于諧振元件體積較大，不利于集成，因此在現代半導體電路中多采用集總元件。

文獻“Yan-Yu?Huang,Hamhee?Jeon,et?al.An?Ultra-Compact,Linearly-Controlled?Variable?Phase?Shifter?Designed?With?a?Novel?RC?Poly-Phase?Filter[J].IEEE?Transactions?on?Microwave?Theory?and?Techniques,2012,VOL.60,NO.2”采用多相濾波器產生正交信號。該電路對后級寄生電容的變化相對不敏感，但每一級濾波器都會因為極點和負載效應而引入損耗，導致系統噪聲性能不理想，且浪費帶內功率，功耗較大。

為了獲得更好的噪聲系數和低損耗，文獻“Domenico?Pepe,Domenico?Zito.Twomm-Wave?Vector?Modulator?Active?Phase?Shifters?With?Novel?IQ?Generator?in28nm?FDSOI?CMOS[J].IEEE?Journal?of?Solid-State?Circuits,2017,VOL.52,NO.2”采用了一種單端輸入差分輸出的正交信號產生電路，通過調整晶體管M1和M2的尺寸及偏置電壓，可以獲得更低的噪聲和更高的增益。但是單端輸入結構對于輸入信號的共模干擾抑制能力較弱，信號精度難以提高。

綜上所述，傳統的射頻/毫米波正交信號產生電路面臨著損耗大、抗共模干擾能力弱、正交信號平衡度差等問題，而現代接收機、發射機系統中處理的多為差分信號，使用單端輸入的正交信號產生電路還將引入單端轉差分的模塊，增加了系統的復雜程度，因此，迫切的需要一種新的方案解決上述技術問題。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種基于變壓器的高階耦合正交信號產生電路，該方案解決了傳統正交信號產生電路單端輸入、信號平衡度差、帶寬窄的問題，并提供具有該基于變壓器的高階耦合正交信號產生電路在接收機、發射機的移相器電路或混頻器電路模塊中的應用，以解決傳統用于射頻/毫米波頻段正交信號產生電路會降低系統增益、惡化噪聲系數的問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種基于變壓器的高階耦合正交信號產生電路，所述正交信號產生電路包含一個基于變壓器的高階耦合網絡；其中基于變壓器的高階耦合網絡由電感、電容以及電感之間的耦合實現，構成四端口網絡，每個端口連接兩組電感、電容，且每組電感、電容有且僅有一端是相連的。