一種cmos寬度有源移相器電路的制作方法
【專利摘要】一種CMOS寬帶有源移相器電路，包括兩路相互并行連接的雙相可變增益放大器、三級多相濾波器、正交合成電路和相位控制電路，兩路雙相可變增益放大器分別作為I支路和Q支路的可變增益放大器，兩路雙相可變增益放大器的輸出端分別連接三級多相濾波器的IQ輸入端，三級多相濾波器的輸出端與正交合成電路的輸入端連接，相位控制電路的輸出端分別與兩路雙相可變增益放大器及正交合成電路連接，兩路雙相可變增益放大器均連接輸入端Sin_P和輸入端Sin_N，正交合成電路連接輸出端Sout_P和輸出端Sout_N。本發明噪聲系數低，移相范圍可以覆蓋0～360°，工作帶寬較寬，能夠達到一個倍頻以上的工作寬帶，生產成本更低，且更易于集成到以標準CMOS工藝實現的系統芯片里。
【專利說明】
一種CMOS寬度有源移相器電路
技術領域：
[0001] 本發明涉及基于CMOS工藝實現的有源移相器技術領域，具體講是一種適用于以相 控陣為代表的無線電系統射頻前端電路的CMOS寬帶有源移相器電路。
【背景技術】：
[0002] 移相器是控制和改變電磁波相位的主要元件，廣泛應用于雷達探測、無線通信、衛 星遙測等領域，在以電子波束掃描(Electronic Bean-steering)為核心的相控陣(Phased Arrays)系統中，移相精度直接影響波束掃描精度等性能，并在很大程度上制約著系統造 價。傳統的移相器設計大多采用無源的方式實現，如采用開關控制的傳輸線，基于高低通濾 波器或者基于反射負載。無源移相器移相精度高，功耗低，但插入損耗(又稱為電路損耗)和 芯片面積大，尤其是在GHz以下工作頻段，片上很難制作傳輸線和高Q值無源器件，限制了無 源移相器的集成度和成本。
[0003] 有源移相器是目前移相器設計重要發展方向之一，其基本原理是采用極性調制的 方法，將輸入信號分解為兩路正交矢量，通過改變分路矢量幅度大小再進行加權求和，從而 來改變輸出信號的相位。假設輸入信號為S in，IQ兩個支路的幅度增益大小分別為A和B，于是 移相器f命,屮,彳 55導為.
[0004]
[0005] 其中，輸出信號的幅度以及與輸入信號的相位差分別為：
[0006]
[0007]
[0008] 在保持輸出信號幅度Z不變的情況下，改變A和B的大小即可改變輸出信號與輸入 信號的相位差。與無源移相器相比，有源移相器移相精度更好，并且提供一定的增益，具有 適度的噪聲系數，使用電感少芯片面積小，易于實現系統集成以及低成本化，但其電路構架 較為復雜，設計難度較大。
[0009] 常規的有源移相器設計中大多采用全通濾波器或者無源電橋首先對輸入信號進 行正交化，然后利用可變增益放大器改變支路增益從而完成相位改變，這種方法主要存在 以下幾個問題：
[0010] 1、全通濾波器或者無源電橋一般位于電路第一級，其損耗較大使得移相器整體噪 聲系數較大；
[0011] 2、全通濾波器或者無源電橋的相對帶寬一般在25%~40%，從而很難實現一個倍 頻程以上的移相器設計；
[0012] 3、電路中一般都包含電感等無源器件，使得移相器的面積較大。
【發明內容】
：
[0013] 本發明要解決的技術問題是，提供一種噪聲系數低，移相范圍可以覆蓋0~360°， 工作帶寬較寬，能夠達到一個倍頻以上的工作寬帶，生產成本更低，且更易于集成到以標準 CMOS工藝實現的系統芯片里的CMOS寬帶有源移相器電路。
[0014] 本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的CMOS寬帶有源移相器電路， 它包括雙相可變增益放大器、三級多相濾波器、正交合成電路和相位控制電路，雙相可變增 益放大器有兩路且相互并行連接，并行連接的兩路雙相可變增益放大器分別作為I支路和Q 支路的可變增益放大器，兩路雙相可變增益放大器的輸出端分別連接三級多相濾波器的IQ 輸入端，三級多相濾波器的輸出端與正交合成電路的輸入端連接，相位控制電路的輸出端 分別與兩路雙相可變增益放大器及正交合成電路連接，兩路雙相可變增益放大器均連接輸 入端3^_?和輸入端Sin_N，正交合成電路連接輸出端3__?和輸出端Scmt_N。
[0015] 采用上述結構后，與現有技術相比，本發明的有益技術效果是：
[0016] 1、噪聲系數較低。本發明采用的電路結構可變增益放大器位于移相器第一級，具 有一定的增益，使得整體噪聲系數較低。
[0017] 2、移相范圍可以覆蓋0~360°。本發明中的相位控制電路根據輸入指令改變IQ兩 路雙相可變增益放大器控制電壓從而改變信號輸出相位，移相器的第一級為雙相可變增益 放大器電路，在相位控制電路作用下，該電路實現信號正向放大且增益可變，也可以實現信 號反相放大且增益可變，從而使得移相范圍能夠覆蓋〇~360°。
[0018] 3、工作帶寬較寬。本發明第二級采用了三級多相濾波器電路，實現對輸入信號的 正交化，三級級聯結構能夠使電路的工作寬帶達到一個倍頻程以上。
[0019] 4、沒有使用片上電感。本發明設計的移相器電路不包含片上電感芯片面積較小， 芯片生產成本更低，且更易于集成到以標準CMOS工藝實現的系統芯片里。
[0020] 本發明所述的CMOS寬帶有源移相器電路，其中，并行連接的兩路雙相可變增益放 大器包括場效應管M1_P、場效應管M3_P、場效應管M4_P、場效應管M5_P、場效應管M6_P、場效 應管M7_P、場效應管M1_N、場效應管M3_N、場效應管M4_N、場效應管M5_N、場效應管M6_N、場 效應管M7_N、場效應管M8、場效應管M9、電阻Rij、電阻Ri_ 2、電阻R3_P、電阻R4_P、電阻R3_N& 及電阻R4_N，電阻Ri」一端接電源，其另一端與場效應管M5_P的漏極連接，電阻Ri_ 2-端接電 源，其另一端與場效應管M6_N的漏極連接，場效應管M5_P的漏極和場效應管M5__^漏極連 接在一起構成輸出端口 〇UT_P，場效應管M6_P的漏極和場效應管M6_N的漏極連接在一起構 成輸出端口 〇UT_N，場效應管M5_P的柵極、場效應管M6_P的柵極、場效應管M5_N的柵極以及 M6_N的柵極連接在一起用于改變其柵極電平VC，實現電路增益控制，場效應管M5_P的源極 與場效應管M3_P的漏極連接，場效應管M6_P的源極與場效應管M4_P的漏極連接，場效應管 M5_N的源極與場效應管M3_N的漏極連接，場效應管M6_N的源極與場效應管M4__^漏極連 接，場效應管M3_P的柵極與場效應管M4_N的柵極連接在一起構成輸入端口 IN_P，場效應管 M4_P的柵極與場效應管M3_N的柵極連接在一起構成輸入端口 IN_N，場效應管M3_P的源極與 場效應管14_?的源極同時與場效應管M1_P的漏極連接，場效應管M3_N的源極與場效應管 M4__^源極同時與場效應管M1_N的漏極連接，場效應管M7_P的源極、電阻R3_P的一端、場效 應管M1_P的源極、場效應管M8的源極、場效應管M7_N的源極、電阻R3_N的一端以及場效應管 M1_N的源極同時接地，所述電阻R4_P的一端、場效應管M9的源極以及電阻R4_N的一端同時 接電源，場效應管M1_P的柵極、電阻R4_P的另一端以及電阻R3_P的另一端同時與場效應管 M7_P的漏極連接，場效應管M1_N的柵極、電阻R4_N的另一端以及電阻R3__^另一端同時與 場效應管M7_N的漏極連接，場效應管M8的漏極和場效應管M9的漏極同時與場效應管M7__9 柵極連接，場效應管M8的柵極、場效應管M9的柵極以及場效應管M7_P的柵極同時與C_SW端 口連接，C_SW端口與相位控制電路連接，輸出端口 OUT_P和輸出端口 0171'_1^與三級多相濾波 器連接。
[0021] 本發明所述的CMOS寬帶有源移相器電路，其中，三級多相濾波器包括電阻RU電阻 R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、 電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容 Cl 1以及電容Cl2，電阻Rl、電阻R2和電阻R3依次串接，電阻R4、電阻R5和電阻R6依次串接，電 阻R7、電阻R8和電阻R9依次串接，所述電阻Rl 0、電阻Rl 1和電阻Rl 2依次串接，電阻Rl左端與 輸入端I_P連接，電阻R4左端與輸入端Q_P連接，電阻R7左端與輸入端I_N連接，電阻RlO左端 與輸入端Q_N連接，輸入端I_P、輸入端I_N、輸入端Q_P及輸入端Q_N分別與并行連接的兩路 雙相可變增益放大器連接，電阻R3的右端、電阻R6的右端、電阻R9的右端以及電阻Rl 2的右 端通過雙電容耦合方式與正交合成電路連接，電容Cl連接在電阻Rl左端與電阻R4右端之 間，電容C2連接在電阻R2左端與電阻R5右端之間，電容C3連接在電阻R3左端與電阻R6右端 之間，電容C4連接在電阻R4左端與電阻R7右端之間，電容C5連接在電阻R5左端與電阻R8右 端之間，電容C6連接在電阻R6左端與電阻R9右端之間，電容C7連接在電阻R7左端與電阻RlO 右端之間，電容C8連接在電阻R8左端與電阻Rll右端之間，電容C9連接在電阻R9左端與電阻 R12右端之間，電容ClO連接在電阻RlO左端與電阻Rl右端之間，電容Cll連接在電阻Rll左端 與電阻R2右端之間，電容Cl2連接在電阻Rl2左端與電阻R3右端之間。
[0022]本發明所述的CMOS寬帶有源移相器電路，其中，正交合成電路包括電阻R13、電阻 R14、電阻Rl5、電阻Rl6、場效應管Ml_l、場效應管Ml_2、場效應管M2_l、場效應管M2_2、場效 應管M3、場效應管M4以及場效應管M5,電阻R13的一端與電阻R14的一端同時連接電源，電阻 R13的另一端與場效應管M3的漏極連接，電阻R14的另一端與場效應管M4的漏極連接，場效 應管M3的柵極通過電阻R15與電源Vb連接，場效應管M4的柵極通過電阻R16與電源Vb連接， 場效應管M3的源極同時與場效應管Ml_l的漏極和場效應管Ml_2的漏極連接，場效應管M4的 源極同時與場效應管M2_l的漏極和場效應管M2_2的漏極連接，場效應管Ml_l的柵極、場效 應管Ml_2的柵極、場效應管M2_l的柵極以及場效應管M2_2的柵極通過雙電容耦合方式與三 級多相濾波器連接，場效應管Ml_l的源極、場效應管Ml_2的源極、場效應管M2_l的源極以及 場效應管M2_2的源極均與場效應管M5的漏極連接，場效應管M5的柵極與電源Vbs連接，場效 應管M5的源極接地，場效應管M3的漏極與輸出端Sc> ut_P連接，場效應管M4的漏極與輸出端 S0Ut_N 連接。
[0023]本發明所述的CMOS寬帶有源移相器電路，其中，雙電容耦合方式是指，場效應管 Ml_l的柵極通過電容C13與電阻R3右端連接，場效應管Ml_2的柵極通過電容C15與電阻R9右 端連接，場效應管M2_l的柵極通過電容C16與電阻R12右端連接，場效應管M2_2的柵極通過 電容Cl 4與電阻R6右端連接。
【附圖說明】：
[0024]圖1是本發明一種CMOS寬帶有源移相器電路的原理方框圖；
[0025] 圖2是本發明一種CMOS寬帶有源移相器電路的移相原理示意圖；
[0026] 圖3是本發明中兩路雙相可變增益放大器并行連接在一起時的電路結構圖；
[0027]圖4是本發明中三級多相濾波器與正交合成電路連接在一起時的電路結構圖； [0028]圖5是64種移相狀態下移相仿真結果示意圖；
[0029]圖6是64種移相狀態下增益仿真結果示意圖；
[0030]圖7是64種移相狀態下噪聲系數仿真結果示意圖；
[0031]圖8是RMS移相精度仿真結果示意圖。
【具體實施方式】：
[0032]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明一種CMOS寬帶有源移相器電路作進一步 詳細說明：
[0033] 如圖1所示，本發明一種CMOS寬帶有源移相器電路包括雙相可變增益放大器1、三 級多相濾波器2、正交合成電路3和相位控制電路4。雙相可變增益放大器1有兩路且相互并 行連接，并行連接的兩路雙相可變增益放大器1分別作為I支路和Q支路的可變增益放大器， 且作為本發明一種CMOS寬帶有源移相器電路的第一級，使得電路噪聲系數較低。輸入信號 同時加到輸入端S in_P和輸入端Sin_N，兩路雙相可變增益放大器1的輸出端分別連接三級多 相濾波器2的IQ輸入端，三級多相濾波器2的輸出端與正交合成電路3的輸入端連接，正交合 成電路3連接輸出端Sc> ut_P和輸出端Sc>ut_N。相位控制電路4的輸出端分別與兩路雙相可變增 益放大器1及正交合成電路3連接，相位控制電路4根據相位控制指令改變I支路和Q支路的 雙相可變增益放大器的增益，從而改變輸出合成信號的相位。
[0034]如圖2所示，本發明一種CMOS寬帶有源移相器電路的具體移相實現原理詳述如下：
[0035] 移相器輸出信號與輸入信號的相位差取決于I支路和Q支路的增益大小：
[0036] ο = asxt縱(B/:義）
[0037] 其中A、B分別為I支路和Q支路可變增益放大器增益大小。當雙相可變增益放大器 工作于同相狀態時，A、B為正值；當雙相可變增益放大器工作于反相狀態時，A、B為負值。四 種組合狀態使得移相范圍在〇~π/2、π/2~31、31~331/2和331/2~231四個象限之間變化。具體 如下表所示：
[0039] 以Α>0/Β>0為例，設計中保持為固定值，合理分配A和B的大小，即 可實現第一象限〇~V2范圍內移相。
[0040] 如圖3所示，在本【具體實施方式】中，兩路雙相可變增益放大器1可以在實現增益控 制的同時實現同相放大和反相放大。兩路雙相可變增益放大器1包括場效應管Μ1_Ρ、場效應 管Μ3_Ρ、場效應管Μ4_Ρ、場效應管Μ5_Ρ、場效應管Μ6_Ρ、場效應管Μ7_Ρ、場效應管Μ1_Ν、場效 應管M3_N、場效應管M4_N、場效應管M5_N、場效應管M6_N、場效應管M7_N、場效應管M8、場效 應管M9、電阻Rij、電阻Ri_2、電阻R3_P、電阻R4_P、電阻R3_N&及電阻R4_N。電阻Rij-端接電 源，電阻Rij另一端與場效應管M5_P的漏極連接。電阻Ru-端接電源，電阻Ru另一端與場 效應管M6_N的漏極連接。場效應管M5_P的漏極和場效應管M5_N的漏極連接在一起構成輸出 端口 OUT_P，場效應管M6_P的漏極和場效應管M6_N的漏極連接在一起構成輸出端口 OUT_N， 端口 01]1'_?和01]1'_~構成差分輸出端口。場效應管M5_P的柵極、場效應管M6_P的柵極、場效應 管M5_N的柵極以及M6_N的柵極連接在一起用于改變其柵極電平V C，實現電路增益控制。場 效應管M5_P的源極與場效應管M3_P的漏極連接，場效應管M6_P的源極與場效應管M4_P的漏 極連接，場效應管M5_N的源極與場效應管M3_N的漏極連接，場效應管M6__^源極與場效應 管M4_N的漏極連接。場效應管M3_P的柵極與場效應管M4_N的柵極連接在一起構成輸入端口 IN_P，場效應管M4_P的柵極與場效應管M3_N的柵極連接在一起構成輸入端口 IN_N，輸入端 口 IN_P和輸入端口 IN_N分別與輸入端Sin_P和輸入端Sin_N連接。場效應管M3_P的源極與場 效應管14_?的源極同時與場效應管M1_P的漏極連接，場效應管M3_N的源極與場效應管M4_N 的源極同時與場效應管M1_N的漏極連接，場效應管M7_P的源極、電阻R3_P的一端、場效應管 M1_P的源極、場效應管M8的源極、場效應管M7_N的源極、電阻R3_N的一端以及場效應管M1_N 的源極同時接地，電阻R4_P的一端、場效應管M9的源極以及電阻R4_N的一端同時接電源，場 效應管M1_P的柵極、電阻R4_P的另一端以及電阻R3_P的另一端同時與場效應管M7_P的漏極 連接，場效應管M1_N的柵極、電阻R4_N的另一端以及電阻R3_N的另一端同時與場效應管M7_ N的漏極連接，場效應管M8的漏極和場效應管M9的漏極同時與場效應管M7_N的柵極連接，場 效應管M8的柵極、場效應管M9的柵極以及場效應管M7_P的柵極同時與C_SW端口連接，C_SW 端口與相位控制電路4連接。C_SW端口通過控制由場效應管M7_P、場效應管M7_N、場效應管 M8以及場效應管M9構成的使能電路使左右兩路VGA即壓控可變增益放大器交替工作，當C_ SW端為高電平時，左邊VGA不工作而右邊VGA工作，電路增益為同相增益，即Α>0(Β>0;當(：_ SW為低電平時，左邊VGA工作而右邊VGA不工作，電路增益為反相增益，即Α<0(Β<0。
[0041] 如圖4所示，在本【具體實施方式】中，三級多相濾波器2包括電阻RU電阻R2、電阻R3、 電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電容C1、電容 C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容Cll以及電容 Cl 2。電阻Rl、電阻R2和電阻R3依次串接，電阻R4、電阻R5和電阻R6依次串接，電阻R7、電阻R8 和電阻R9依次串接，電阻R10、電阻Rll和電阻R12依次串接。電阻Rl左端與輸入端I_P連接， 電阻R4左端與輸入端Q_P連接，電阻R7左端與輸入端I_N連接，電阻RlO左端與輸入端Q_N連 接，輸入端I_P、輸入端I_N、輸入端Q_P及輸入端Q_N分別與并行連接的兩路雙相可變增益放 大器2中的輸出端口 0UT_P和輸出端口 0UT_r^t應連接。電阻R3的右端、電阻R6的右端、電阻 R9的右端以及電阻R12的右端通過雙電容耦合方式與正交合成電路3連接。電容Cl連接在電 阻Rl左端與電阻R4右端之間，電容C2連接在電阻R2左端與電阻R5右端之間，電容C3連接在 電阻R3左端與電阻R6右端之間，電容C4連接在電阻R4左端與電阻R7右端之間，電容C5連接 在電阻R5左端與電阻R8右端之間，電容C6連接在電阻R6左端與電阻R9右端之間，電容C7連 接在電阻R7左端與電阻RlO右端之間，電容C8連接在電阻R8左端與電阻Rll右端之間，電容 C9連接在電阻R9左端與電阻R12右端之間，電容ClO連接在電阻RlO左端與電阻Rl右端之間， 電容Cll連接在電阻Rll左端與電阻R2右端之間，電容C12連接在電阻R12左端與電阻R3右端 之間。
[0042] 如圖4所示，在本【具體實施方式】中，正交合成電路3包括電阻R13、電阻R14、電阻 R15、電阻R16、場效應管Ml_l、場效應管Ml_2、場效應管M2_l、場效應管M2_2、場效應管M3、場 效應管M4以及場效應管M5。電阻Rl 3的一端與電阻Rl 4的一端同時連接電源，電阻Rl 3的另一 端與場效應管M3的漏極連接，電阻R14的另一端與場效應管M4的漏極連接。場效應管M3的柵 極通過電阻Rl 5與電源Vb連接，場效應管M4的柵極通過電阻R16與電源Vb連接。場效應管M3 的源極同時與場效應管Ml_l的漏極和場效應管Ml_2的漏極連接，場效應管M4的源極同時與 場效應管M2_l的漏極和場效應管M2_2的漏極連接。場效應管Ml_l的柵極、場效應管組_2的 柵極、場效應管M2_l的柵極以及場效應管M2_2的柵極通過雙電容耦合方式與三級多相濾波 器2連接。場效應管Ml_l的源極、場效應管Ml_2的源極、場效應管M2_l的源極以及場效應管 M2_2的源極均與場效應管M5的漏極連接，場效應管M5的柵極與電源Vbs連接，場效應管M5的 源極接地，場效應管M3的漏極與輸出端S? t_P連接，場效應管M4的漏極與輸出端S?t_N連接。 [0043]在本【具體實施方式】中，三級多相濾波器與正交合成電路之間采用的雙電容耦合方 式連接的具體結構是:場效應管Ml_l的柵極通過電容C13與電阻R3右端連接，場效應管Ml_2 的柵極通過電容C15與電阻R9右端連接，場效應管M2j的柵極通過電容C16與電阻R12右端 連接，場效應管M2_2的柵極通過電容Cl 4與電阻R6右端連接。
[0044]本發明一種CMOS寬帶有源移相器電路采用三級多相濾波器2和正交合成電路3完 成信號正交化和矢量合成，IQ支路雙相可變增益放大器1的輸出差分信號分別輸入到三級 多相濾波器2的I路輸入端和Q路輸入端，即輸入到輸入端I_P、輸入端I_N、輸入端Q_P及輸入 端0_1電阻R1、電阻R4、電阻R7、電阻R10、電容C1、電容C4、電容C7和電容ClO構成多相濾波 器第一級，電阻R2、電阻R5、電阻R8、電阻R11、電容C2、電容C5、電容C8和電容Cll構成多相濾 波器第二級，電阻R3、電阻R6、電阻R9、電阻R12、電容C3、電容C6、電容C9和電容C12構成多相 濾波器第三級，三級級聯使得本發明的工作帶寬可以達到一個倍頻程以上。正交合成電路3 采用并聯跨導的差分放大器結構，多相濾波器IQ兩個支路輸出信號通過電容電容C13、電容 C14、電容C15和電容C16耦合到差分放大器的場效應管Mlj、場效應管M2j、場效應管Ml_2 和場效應管M2_2，從而完成矢量信號合成。
[0045] 如圖5、圖6、圖7和圖8所示，根據設計仿真結果顯示，采用本發明提出的電路結構 和具體實現方式設計的六位有源移相器，移相步進為5.625°，在200~1000MHz工作頻段內 RMS移相精度小于2.5°，在300~800MHz工作頻段內RMS移相精度小于1.5° ;在200~800MHz 工作頻段內噪聲系數小于15dB，在600~900MHz工作頻段內噪聲系數小于8dB;工作電流小 于20mA。其中，RMS移相精度按以下公式計算：
[0046]
[0047] 其中，N為移相狀態數，如6位移相器N = 64; %為第i個移相狀態時實際移相值； 為第i個移相狀態時理想移相值。
[0048]以上所述的實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的 范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術 方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種CMOS寬帶有源移相器電路，其特征在于：它包括雙相可變增益放大器（I)、三級 多相濾波器(2)、正交合成電路(3)和相位控制電路(4)，所述雙相可變增益放大器（1)有兩 路且相互并行連接，并行連接的兩路雙相可變增益放大器（1)分別作為I支路和Q支路的可 變增益放大器，兩路雙相可變增益放大器（1)的輸出端分別連接三級多相濾波器(2)的IQ輸 入端，所述三級多相濾波器(2)的輸出端與正交合成電路(3)的輸入端連接，相位控制電路 (4)的輸出端分別與兩路雙相可變增益放大器（1)及正交合成電路(3)連接，所述兩路雙相 可變增益放大器（1)均連接輸入端S in_P和輸入端Sin_N，所述正交合成電路(3)連接輸出端 S〇ut_P 和輸出端 S〇ut_N。2. 根據權利要求1所述的一種CMOS寬帶有源移相器電路，其特征在于:并行連接的兩路 雙相可變增益放大器(1)包括場效應管M1_P、場效應管M3_P、場效應管M4_P、場效應管M5_P、 場效應管M6_P、場效應管M7_P、場效應管M1_N、場效應管M3_N、場效應管M4_N、場效應管M5_ N、場效應管M6_N、場效應管M7_N、場效應管M8、場效應管M9、電阻Rij、電阻Ri_2、電阻R3_P、電 阻R4_P、電阻R3_N&及電阻R4_N，所述電阻R lj-端接電源，其另一端與場效應管M5_P的漏 極連接，所述電阻Ri_2-端接電源，其另一端與場效應管M6_N的漏極連接，所述場效應管M5_ P的漏極和場效應管M5_N的漏極連接在一起構成輸出端口 0UT_P，所述場效應管M6_P的漏極 和場效應管M6_N的漏極連接在一起構成輸出端口 0UT_N，所述場效應管M5_P的柵極、場效應 管M6_P的柵極、場效應管M5_N的柵極以及M6_N的柵極連接在一起用于改變其柵極電平Vc， 實現電路增益控制，所述場效應管M5_P的源極與場效應管M3_P的漏極連接，所述場效應管 M6_P的源極與場效應管M4_P的漏極連接，所述場效應管M5_N的源極與場效應管M3_N的漏極 連接，所述場效應管M6_N的源極與場效應管M4_N的漏極連接，所述場效應管113_?的柵極與 場效應管M4_N的柵極連接在一起構成輸入端口 IN_P，所述場效應管M4_P的柵極與場效應管 M3_N的柵極連接在一起構成輸入端口 IN_N，所述場效應管M3_P的源極與場效應管M4_P的源 極同時與場效應管M1_P的漏極連接，所述場效應管M3_N的源極與場效應管M4_N的源極同時 與場效應管M1_N的漏極連接，所述場效應管M7_P的源極、電阻R3_P的一端、場效應管M1_P的 源極、場效應管M8的源極、場效應管M7_N的源極、電阻R3_N的一端以及場效應管M1_N的源極 同時接地，所述電阻R4_P的一端、場效應管M9的源極以及電阻R4_N的一端同時接電源，所述 場效應管M1_P的柵極、電阻R4_P的另一端以及電阻R3_P的另一端同時與場效應管M7_P的漏 極連接，場效應管M1_N的柵極、電阻R4_N的另一端以及電阻R3_N的另一端同時與場效應管 M7_N的漏極連接，所述場效應管M8的漏極和場效應管M9的漏極同時與場效應管M7_N的柵極 連接，所述場效應管M8的柵極、場效應管M9的柵極以及場效應管M7_P的柵極同時與C_SW端 口連接，所述輸出端口 〇UT_P和輸出端口 0UT_N與三級多相濾波器(2)連接，所述C_SW端口與 相位控制電路(4)連接。3. 根據權利要求1所述的一種CMOS寬帶有源移相器電路，其特征在于:所述三級多相濾 波器（2)包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電 阻R10、電阻R11、電阻R12、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容 C8、電容C9、電容C10、電容Cll以及電容C12,所述電阻R1、電阻R2和電阻R3依次串接，所述電 阻R4、電阻R5和電阻R6依次串接，所述電阻R7、電阻R8和電阻R9依次串接，所述電阻RlO、電 阻Rl 1和電阻Rl 2依次串接，所述電阻Rl左端與輸入端I_P連接，所述電阻R4左端與輸入端Q_ P連接，所述電阻R7左端與輸入端I_N連接，所述電阻RlO左端與輸入端Q_N連接，所述輸入端 I_p、輸入端I_N、輸入端Q_P及輸入端Q_N分別與并行連接的兩路雙相可變增益放大器(1)連 接，所述電阻R3的右端、電阻R6的右端、電阻R9的右端以及電阻R12的右端通過雙電容耦合 方式與正交合成電路(3)連接，所述電容Cl連接在電阻Rl左端與電阻R4右端之間，所述電容 C2連接在電阻R2左端與電阻R5右端之間，所述電容C3連接在電阻R3左端與電阻R6右端之 間，所述電容C4連接在電阻R4左端與電阻R7右端之間，所述電容C5連接在電阻R5左端與電 阻R8右端之間，所述電容C6連接在電阻R6左端與電阻R9右端之間，所述電容C7連接在電阻 R7左端與電阻RlO右端之間，所述電容C8連接在電阻R8左端與電阻Rll右端之間，所述電容 C9連接在電阻R9左端與電阻R12右端之間，所述電容ClO連接在電阻RlO左端與電阻Rl右端 之間，所述電容Cll連接在電阻Rll左端與電阻R2右端之間，所述電容C12連接在電阻R12左 端與電阻R3右端之間。4. 根據權利要求1所述的一種CMOS寬帶有源移相器電路，其特征在于:所述正交合成電 路（3)包括電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、場效應管Ml_l、場效應管Ml_2、場效應管 M2_l、場效應管M2_2、場效應管M3、場效應管M4以及場效應管M5，所述電阻R13的一端與電阻 R14的一端同時連接電源，所述電阻R13的另一端與場效應管M3的漏極連接，所述電阻R14的 另一端與場效應管M4的漏極連接，所述場效應管M3的柵極通過電阻R15與電源Vb連接，所述 場效應管M4的柵極通過電阻R16與電源Vb連接，所述場效應管M3的源極同時與場效應管Ml_ 1的漏極和場效應管Ml_2的漏極連接，所述場效應管M4的源極同時與場效應管M2 j的漏極 和場效應管M2_2的漏極連接，所述場效應管Mlj的柵極、場效應管Ml_2的柵極、場效應管 M2 j的柵極以及場效應管M2_2的柵極通過雙電容耦合方式與三級多相濾波器(2)連接，所 述場效應管Mlj的源極、場效應管Ml_2的源極、場效應管M2_l的源極以及場效應管M2_2的 源極均與場效應管M5的漏極連接，所述場效應管M5的柵極與電源Vbs連接，所述場效應管M5 的源極接地，所述場效應管M3的漏極與輸出端Sc> ut_P連接，所述場效應管M4的漏極與輸出端 S0Ut_N 連接。5. 根據權利要求3或4所述的一種CMOS寬帶有源移相器電路，其特征在于:所述雙電容 耦合方式是指，所述場效應管Mlj的柵極通過電容C13與電阻R3右端連接，所述場效應管 Ml_2的柵極通過電容C15與電阻R9右端連接，場效應管M2j的柵極通過電容C16與電阻R12 右端連接，場效應管M2_2的柵極通過電容Cl 4與電阻R6右端連接。
【文檔編號】H03H11/18GK105915196SQ201610330784
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】段宗明, 馬強, 王曉東, 戴躍飛
【申請人】中國電子科技集團公司第三十八研究所