[发明专利]一种宽带高精度有源移相器

权利要求书

1.一种宽带高精度有源移相器，其特征在于，以全差分的形式实现移相，通过数字开关控制相位的变化，并且通过调整控制电压来调整带内增益的平坦度，包括：依次连接的正交信号产生器、象限选择开关、VGA、输出BUFFER模块，其中：

(1)所述正交信号产生器，用于产生正交信号；选用三级多相滤波器作为正交信号产生器；

(2)所述象限选择开关，用于选择正交信号极性；象限选择开关包括2个共源放大管M1和M2，4个切换开关管M3～M6，能够同时实现信号极性的切换和放大功能；

(3)所述VGA，用于调整正交信号幅度；该VGA由一系列固定的子增益单元组成，通过开关管选择合适的子增益单元组合使其工作，并在输出节点以电流形式将这些信号相加，即得到所需的增益，从而实现对正交信号幅度的调整；

(4)所述输出BUFFER，用于驱动下级电路以及测试电阻；该BUFFER包含一个带可变负载的共源级放大器，以及一个由源级跟随器和共源级放大器构成的驱动器；所述 共源级放大器的负载由一对工作于线性区的PMOS管实现，通过控制电压调整其阻值的大小即相当于调节电感的Q值，从而实现对带内平坦度的调节；所述驱动器主要用于驱动下级电路或者50欧姆的测试电阻；

其中，所述VGA是通过开关管在I路和Q路分别选择合适的子增益单元组合使其工作，然后在输出节点以电流形式将I路子增益单元产生的电流与Q路子增益单元产生的电流相加，即可合成所需相位的信号；

对于第一象限，即设计子增益单元来实现在一个象限内的移相：移相器为6bit，共有2ⁿ＝64个状态，分配到每个象限即需要实现16个状态，n＝6；但依据公式tan(π/2-θ)＝tan(θ)，只需要实现0至45度范围内的8个状态，然后将I路控制开关状态与Q路控制开关状态互换即可以实现45至90度范围内的另外8个状态；要实现0度至45度之内的移相，由公式：

tanθ_i＝A_I/A_Q(θ_i＝5.625n,n＝1,2...8)；

即推算出所需要的A_I值和A_Q值；其中θ_i为移相的角度，A_I和A_Q分别是I路和Q路总增益的大小，CON代表一个常数；为此就可以确定为实现这些移相值，所需要的子增益单元的数量以及它们之间的比值；经过计算，每个信号通道需要六个子增益单元，它们之间的比例为2:3:4:6:8:8，对应于管子的尺寸比例，通过开关控制这六个子增益单元就可以实现所需要的A_I值和A_Q值，从而实现在一个象限内的移相；

所述象限选择开关中，共源放大管M1、M2的漏极连接到切换开关管M3～M6的源极，M3、M5的漏极以及M4、M6的漏极分别连接到负载R1～R2的一端，负载R1～R2的另一端连接到L1的两端；信号首先经过共源放大管被放大，之后通过开关管M3～M6来确定信号的极性，从而确定最后合成的信号是位于哪个象限；

所述输出BUFFER中，共源放大器包括放大管M7～M8，它们的漏极分别连接到可变有源负载管M9～M10的漏极，M9～M10的栅极连接控制电压VTRL；M9～M10的源极分别连接到差分电感L2的两端，来提高高频增益；驱动器包括共源放大管M11～M12，它们的漏极分别接到共栅管M13～M14的源极，并通过隔直电容输出；信号首先经过共源级放大器，通过调整控制电压V_TRL即调整工作于线性区的PMOS管M9、M10的等效电阻，从而使得在工艺产生偏差时，信号在通带内仍能保持平坦；之后信号就被送入输出驱动器。