[发明专利]基于双抵消的低噪声系数、宽带、高隔离有源准环形器

说明书

本发明公开了一种基于双抵消的低噪声系数、宽带、高隔离有源准环形器，包括端口1，端口1分别与共源晶体管M2、共源晶体管M2E和共栅晶体管M1连接，共源晶体管M2和共源晶体管M2E的源极分别连接端口2和端口2d并共地，共源晶体管M2和共源晶体管M2E的漏极经互补型缓冲电路与共栅晶体管M1连接，共栅晶体管M1连接跨导增强型晶体管Mg，共源晶体管M2、共源晶体管M2E与互补型缓冲电路连接构成双抵消电路，互补型缓冲电路连接端口3用于降低噪声系数。本发明通过双抵消电路提高有源环形器的隔离度和工作带宽，时通过将噪声系数技术降低天线端到接收端的噪声系数，使得本发明有源准环形器作为共享天线接口适用于全双工、调频连续波雷达和5G基站系统中。

技术领域

本发明属于射频集成电路技术领域，具体涉及一种基于双抵消的低噪声系数、宽带、高隔离有源准环形器。

背景技术

随着5G通信时代的到来，数据传输速率的递增，对有线和无线通信的要求和挑战日益增加，既通信系统必须在比以往更大的带宽内运行。以往的通信系统中为了保证同时接收和同时发射信号，必须采用多天线的解决方案，现如今随着技术的发展，单天线作为一个新型方案正被广泛研究和采用。在全双工、调频连续波雷达和5G基站系统中，具有同时发射和接收能力的共享天线接口是其中的关键模块。环形器因其能够解耦入射波和反射波，常被用作共享天线接口。

无源环形器虽然具有高效性度、低噪声系数和低插入损耗的优点，但是尺寸大、重量大和成本高的缺点使其很难被用于射频集成电路系统中。CMOS有源环形器由于具有尺寸小、成本低和易于集成的特点，使其作为无源的替代品被应用于射频集成电路系统中。然而，在宽带范围内实现高隔离的要求是基于硅的共享天线接口(环形器)设计中最重要的挑战之一。

目前已有多种技术被用于提高有源环形器中的隔离度和工作带宽。现有在共源放大器中集成电流复用技术，从而其有源准环形器在2GHz的带宽内获得了12dB的隔离度。另一种使用基于电子巴伦的双工器技术在1.9～2.2GHz的工作带宽内得到了50dB的隔离度。除此之外，还有一种采用分布式放大器技术的有源准环形器在5.3～7.3GHz带宽内拥有超过30dB的隔离度。以上有源环形器都不能在同时获得高隔离度和大带宽，使其不太适用于宽带无线通信系统。现有的双干扰抵消技术虽然被应用于有源准环形器中，在1GHz至7GHz的带宽内获得了超过36dB的隔离度。并不能在大带宽范围内获得高的隔离度；即使在大带宽内获得高隔离度，由于高噪声系数和高插入损耗，使其很难适用于全双工、调频连续波雷达和5G基站系统中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于双抵消的低噪声系数、宽带、高隔离有源准环形器，使得有源准环形器不仅获得高隔离度和高带宽，而且噪声系数也相对较低。

本发明采用以下技术方案：

基于双抵消的低噪声系数、宽带、高隔离有源准环形器，包括端口1，端口1分别与共源晶体管M2、共源晶体管M2E和共栅晶体管M1连接，共源晶体管M2和共源晶体管M2E的源极分别连接端口2和端口2d并共地，共源晶体管M2和共源晶体管M2E的漏极经互补型缓冲电路与共栅晶体管M1连接，共栅晶体管M1连接跨导增强型晶体管Mg，共源晶体管M2、共源晶体管M2E与互补型缓冲电路连接构成双抵消电路，互补型缓冲电路连接端口3，通过一路同相路径的共栅晶体管M1分别给双抵消电路提供抵消信号用于降低噪声系数。

具体的，端口1的第一路经电容C1分别连接共栅晶体管M1的源极和跨导增强型晶体管Mg的栅极，第二路经电容C2连接共源晶体管M2的栅极，第三路经电容C2E连接共源晶体管M2E的栅极；共源晶体管M2依次经电容CB1、源跟随器MB1/MB2和电容CB2后与共栅晶体管M1的漏极连接，共源晶体管M2E依次经CB3、共源晶体管MB3/MB4和电容CB4后与共栅晶体管M1的漏极连接。