[发明专利]一种基于III-V族化合物半导体工艺的宽带有源移相器

权利要求书

1.一种基于III-V族化合物半导体工艺的宽带有源移相器，包括输入巴伦、输出巴伦、正交信号发生器、模拟加法器和吉尔伯特偏置运算单元，其中，所述输入巴伦将接收的单端输入信号转变成差分信号并输入至正交信号发生器，所述正交信号发生器将差分信号转换成四路I/Q正交信号并输入至模拟加法器，所述模拟加法器将四路I/Q正交信号矢量合成为差分信号并输入至输出巴伦，所述输出巴伦将差分信号转换成单端输出信号，其特征在于，所述吉尔伯特偏置运算单元包括偏置决策单元和数控电流叠加单元，所述数控电流叠加单元通过n位数字码控制单刀双掷开关的导通与关断状态来控制I/Q两路电流叠加，得到一定比例的I/Q电流增益，并将I/Q电流增益输入偏置决策单元，所述偏置决策单元用于将I/Q电流增益传递至模拟加法器的尾电流源中，用于控制四路I/Q正交信号矢量合成后的相位和增益；

所述偏置决策单元由电流控制电压单元、电压控制电流单元和偏置电流控制单元依次串联构成，所述电流控制电压单元将数控电流叠加单元的输出的电流增益转换成控制电压并输入至电压控制电流单元，所述电压控制电流单元将控制电压通过作差运算转换得到所需I/Q电流比值并输入至偏置电流控制单元，所述偏置电流控制单元通过开关模块实现象限选择，并根据I/Q电流比值控制模拟加法器I/Q两路的尾电流比值；

所述正交信号发生器为多级有源跨导-结电容多相滤波结构，所述多级有源跨导-结电容多相滤波结构由N级电路组成，每一级电路是由g_m-C_bc网络构成，所述g_m-C_bc网络包括结电容C_bc晶体管和跨导g_m晶体管；g_m晶体管、C_bc晶体管的发射极与发射极跟随器电流镜连接，为晶体管的发射极提供合适且稳定的静态电流，集电极与偏置电路连接，所述偏置电路用于控制晶体管的跨导和结电容。

2.如权利要求1所述的宽带有源移相器，其特征在于，所述数控电流叠加单元由n组电流阵单元并联而成，每组电流阵包括两个晶体管阵列和一个单刀双掷开关，一个晶体管阵列用于I路的电流叠加，另一个用于Q路的电流叠加，通过单刀双掷开关的切换控制n组电流合成所需的I路或者Q路的电流增益。

3.如权利要求2所述的宽带有源移相器，其特征在于，所述晶体管阵列为不同尺寸的晶体管或是多个晶体管并联构成。

4.如权利要求1所述的宽带有源移相器，其特征在于，所述电流控制电压单元包括上拉晶体管和偏置电路，所述偏置电路为电阻R₀，上拉晶体管的发射极接数控电流叠加单元的输出电流，集电极接偏置电阻R₀，基极输出电压，电阻R₀的另一端接供电电压VDD；所述电压控制电流单元由两个晶体管串联得到，一个晶体管的尺寸、集电极偏置电路与电流控制电压单元的上拉晶体管保持一致，即晶体管的集电极接电阻R₀，基极接电流控制电压单元基极输出电压，发射极接另一个晶体管的集电极，另一个晶体管与数控电流叠加单元中提供电流基准的晶体管的尺寸相同，且基极电压也相等，即晶体管基极接作电流基准的晶体管的基极输入电压，发射极接地。

5.如权利要求1所述的宽带有源移相器，其特征在于，调节晶体管使其集电极反偏、发射极正偏，处于放大区，在此区域内调试出所需跨导；将晶体管的基极和发射极短接，为二极管，调控其偏置网络得到所需结电容；每一级电路的结电容和跨导确定一个中心频点，改变结电容与跨导实现正交信号发生器频带范围的调控。

6.如权利要求1～5任一所述的宽带有源移相器，其特征在于，所有晶体管均是基于III-V族化合物半导体工艺制备得到。