[发明专利]一种高集成度片上超宽带差分正交信号生成网络

说明书

本发明提供一种高集成度片上超宽带差分正交信号生成网络，包括完全相同的三个片上混合型差分正交耦合器，即片上混合型差分正交耦合器A、片上混合型差分正交耦合器B和片上混合型差分正交耦合器C；所述片上混合型差分正交耦合器B和片上混合型差分正交耦合器C均由片上混合型差分正交耦合器A平移得到，并且所述片上混合型差分正交耦合器B与片上混合型差分正交耦合器C呈轴对称分布。本发明的高集成度片上超宽带差分正交信号生成网络中采用级联混合型差分正交耦合器的方式，使用相对较小的芯片面积实现适用于超宽带差分信号处理电路的正交耦合器，集成度高，成本低，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及射频集成电路技术领域，具体而言，涉及一种高集成度片上超宽带差分正交信号生成网络。

背景技术

在片上射频收发机中，正交信号(I路信号与Q路信号幅度相等，相位相差90度的信号)的产生是一个很重要的问题，正交信号常常用在混频器、移相器、矢量调制器等电路模块中，以提高镜像抑制比等性能。正交耦合器能够在某个特定的频段产生正交信号，同时进行功率的平均分配。但传统的正交耦合器，例如用四分之一波长传输线或微带线实现的传统正交耦合器、混合型差分正交耦合器、兰格耦合器(Lange couplers)和螺旋耦合器(spiral coupler)等等，都只能在比较窄的频段内产生正交信号，而在这个频段外产生的正交信号往往存在着较大的幅度偏差和相移偏差，严重影响了正交信号的生成质量，从而限制了它们在宽带射频收发机中的应用。

发明内容

本发明旨在提供一种高集成度片上超宽带差分正交信号生成网络，以解决传统的正交耦合器产生的正交信号存在着较大的幅度偏差和相移偏差的问题。

本发明提供的一种高集成度片上超宽带差分正交信号生成网络，包括完全相同的三个片上混合型差分正交耦合器，即片上混合型差分正交耦合器A、片上混合型差分正交耦合器B和片上混合型差分正交耦合器C；所述片上混合型差分正交耦合器B和片上混合型差分正交耦合器C均由片上混合型差分正交耦合器A平移得到，并且所述片上混合型差分正交耦合器B与片上混合型差分正交耦合器C呈轴对称分布；

每个片上混合型差分正交耦合器均包括设置在第n-1金属层的差分输入端和差分直通端，以及设置在第n-2金属层的差分耦合端和差分隔离端；片上混合型差分正交耦合器A的差分直通端与片上混合型差分正交耦合器B的差分输入端通过第n-1金属层相连接；片上混合型差分正交耦合器A的差分耦合端与片上混合型差分正交耦合器C的差分输入端通过第n-1金属层和第n-2金属层相连接；并且用于连接片上混合型差分正交耦合器A和片上混合型差分正交耦合器B的第n-1金属层与用于连接片上混合型差分正交耦合器A和片上混合型差分正交耦合器C的第n-1金属层呈轴对称设置；片上混合型差分正交耦合器B的差分直通端和片上混合型差分正交耦合器C的差分耦合端通过第n-1金属层和第n-2金属层相连接后再与差分Q信号输出端连接；片上混合型差分正交耦合器B的差分耦合端和片上混合型差分正交耦合器C的差分直通端通过第n-1金属层和第n-2金属层相连接后再与差分I信号输出端连接。

在一些实施例中，每个片上混合型差分正交耦合器中，差分输入端与差分直通端之间通过差分直通螺旋金属线圈相连接，差分耦合端与差分隔离端之间通过差分耦合螺旋金属线圈相连接。

在一些实施例中，差分输入端分为差分输入端A端和差分输入端B端；差分直通端分为差分直通端A和差分直通端B；差分隔离端分为差分隔离端A和差分隔离端B；差分耦合端分为差分耦合端A和差分耦合端B。

在一些实施例中，第n-1金属层和第n-2金属层中通过金属线、金属跳线和通孔实现各片上混合型差分正交耦合器的连接。