一种双向矢量调制有源移相器及电子设备 专利技术说明

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种双向矢量调制有源移相器及电子设备。背景技术：2.当今无线通信技术在航空航天、雷达探测、自动驾驶、智能手机等领域都占领着重要地位，而随着无线技术的快速发展，各个领域对无线通信系统也提出了更高的需求。当前，6ghz以下的射频频段频谱资源已然相当拥挤，为满足更高数据率的无线传输需求，越来越多的人们将目光投向了毫米波频段。相控阵技术的波束赋形与波束扫描能力可以显著提高无线通信系统的信噪比和灵敏度，降低对系统中单个设备的功率和噪声的要求，因此，相控阵技术广泛应用在毫米波系统中。3.移相器作为相控阵系统实现波束扫描的重要组件，其设计好坏直接影响着整个系统的性能。移相器可分为无源移相器与有源移相器两大类，有源移相器采用矢量合成方法，相比于无源移相器，有源移相器面积更小，损耗低，是近年的研究热点。4.有源移相器主要由正交信号发生器以及可变增益放大器组成。但是现有的有源移相器存有以下问题：1）现有基于耦合器的正交信号发生器输出幅度相位误差较大，带宽较窄，且不具双向正交信号发生功能；2）现有双向矢量调制有源移相器中能同时实现移相与增益调节功能的较少，或增益调节时输出相位变化大。技术实现要素：5.为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种双向矢量调制有源移相器及电子设备。6.本发明所采用的技术方案是：一种双向矢量调制有源移相器，包括：发射i路电路，包括第一差分共源放大器和第一吉尔伯特单元；发射q路电路，包括第二差分共源放大器和第二吉尔伯特单元；接收i路电路，包括第三差分共源放大器和第三吉尔伯特单元；接收q路电路，包括第四差分共源放大器和第四吉尔伯特单元；双向正交信号发生器，发射i路电路的两个输出端与发射q路电路的两个输出端分别与双向正交信号发生器第一侧的四个端口连接，接收i路电路的两个输出端与接收q路电路的两个输出端分别与双向正交信号发生器第二侧的四个端口连接；在发射模式下，两路同相信号分别经过第一差分共源放大器和第二差分共源放大器进行放大后，进入双向正交信号发生器并输出两路正交信号；两路正交信号分别经过第三吉尔伯特单元和第四吉尔伯特单元，进行象限切换和/或象限内移相后输出；在该模式下，第一吉尔伯特单元、第二吉尔伯特单元、第三差分共源和第四差分共源不工作；在接收模式下，两路同相信号分别经过第三差分共源放大器和第四差分共源放大器进行放大后，进入双向正交信号发生器并输出两路正交信号；两路正交信号分别经过第一吉尔伯特单元和第二吉尔伯特单元，进行象限切换和/或象限内移相后输出；在该模式下，第三吉尔伯特单元、第四吉尔伯特单元、第一差分共源和第二差分共源不工作；其中，所述发射i路电路、发射q路电路、接收i路电路和接收q路电路的电路结构均相同。7.进一步地，所述第一差分共源放大器包括第一晶体管和第二晶体管；所述第一晶体管的栅极连接第一信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第一端口；所述第二晶体管的栅极连接第二信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第二端口。8.进一步地，所述发射i路电路还包括作为dummy管的第三晶体管和第四晶体管；所述第三晶体管的栅极连接第一信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第二端口；所述第四晶体管的栅极连接第二信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第一端口。9.进一步地，所述第一吉尔伯特单元包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管和第十一晶体管；所述第十一晶体管作为电流源，所述第十一晶体管的栅极连接控制电压vrxi，源极接地，漏极分别连接第九晶体管的源极和第十晶体管的源极；所述第九晶体管的栅极连接控制电压vrxconi，漏极分别连接第五晶体管的源极和第六晶体管的源极；所述第五晶体管的栅极连接第一晶体管的漏极，漏极连接第一信号端口；所述第六晶体管的栅极连接第二晶体管的漏极，漏极连接第二信号端口；所述第十晶体管的栅极连接控制电压，漏极分别连接第七晶体管的源极和第八晶体管的源极；所述第七晶体管的栅极连接第二晶体管的漏极，漏极连接第一信号端口；所述第八晶体管的栅极连接第一晶体管的漏极，漏极连接第二信号端口。10.进一步地，电压vrxconi只有0或1两种状态，状态为1时第一吉尔伯特单元同相放大，状态为0时第一吉尔伯特单元反相放大，实现象限切换。11.进一步地，电压vrxi包括多种状态，每个状态对应一个移相角度，用于实现象限内的相移。12.进一步地，所述双向正交信号发生器由两级多相单元组成，该多相单元由两个基于耦合器的差分正交信号发生器组成。13.进一步地，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极的直流偏置电压均为vbtx，该vbtx电压的幅值可调，以实现双向矢量调制有源移相器的增益可调。14.进一步地，所述双向矢量调制有源移相器还包括匹配网络；所述匹配网络包括第一变压器和第二变压器；所述第一变压器包括第一电感和第三电感，所述第二变压器包括第二电感和第四电感；所述第一电感的正端连接同相端口，负端连接电源电压vdd；所述第三电感的正端连接同相端口，负端作为第一信号端口；所述第二电感的正端连接反相端口，负端连接电源电压vdd；所述第四电感的正端连接反相端口，负端作为第二信号端口。15.本发明所采用的另一技术方案是：一种电子设备，包括如上所述的双向矢量调制有源移相器。16.本发明的有益效果是：本发明提出一种基于差分共源放大器和吉尔伯特单元的双向可变增益结构，由于差分共源放大器的增益变化对输出相位影响很小，因此控制差分共源放大器的增益可实现输出增益调节，实现不影响输出相移特性的情况下调节输出幅度。附图说明17.为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。18.图1是本发明实施例中一种双向矢量调制有源移相器的结构示意图；图2是本发明实施例中双向正交信号发生器结构示意图；图3是本发明实施例中双向正交信号发生器的多相单元结构图；图4是本发明实施例中trx模式的s参数仿真图；图5是本发明实施例中双向正交移相器输出相位幅度误差的示意图；图6是本发明实施例中trx模式的均方根幅度和相位误差仿真值示意图；图7是本发明实施例中trx模式移相仿真结果示意图；图8是本发明实施例中增益调节s21仿真结果示意图；图9是本发明实施例中增益调节输出相位变化仿真结果示意图；图10是本发明实施例中移相示意图。具体实施方式19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。20.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。21.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。22.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。23.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。24.为了解决现有的技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种基于双向正交信号发生器以及双向可变增益放大器的双向有源移相器。采用基于差分共源放大器以及吉尔伯特单元的双向可变增益放大器用以实现输出增益以及同相和正交两路信号增益的双向调节。另外，采用两级由基于耦合器的正交信号发生器组成的多相单元，实现低误差的双向正交信号的发生，最终实现双向移相，减小芯片面积。25.如图1所示，本实施例提供一种双向矢量调制有源移相器，包括：发射i路电路，包括第一差分共源放大器和第一吉尔伯特单元；发射q路电路，包括第二差分共源放大器和第二吉尔伯特单元；接收i路电路，包括第三差分共源放大器和第三吉尔伯特单元；接收q路电路，包括第四差分共源放大器和第四吉尔伯特单元；双向正交信号发生器，发射i路电路的两个输出端与发射q路电路的两个输出端分别与双向正交信号发生器第一侧的四个端口连接，接收i路电路的两个输出端与接收q路电路的两个输出端分别与双向正交信号发生器第二侧的四个端口连接；在发射模式下，两路同相信号分别经过第一差分共源放大器和第二差分共源放大器进行放大后，进入双向正交信号发生器并输出两路正交信号；两路正交信号分别经过第三吉尔伯特单元和第四吉尔伯特单元，进行象限切换和/或象限内移相后输出；在该模式下，第一吉尔伯特单元、第二吉尔伯特单元、第三差分共源和第四差分共源不工作；在接收模式下，两路同相信号分别经过第三差分共源放大器和第四差分共源放大器进行放大后，进入双向正交信号发生器并输出两路正交信号；两路正交信号分别经过第一吉尔伯特单元和第二吉尔伯特单元，进行象限切换和/或象限内移相后输出；在该模式下，第三吉尔伯特单元、第四吉尔伯特单元、第一差分共源和第二差分共源不工作；其中，所述发射i路电路、发射q路电路、接收i路电路和接收q路电路的电路结构均相同。26.参见图1，作为一种实施方式，所述第一差分共源放大器包括第一晶体管m1和第二晶体管m2；所述第一晶体管m1的栅极连接第一信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第一端口；所述第二晶体管m2的栅极连接第二信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第二端口。27.进一步作为可选的实施方式，所述发射i路电路还包括作为dummy管的第三晶体管m3和第四晶体管m4；所述第三晶体管m3的栅极连接第一信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第二端口；所述第四晶体管m4的栅极连接第二信号端口，源极接地，漏极连接双向正交信号发生器第一侧的第一端口。28.所述第一吉尔伯特单元包括第五晶体管m5、第六晶体管m6、第七晶体管m7、第八晶体管m8、第九晶体管m9、第十晶体管m10和第十一晶体管m11；所述第十一晶体管m11作为电流源，所述第十一晶体管m11的栅极连接控制电压，源极接地，漏极分别连接第九晶体管m9的源极和第十晶体管m10的源极；所述第九晶体管m9的栅极连接控制电压，漏极分别连接第五晶体管m5的源极和第六晶体管m6的源极；所述第五晶体管m5的栅极连接第一晶体管m1的漏极，漏极连接第一信号端口；所述第六晶体管m6的栅极连接第二晶体管m2的漏极，漏极连接第二信号端口；所述第十晶体管m10的栅极连接控制电压，漏极分别连接第七晶体管m7的源极和第八晶体管m8的源极；所述第七晶体管m7的栅极连接第二晶体管m2的漏极，漏极连接第一信号端口；所述第八晶体管m8的栅极连接第一晶体管m1的漏极，漏极连接第二信号端口。29.参见图2，作为一种实施方式，所述双向正交信号发生器由两级多相单元组成，该多相单元由两个基于耦合器的差分正交信号发生器组成。30.以下结合附图及具体实施方式对上述有源移相器进行详细解释说明。31.（1）电路结构说明本实施例的双向矢量调制有源移相器的电路如图1所示，具体电路连接为：差分信号从rfin+和rfin-输入端输入，rfin+与rfin-之间接有电容cp1，并分别与隔直电容ci11和ci2一端相连。电感l11~l14组成匹配网络。电容ci11另一端与电感l11以及电感l13的正端相连，电感l11和电感l13构成同向耦合，耦合系数为k11；同时，电容ci12另一端与电感l12以及电感l14正端相连，电感l12与电感l14也同样构成同向耦合，耦合系数为k12。电感l11和电感l12负端与电源vdd相连。32.电感l13负端与电容c11、电容c13、电容c15、电容c17以及晶体管m5、晶体管m7、晶体管m16、晶体管m18的漏极相连，其中电容c11、电容c13、电容c15、电容c17另一端分别与晶体管m1、晶体管m3、晶体管m12、晶体管m14的栅极相连；同样，电感l14负端与电容c12、电容c14、电容c16、电容c18以及晶体管m6、晶体管m8、晶体管m17、晶体管m19的漏极相连，其中电容c12、电容c14、电容c16、电容c18另一端分别与晶体管m2、晶体管m4、晶体管m13、晶体管m15的栅极相连。33.晶体管m1、晶体管m2的栅极分别与电阻r11、电阻r12一端相连，电阻r11、电阻r12的另一端相互连接并接入电源vbtx；晶体管m3、晶体管m4的栅极分别与电阻r13、电阻r14一端相连，电阻r13、电阻r14的另一端接入地；晶体管m12、晶体管m13的栅极分别与电阻r15、电阻r16一端相连，电阻r15、电阻r16的另一端相互连接并同样接入电源vbtx；晶体管m14、晶体管m15的栅极分别与电阻r17、电阻r18一端相连，电阻r17、电阻r18的另一端接入地。晶体管m1~m4及晶体管m12~m15的源极均接入地。34.晶体管m1~m4的漏极分别与晶体管m5~m8的栅极相连，晶体管m5和晶体管m6的源极与晶体管m9的漏极相连，晶体管m7和晶体管m8的源极与晶体管m10的漏极相连，同时晶体管m9与晶体管m10的源极与晶体管m11的漏极相连，晶体管m11的源极接入地。35.同样，晶体管m12~m15的漏极分别与晶体管m16~m19的栅极相连，晶体管m16和晶体管m17的源极与晶体管m20的漏极相连，晶体管m18和晶体管m19的源极与晶体管m21的漏极相连，同时晶体管m20与晶体管m21的源极与晶体管m22的漏极相连，晶体管m22的源极接入地。36.除此之外，晶体管m5的栅极与晶体管m8的栅极相连并连接至电感l15以及电容ci13的一端；晶体管m6的栅极与晶体管m7的栅极相连并连接至电感l16以及电容ci14的一端；晶体管m17的栅极与晶体管m18的栅极相连并连接至电感l17以及电容ci15的一端；晶体管m16的栅极与晶体管m19的栅极相连并连接至电感l18以及电容ci16的一端。电感l15~l18的另一端均接入电源，电容ci13~ci16的另一端分别与双向正交信号发生器的p11~p14端相连。37.电源vrxconi接入晶体管m9的栅极，同时经反相器后接至晶体管m10的栅极，晶体管m11的栅极与电源vrxi相连；同时，电源vrxconq接入晶体管m20的栅极，并经过反相器后接至晶体管m21的栅极，晶体管m22的栅极与电源vrxq相连。38.本实施例的双向正交信号发生器结构如图2所示。该双向正交信号发生器为左右对称结构，左边p11~p14端分别与电感lc11、电感lc14、电感lc15、电感lc18的正端相连。电感lc11与电感lc12之间同向耦合，耦合系数为kc11，它们的正端之间通过电容cc11相连，负端之间通过cc12相连；电感lc13与电感lc14之间同向耦合，耦合系数为kc12，它们的正端之间通过电容cc13相连，负端之间通过cc14相连；电感lc15与电感lc16之间同向耦合，耦合系数为kc13，它们的正端之间通过电容cc15相连，负端之间通过cc16相连；电感lc17与电感lc18之间同向耦合，耦合系数为kc14，它们的正端之间通过电容cc17相连，负端之间通过cc18相连。39.同样，右边p21~p24端分别与电感lc21、电感lc24、电感lc25、电感lc28的正端相连。电感lc21与电感lc22之间同向耦合，耦合系数为kc21，它们的正端之间通过电容cc21相连，负端之间通过cc22相连；电感lc23与电感lc24之间同向耦合，耦合系数为kc22，它们的正端之间通过电容cc23相连，负端之间通过cc24相连；电感lc25与电感lc26之间同向耦合，耦合系数为kc23，它们的正端之间通过电容cc25相连，负端之间通过cc26相连；电感lc27与电感lc28之间同向耦合，耦合系数为kc24，它们的正端之间通过电容cc27相连，负端之间通过cc28相连。40.在双向信号发生器的中间，电感lc17和电感lc22的正端与电感lc11和电感lc25的负端相连；电感lc12和电感lc27的正端与电感lc15和电感lc21的负端相连；电感lc13和电感lc26的正端与电感lc18和电感lc24的负端相连；电感lc16和电感lc23与电感lc14和电感lc28的负端相连。41.双向正交信号发生的p21~p24端分别与电容ci23~ci26相连。电容ci23的另一端与电感l25以及晶体管m27和晶体管m30的栅极相连；电容ci24的另一端与电感l26以及晶体管m28和晶体管m29的栅极相连；电容ci25的另一端与电感l27以及晶体管m39和晶体管m40的栅极相连；电容ci26的另一端与电感l28以及晶体管m38和晶体管m41的栅极相连。电感l25~l28的另一端均接入电源vdd。晶体管m27和晶体管m28的源极与晶体管m31的漏极相连，晶体管m29和晶体管m30的源极与晶体管m32的漏极相连，同时晶体管m31和晶体管m32的源极与晶体管m33的漏极相连，并且晶体管m33的源极接入地。同样，晶体管m38和晶体管m39的源极与晶体管m42的漏极相连，晶体管m40和晶体管m41的源极与晶体管m43的漏极相连，同时晶体管m42和晶体管m43的源极与晶体管m44的漏极相连，并且晶体管m44的源极接入地。42.电源vtxconi接入晶体管m31的栅极，同时经反相器后接至晶体管m32的栅极，晶体管m33的栅极与电源vtxi相连；同时，电源vtxcconq接入晶体管m42的栅极，并经过反相器后接至晶体管m43的栅极，晶体管m44的栅极与电源vtxq相连。43.晶体管m23~m26的漏极分别与晶体管m27~m30的栅极相连，晶体管m23~m26的栅极分别与电容c21~c24相连，晶体管m23~m26的源极均接地；晶体管m34~m37的漏极分别与晶体管m38~m41的栅极相连，晶体管m34~m37的栅极分别与电容c25~c28相连，晶体管m34~m37的源极均接地。同时，晶体管m23~m26的栅极还与电阻r21~r24相连，并且电阻r21和电阻r22另一端共同接入电源vbrx，电阻r23和电阻r24的另一端均接地；同样，晶体管m34~m37的栅极还与电阻r25~r28相连，并且电阻r25和电阻r26的另一端共同接入电源vbrx，电阻r27和电阻r28的另一端均接地。44.电容c21、电容c23、电容c25和电容c27的另一端互相连接并接至电感l23的负端相连；电容c22、电容c24、电容c26和电容c28的另一端互相连接并接至电感l24的负端。电感l23的正端与电感l21的正端相连，二者构成同向耦合，耦合系数为k21；电感l24的正端与电感l22的正端相连，二者也构成同向耦合，耦合系数为k22。电感l21和电感l22的另一端均接入电源vdd。电感l21~电感l24组成匹配网络。电感l23的正端与电容ci21一端相连并输出信号到输出端rfout+，电感l24的正端与电容ci22一端相连并输出信号到输出端rfout-，输出端rfout+与输出端rfout-间接有电容cp2。45.（2）电路工作原理说明本技术是一种增益可调的双向矢量调制有源移相器。该移相器模式切换由控制电压vbtx和vbrx、vtxi和vtxq，以及vrxi和vrxq实现。[0046]vbtx用于控制工作在发射模式下的、由晶体管m1和晶体管m2以及晶体管m12和晶体管m13分别组成的两对差分共源放大器，vdd通过电感l15和电感l16以及电感l17和电感l18分别为该两对差分共源放大器提供所需电压；vbrx用于控制工作在接收模式下的、由晶体管m23和晶体管m24以及晶体管m34和晶体管m35分别组成的两对差分共源放大器，vdd通过电感l25和电感l26以及电感l27和电感l28分别为该两对差分共源放大器提供所需电压；vtxi和vtxq分别用于控制工作在发射模式下的，由晶体管m27~m33和晶体管m38~m44分别组成的吉尔伯特单元；vrxi和vrxq分别用于控制工作在接收模式下的，由晶体管m5~m11和晶体管m16~m22分别组成的吉尔伯特单元。[0047]除此之外，vtxconi和vtxconq用于控制发射模式下输出信号的象限，vrxconi和vrxconq用于控制接收模式下输出信号的象限，从而实现360°移相。在发射模式下，工作于接收模式的模块关闭，反之亦然。[0048]以发射模式为例，进行移相时，信号经过由电感l11~l14组成的匹配网络后分为两路同相信号，分别经过由晶体管m1和晶体管m2、晶体管m12和晶体管m13分别组成的差分共源放大器的放大，由于差分共源放大器的增益变化对输出相位影响很小，因此控制差分共源放大器的增益可实现输出增益调节。发射模式下由晶体管m5~m11和晶体管m16~m22分别组成的吉尔伯特单元不工作。[0049]接下来两路同相信号进入双向正交信号发生器后，输出两路正交信号。两路信号分别经过由晶体管m27~m33和晶体管m38~m44分别组成的吉尔伯特单元，在vtxconi和vtxconq的控制下分别变换两路信号方向以实现象限切换，在vtxi和vtxq的控制下分别调节两路信号幅度以实现某象限内移相，从而实现360°移相。发射模式下由晶体管m23和晶体管m24以及晶体管m34和晶体管m35分别组成的差分共源放大器不工作。[0050]两路信号在由电感l21~l24组成的匹配网络处合成，最终输出移相信号。电路中的晶体管m3和晶体管m4、晶体管m14和晶体管m15、晶体管m25和晶体管m26以及晶体管m36和晶体管m37为dummy管，不论在何种模式下均处于关闭状态，其作用是使得吉尔伯特单元在通过vtxconi、vtxconq、vrxconi以及vrxconq进行象限切换时负载保持一致，减小负载对移相性能的影响。[0051]以下结合一种6位双向矢量调制有源多相位产生器进行说明，这里的6位指的是移相步进为5.625°(360°ꢀ/26)。vtxconi、vtxconq、vrxconi、vrxconq、vtxi、vtxq、vrxi以及vrxq均通过焊盘连出后进行模拟控制。[0052]在tx模式（即发射模式）下vrxi以及vrxq置零（0000状态），rx模式（即接收模式）下vtxi以及vtxq置零（0000状态）。vtxconi、vtxconq、vrxconi、vrxconq均只有0/1两种状态，状态为1时其对应的吉尔伯特单元同相放大，状态为0时反相放大，实现象限切换；vtxi、vtxq、vrxi、vrxq均有9种状态（0000~1000），用于实现某一象限内相移。[0053]参见图10，以tx模式，第一、二象限移相为例进行移相功能的说明。[0054]第一象限：第二象限：接收模式即为信号从rfout+和rfout-输入，其工作原理与发射模式一致，不再赘述。[0055]参见图2，本技术设计的双向正交信号发生器由两级多相单元组成，该多相单元由两个基于耦合器的差分正交信号发生器组成。多相单元结构如图3中(a)所示，①in代表耦合器的输入端，②thru代表直通端，③cpl代表耦合端，④iso代表隔离端。由于耦合器有∠s21=∠s12、∠s31=∠s13且∠s21/∠s31=∠s12/∠s13=-90°的特性，通过对两个差分正交信号发生器的直通端与耦合端进行适当连接，可构造出两路差分输入两路差分输出的双向多相单元。如图3中(b)所示，两路同相差分信号分别输入两差分正交信号发生器，即第一级多相单元，生成两路差分正交信号(0°/180°)，两路差分同相信号(-90°/90°)。通过对两个差分正交信号发生器的直通端与耦合端进行连接，可构造出一对差分正交信号(45°/-135°，-45°/135°)。第二级多相单元与第一级多项单元左右对称。如图3中(c)所示端口相位分析，当第一级输出的一对差分正交信号进入第二级多相单元后，将仍然输出一对差分正交信号。第二级多相单元作用有二：一是与第一级共同形成左右对称结构，保证双向正交信号发生的性能一致；二是该多相单元具有降低输出正交信号的幅度和相位误差的作用，可以拓宽正交发生器的带宽并提高其性能。因此，第二级的存在可以使得两个模式下的正交信号发生均达到较好的效果。[0056]在一种实施例中，将上述的双向矢量调制有源移相器应用于5g毫米波28ghz频段的无线通信，s参数仿真结果如图4，3db增益带宽为24ghz~33.5ghz；双向正交信号发生器的输出幅度相位误差如图5所示，在22ghz~40ghz内的双向相位误差为±2.5°，双向幅度误差小于±0.56db；trx模式的均方根相位和幅度误差如图6所示，在24ghz~33.5ghz 内，两个模式下的相位误差均小于1.5°，幅度误差均小于0.61db；trx模式的移相仿真结果如图7所示；本技术增益调节仿真结果如图8所示，增益可调范围为17db，图9为增益调节时输出相位变化情况，仿真得进行增益调节时相位变化低于2.6°。其中，图4中（a）为发射模式s参数仿真图，图4中（b）为接收模式s参数仿真图。图6中（a）为发射模式均方根幅度和相位误差仿真值，图6中（b）为接收模式均方根幅度和相位误差仿真值。图7中（a）为发射模式移相仿真结果，图7中（b）为接收模式移相仿真结果。[0057]综上所述，本技术相对于相应技术，至少具有如下优点及有益效果：1）本技术提出了一种基于共源放大器与吉尔伯特单元所构成的双向可变增益放大器的双向有源移相器，可在输出相位变化较小的情况下调节输出幅度。[0058]2）本技术提出了基于耦合器的双向正交信号发生器，该正交信号发生器可实现宽带的正交信号发生，拓宽了双向有源移相器的带宽，并提高了移相性能。[0059]在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。[0060]尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。[0061]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。









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