一種0.6～1.2GHz CMOS二階點(diǎn)陣巴倫的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝二階點(diǎn)陣平衡至非平衡轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)巴倫輸出特性的超寬帶和電路芯片的小尺寸，本發(fā)明一種0.6～1.2GHz?CMOS二階點(diǎn)陣巴倫結(jié)構(gòu)由兩個(gè)LC低通濾波器和兩個(gè)LC高通濾波器組成；兩個(gè)LC低通濾波器為輸入信號(hào)的正向部分提供通路，兩個(gè)LC高通濾波器為輸入信號(hào)的反向部分提供通路；其中一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器構(gòu)成基本功能濾波器，另外一個(gè)低通濾波器和另外一個(gè)高通濾波器構(gòu)成相位補(bǔ)償濾波器，端口1為非平衡端，輸入或輸出非平衡信號(hào)；端口2、3為兩個(gè)平衡端，其中端口2輸入輸出平衡信號(hào)的正向部分，端口3輸入輸出平衡信號(hào)的反向部分。本發(fā)明巴倫結(jié)構(gòu)具有高帶寬，體積小，低噪聲，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種0.6?1.2GHz CMOS 二階點(diǎn)陣巴倫
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巴倫結(jié)構(gòu)，尤其是一種0.6?1.2GHz的CMOS片上二階點(diǎn)陣巴倫結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在無線通信中，射頻前端系統(tǒng)往往會(huì)使用一些平衡式電路來提高其性能，因此，差分信號(hào)成為必不可少的輸入形式，即在單端信號(hào)和差分信號(hào)之間需要一個(gè)平衡一非平衡轉(zhuǎn)換器(balanced-unbalanced,簡稱巴倫(BALUN)),以實(shí)現(xiàn)單端輸入到差分輸入的轉(zhuǎn)化。它的作用是將高頻信號(hào)從單端輸入變成平衡輸出，并完成阻抗匹配。巴倫已經(jīng)成為無線通信系統(tǒng)里的重要元件之一，通常應(yīng)用于平衡混頻器、平衡放大器、天線饋電網(wǎng)絡(luò)等電路中，可以說是無線局域網(wǎng)射頻前端電路設(shè)計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，直接影響著無線通信的性能和質(zhì)量，對(duì)其體積、成本的要求也與日俱增。如今在集成電路領(lǐng)域，許多電路需要平衡的輸入和輸出，從而用來減少電路的噪聲和高次諧波，改善電路的動(dòng)態(tài)范圍，因此，集成電路對(duì)片上巴倫的需求也越來越高。
[0003]巴倫是一種三端口器件，由一個(gè)不平衡端口和兩個(gè)平衡端口組成。兩個(gè)平衡端口的信號(hào)有相同的幅值，但是有180°的相移。巴倫的形式有多種，但從總體上可分為有源巴倫和無源巴倫兩大類。最早期的巴倫都是分布形式的，最近幾年最流行的巴倫結(jié)構(gòu)是Marchand巴倫，Marchand巴倫由于有較好的輸出等幅值和輸出180°相移，并且?guī)捿^寬，所以被許多設(shè)計(jì)者選用。但是Marchand巴倫由兩段四分之一波長耦合線構(gòu)成，會(huì)占用較大的面積，特別是在低頻段。另外隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，電路尺寸在不斷地減小，集成電路對(duì)巴倫的需求也在不斷提高，傳統(tǒng)分布式的巴倫結(jié)構(gòu)無法在集成電路上實(shí)現(xiàn)。解決這個(gè)問題的方法之一是采用有源巴倫結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有較小的體積，但是有源巴倫由于要使用晶體管等有源器件，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生噪聲和功耗，其在噪聲和節(jié)能方面的表現(xiàn)較差。所以現(xiàn)在為了解決上述問題，滿足集成電路對(duì)巴倫的需求，急需要一種新型的無源片上巴倫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種0.6?1.2GHz CMOS 二階點(diǎn)陣巴倫結(jié)構(gòu)，該巴倫采用CMOS工藝，主要應(yīng)用于帶差分結(jié)構(gòu)的CMOS射頻集成電路中(如射頻功率放大器，低噪聲放大器，混頻器)，其工作頻率覆蓋到0.6?1.2GHz，并且具有體積小，低噪聲，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種0.6?1.2GHz CMOS 二階點(diǎn)陣巴倫結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)LC低通濾波器和兩個(gè)LC高通濾波器組成；所述兩個(gè)LC低通濾波器為輸入信號(hào)的正向部分提供通路，所述兩個(gè)LC高通濾波器為輸入信號(hào)的反向部分提供通路；其中一個(gè)LC低通濾波器和一個(gè)LC高通濾波器構(gòu)成基本功能濾波器，另外一個(gè)LC低通濾波器和另外一個(gè)LC高通濾波器構(gòu)成相位補(bǔ)償濾波器，所述相位補(bǔ)償濾波器保證了巴倫輸出正向信號(hào)和反向信號(hào)的180°相位差；所述基本功能濾波器中的LC低通濾波器和LC高通濾波器的一端共用
端口 1，所述基本功能濾波器中的LC低通濾波器的另一端為端口 2，所述基本功能濾波器中
的LC高通濾波器的另一端為端口 3 ;所述相位補(bǔ)償濾波器中的LC低通濾波器和LC高通濾
波器的一端共同接地，所述相位補(bǔ)償濾波器中的LC低通濾波器的另一端為端口 2，所述相
位補(bǔ)償濾波器中的LC高通濾波器的另一端為端口 3 ;兩個(gè)LC低通濾波器和兩個(gè)LC高通濾
波器中電感和電容的數(shù)值按照以下公式得出:
【權(quán)利要求】
1.一種0.6~1.2GHz CMOS 二階點(diǎn)陣巴倫結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)LC低通濾波器和兩個(gè)LC高通濾波器組成；所述兩個(gè)LC低通濾波器為輸入信號(hào)的正向部分提供通路，所述兩個(gè)LC高通濾波器為輸入信號(hào)的反向部分提供通路；其中一個(gè)LC低通濾波器和一個(gè)LC高通濾波器構(gòu)成基本功能濾波器,另外一個(gè)LC低通濾波器和另外一個(gè)LC高通濾波器構(gòu)成相位補(bǔ)償濾波器，所述相位補(bǔ)償濾波器保證了巴倫輸出正向信號(hào)和反向信號(hào)的180°相位差；所述基本功能濾波器中的LC低通濾波器和LC高通濾波器的一端共用端口 I，所述基本功能濾波器中的LC低通濾波器的另一端為端口 2，所述基本功能濾波器中的LC高通濾波器的另一端為端口 3 ；所述相位補(bǔ)償濾波器中的LC低通濾波器和LC高通濾波器的一端共同接地，所述相位補(bǔ)償濾波器中的LC低通濾波器的另一端為端口 2，所述相位補(bǔ)償濾波器中的LC高通濾波器的另一端為端口 3 ；兩個(gè)LC低通濾波器和兩個(gè)LC高通濾波器中電感和電容的數(shù)值按照以下公式得出:(,_ mz^IClLl =-,mnZsa)0mnZ,= — ~W0n`{Chp=^z^式中，L LP, C U分別為低通濾波器的電感值和電容值，Lhp和Chp分別為高通濾波器的電感值和電容值，m, n均為可調(diào)系數(shù)，其中，m用于決定該巴倫的輸出阻抗，n為低通濾波器諧振頻率與該巴倫中心頻率的比值；ZS為輸入源阻抗，Otl為輸入信號(hào)角速度。
【文檔編號(hào)】H03H7/42GK103595366SQ201310487318
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】馬建國, 周鵬, 鄔海峰, 王立果, 劉建利 申請(qǐng)人:天津大學(xué)