[发明专利]一种减小宽带CS/CG有源巴伦相位不平衡度的方法

说明书

技术领域

一种减小宽带CS/CG(共源共栅)有源巴伦相位不平衡度的方法，属于微波毫米波集成 技术领域，涉及CS/CG有源巴伦相位性能。

背景技术

巴伦是平衡到不平衡的变换器，它广泛应用于平衡式倍频器、平衡式混频器等平衡式电 路，其作用是将高频信号从单端输入变成平衡输出，并完成阻抗匹配。巴伦主要分为无源巴 伦和有源巴伦，无源巴伦通常采用λ/4微带传输线的形式实现，有源巴伦通常采用三极管实 现。其中，无源巴伦面积较大、带宽较窄，因此在宽带集成技术里通常采用有源巴伦。

在有源巴伦中，最常用的电路结构形式为差分有源巴伦结构和CS/CG(共源共栅)有源 巴伦结构。其中，差分有源巴伦结构主要由一个差分放大单元和一个电流源单元构成，具有 宽带幅度平衡度好、宽带相位平衡度好的优点，但其直流功耗较大、电路结构较复杂，而且 由于设计高性能的宽带电流源单元相对较难，因此会增大集成技术实现的风险；CS/CG有源 巴伦结构主要由一个共源三极管和一个共栅三极管构成，具有宽带幅度平衡度好、直流功耗 小、电路结构简单等优点，易于在集成技术中实现，但其宽带相位不平衡度比差分有源巴伦 大，成为制约其使用的关键。

传统的CS/CG有源巴伦结构如图1所示，包括一个共源三极管(CS FET)和一个共栅三 极管(CG FET)，主要实现将输入信号变换成为等幅反相的两路输出。理想状况下，共栅三 极管输出信号与输入信号同相，相移量θ1等于零；共源三极管输出信号与输入信号反相，相 移量θ₂等于π(180°)。

由于实际应用时器件参数的差异是客观存在的，使得传统的CS/CG有源巴伦的宽带相位 平衡度较差：共栅三极管输出信号与输入信号并非完全同相，即相移量θ₁不等于零，存在一 定的相移偏量Δθ₁；共源三极管输出信号与输入信号并非完全反相，即相移量θ₂不等于π， 存在一定的相移偏量Δθ₂。这里，共栅三极管输出信号的相移偏量Δθ₁和共源三极管输出信号 的相移偏量Δθ₂的差值Δθ₁-Δθ₂，就是CS/CG有源巴伦的相位不平衡度。实际工程应用中， 人们总是希望CS/CG有源巴伦的绝对相位不平衡度|Δθ₁-Δθ₂|越小越好。有经验的工程技术 人员通常凭经验通过调整两个三极管的直流偏置电压来减小CS/CG有源巴伦的宽带相位不平 衡度，但这种方法对CS/CG有源巴伦的宽带相位不平衡度的减小程度一般小于5度(在20GHz 时，其相位不平衡度通常大于15度。)，难以满足实际工程应用，而且缺乏理论指导。

现有一种宽带CS/CG有源巴伦如图2所示(见M.C.Tsai，M.J.Schindler，W.Struble，M. Ventresca，R.Binder，R.Waterman，and D.Danzilio，“A Compact Wideband Balanced Mixer，”in 1994IEEE MTT-S International Microwave Symposium Dig.，vol.1，pp.5-8，1994.)，包括第一共 栅三极管1、第二共栅三极管2和共源三极管3。其特征在于，在传统CS/CG有源巴伦结构 上增加了一个CG三极管，改善了传统CS/CG有源巴伦的宽带相位平衡度特性，但由于增加 了三极管，因此电路结构复杂，同时加大了电路设计和调试的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减小宽带CS/CG有源巴伦相位不平衡度的方法，可在不改变 传统CS/CG有源巴伦结构的情况下改善宽带CS/CG有源巴伦的相位性能，大幅度减小CS/CG 有源巴伦宽带相位不平衡度，且方法简单、易操作。

本发明的详细技术方案为：

一种减小宽带CS/CG有源巴伦相位不平衡度的方法，其特征在于，包括以下步骤：