[发明专利]一种双端转单端电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种双端转单端电路，属于微电子与固体电子学的射频与模拟集成电路设计领域。

背景技术

近年来无线通信技术发展迅速，智能手机、平板电脑等便携式终端逐渐成为了人们日常生活中不可或缺的工具，低功耗、高集成度的无线收发机设计变得非常重要。双端转单端电路是无线收发机中必不可少的一部分，在混频器、放大器、倍频器等中均有应用。

衡量双端转单端电路性能的指标包括以下：(1)相位误差，指的是正端输入信号到输出端的相位与负端输入信号到输出端的相位之间的差值；(2)增益误差，指的是正端输入信号到输出端的增益与负端输入信号到输出端的增益之间的差值；(3)工作带宽，指的是相位误差和增益误差均很小的频率范围带宽。相位误差大、增益误差大，会使输出信号产生AM-AM失真以及AM-PM失真，影响电路的性能。

常用的双端转单端电路分有无源双端转单端电路和有源双端转单端电路。

无源双端转单端电路可通过无源巴伦实现，但其缺点在于，带宽窄，损耗较大，且面积大，对于高集成度芯片有很大的局限性。

有源双端转单端电路常见的有以下几种实现方式。

文献“Arasu M A，Zheng Y J，Yeoh W G.A 3to 9-GHz dual-band up-converter for a DS-UWB transmitter in 0.18-μm CMOS[C].Radio Frequency Integrated Circuits,IEEE Symposium,2007:pp.497-500.”(参考文献1)介绍了一种基于差分放大器的双端转单端电路。此电路的性能主要由共模抑制决定，共模抑制好则相位误差及增益误差小；共模抑制差则相位误差及增益误差大。此电路中使用一个变压器与寄生电容谐振实现共模抑制，使用一个电感调节相位误差。由于此结构无法实现宽带的共模抑制，导致此双端转单端电路工作带宽窄。且此结构使用了变压器和电感，导致芯片面积大。

文献“Shih H Y,Wang C W.A highly-integrated 3-8GHz ultra-wideband RF transmitter with digital-assisted carrier leakage calibration and automatic transmit power control[J].Very Large Scale Integration Systems,IEEE Transactions on,2012,20(8):1357-1367.”(参考文献2)利用宽带buffer实现差分输入单端输出，信号V_in+通过源级跟随器输出，输出信号相位与输入信号相同，信号V_in-通过共源放大器输出，输出信号相位与输入信号反相，实现双端转单端。此电路使用峰化电感拓宽工作带宽，同时中和寄生电容，减小因寄生效应带来的相移。此电路的缺点在于，电感拓宽工作带宽的能力有限，应用于宽带或多模系统中时，会产生较大的相位误差与增益误差。此结构也使用了电感，芯片面积较大。

文献“Ferndahl M,Vickes H O.The combiner matrix balun,a transistor based differential to single-ended module for broadband applications[C].International Microwave Symposium,IEEE MTT-S,2011:1-4.”(参考文献3)在晶体管之间使用分布式传输线实现双端转单端功能。缺点在于相位误差较大，最大相位误差达到20度。此结构使用了大量的传输线，导致芯片面积较大。

综上所述，传统的双端转单端电路中，主要存在相位误差大，增益误差大，工作带宽窄，芯片面积大等问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种双端转单端电路，该电路具有相位误差、增益误差小，工作带宽宽，电路版图面积小等优点。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：