使用0-π可變增益放大器實現Ka頻段主動式向量和式相移器

Abstract

本論文提出一個由0-π可變增益放大器所實現之Ka頻段主動式向量和式相移器，可應用於5G毫米波頻段通訊系統。 此相移器主要由90°正交耦合器、0-π可變增益放大器及功率整合器所組成，電路一開始經由正交耦合器將訊號分為兩路相差90°的IQ訊號，接著透過0-π可變增益放大器將兩路IQ訊號切換成±I/±Q訊號，並將此±I/±Q訊號當做基本元素，控制不同的增益，最後透過功率整合器合成出所需要的相位移訊號。其中0-π可變增益放大器以吉伯特細胞電路作為主體進行改良，使電路能夠進行0°/180°的相位切換，並搭配電流導向技術來切換增益，其可調增益範圍為+6 dB~-9.7 dB，進而能夠使向量和式相移器合成出不同相位。 此電路採用台積電90 nm CMOS 製程來實現，可實現等效5位元解析度，在28 GHz量測之均方根相位誤差為0.52°，均方根增益誤差為0.11dB，平均|S21|為-1.41 dB，直流功耗最大為19.2 mW。