本發(fā)明涉及芯片領(lǐng)域，尤其涉及一種中頻雙向有源巴倫。

背景技術(shù)：

巴倫可以實(shí)現(xiàn)單端信號(hào)到差分信號(hào)的變換，對(duì)信號(hào)處理有著重要作用。當(dāng)前接收系統(tǒng)芯片內(nèi)部信號(hào)傳輸多采用差分模式，其好處是可以抑制偶次諧波和共模噪聲，減小電源和地的干擾影響等，而在系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，往往需要單端信號(hào)傳輸模式，因此在芯片輸入端口的單轉(zhuǎn)雙巴倫和芯片輸出端口的雙轉(zhuǎn)單巴倫不可或缺。

巴倫可以采用無(wú)源器件的方式實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有變壓器巴倫、LC巴倫、Marhand結(jié)構(gòu)等，其特點(diǎn)是有較高的線(xiàn)性度，并同時(shí)滿(mǎn)足雙向使用要求，但是信號(hào)有一定衰減。無(wú)源巴倫在微波及射頻頻段面積較小，但是到了L波段以下的中頻頻段，體積很大，直接影響系統(tǒng)的微小型化設(shè)計(jì)需求，往往一個(gè)中頻巴倫的體積會(huì)超過(guò)前端全部芯片的體積，并且對(duì)信號(hào)傳輸會(huì)產(chǎn)生衰減，需要額外的增益補(bǔ)償。

而在中頻段設(shè)計(jì)的有源巴倫，雖然可以大幅降低芯片體積，但傳統(tǒng)的有源巴倫只能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的單向變換，即單轉(zhuǎn)雙巴倫只能實(shí)現(xiàn)單端信號(hào)變換成差分信號(hào)的單一功能，而雙轉(zhuǎn)單巴倫只能實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)變換成單端信號(hào)的單一功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向變換功能。如果在單向有源巴倫間采用開(kāi)關(guān)切換各路信號(hào)又會(huì)引入額外的插入損耗和噪聲，因此，現(xiàn)有技術(shù)不能在降低芯片體積又不引入額外得損耗和額外的噪聲的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向變換功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中頻雙向有源巴倫，提出基于電源調(diào)制的切換方式，在避免使用信號(hào)開(kāi)關(guān)引入額外插入損耗和額外噪聲的前提下，彌補(bǔ)無(wú)源巴倫在中頻頻段體積過(guò)大的缺點(diǎn)，同時(shí)解決有源巴倫無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)雙向變換功能的問(wèn)題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

一種中頻雙向有源巴倫，包括電源調(diào)制單元、單轉(zhuǎn)雙單元、雙轉(zhuǎn)單單元、單端匹配單元以及差分匹配單元，其中：

所述電源調(diào)制單元分別與所述單轉(zhuǎn)雙單元和所述雙轉(zhuǎn)單單元連接，所述單轉(zhuǎn)雙單元的輸入端與所述單端匹配單元連接、輸出端與所述差分匹配單元連接，所述雙轉(zhuǎn)單單元的輸入端與所述差分匹配單元連接、輸出端與所述單端匹配單元連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用有源巴倫，有效降低芯片的使用面積，不需要外部元件即可實(shí)現(xiàn)電路功能，實(shí)現(xiàn)高集成度、微小型化設(shè)計(jì)，并提出基于電源調(diào)制的切換方式，避免使用信號(hào)開(kāi)關(guān)引入額外的插入損耗和額外的噪聲，同時(shí)電源切換解決有源巴倫雙向變換功能的問(wèn)題，利用反向截止的器件可以大幅度增加端口間的隔離。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步地，所述電源調(diào)制單元包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)雙電源輸出端口、雙轉(zhuǎn)單電源輸出端口、第一PMOS管、第一NMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管、第一反相器、第二反相器以及第三反相器，其中：

所述第一反相器和所述第二反相器的輸入端相連作為輸入控制信號(hào)的端口，所述第一反相器的輸出端與所述第一PMOS管的柵極和所述第一NMOS管的柵極連接，所述第二反相器的輸出端與所述第三反相器的輸入端連接，所述第三反相器的輸出端與所述第二PMOS管的柵極和所述第二NMOS管的柵極連接，所述第一PMOS管的柵極與所述第一NMOS管的柵極連接，所述第一PMOS管的源極與電源電壓VDD連接，所述第一NMOS管的源極接地，所述第一PMOS管的漏極與所述第一NMOS管的漏極與所述單轉(zhuǎn)雙電源輸出端口連接，所述第二PMOS管的柵極與所述第二NMOS管的柵極連接，所述第二PMOS管的源極與電源電壓VDD連接，所述第二NMOS管的源極接地，所述第二PMOS管的漏極與所述第二NMOS管的漏極與所述雙轉(zhuǎn)單電源輸出端口連接。

進(jìn)一步地，所述單轉(zhuǎn)雙單元包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)雙單元電源端口、單轉(zhuǎn)雙輸入信號(hào)端口、第一單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口、第二單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口、第三NMOS管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻，其中：

所述第三NMOS管的柵極與所述單轉(zhuǎn)雙輸入信號(hào)端口連接，所述第三NMOS管的漏極與所述第一單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口連接，所述第三NMOS管的源極與所述第二單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口連接，所述第三NMOS管的柵極分別與所述第三電阻和所述第四電阻的一端連接，所述第三電阻的另一端與所述單轉(zhuǎn)雙單元電源端口連接，所述第四電阻的另一端接地，所述第三NMOS管的源極與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端接地，所述第三NMOS管的漏極與所述第一電阻的一端連接，所述第一電阻的另一端與所述單轉(zhuǎn)雙單元電源端口連接。

進(jìn)一步地，所述雙轉(zhuǎn)單單元包括：雙轉(zhuǎn)單單元電源端口、第一雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口、第二雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口、雙轉(zhuǎn)單輸出信號(hào)端口、第四NMOS管、第五NMOS管、第五電阻、第六電阻、第七電阻和第八電阻，其中：

所述第四NMOS管的柵極作為所述第一雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口，所述第五NMOS管的柵極作為所述第二雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口，所述第四NMOS管的源極與所述第五NMOS管的漏極連接并與所述雙轉(zhuǎn)單輸出信號(hào)端口連接，所述第四NMOS管的柵極與所述第五電阻的一端連接，所述第五電阻的另一端與所述雙轉(zhuǎn)單單元電源端口連接，所述第四NMOS管的漏極與所述雙轉(zhuǎn)單單元電源端口連接，所述第五NMOS管的柵極與所述第六電阻的一端連接，所述第六電阻的另一端分別與所述第七電阻的一端和所述第八電阻的一端連接，所述第七電阻的另一端與所述雙轉(zhuǎn)單單元電源端口連接，所述第八電阻的另一端接地，所述第五NMOS管的源極接地。

進(jìn)一步地，所述單端匹配單元和差分匹配單元均為電阻、電容、電感等無(wú)源匹配器件。

本發(fā)明附加的方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種中頻雙向有源巴倫的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種中頻雙向有源巴倫的電源調(diào)制單元的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種中頻雙向有源巴倫的單轉(zhuǎn)雙單元的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種中頻雙向有源巴倫的雙轉(zhuǎn)單單元的電路原理圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1.電源調(diào)制單元，1-1.單轉(zhuǎn)雙電源輸出端口，1-2.雙轉(zhuǎn)單電源輸出端口，1-3.第一PMOS管，1-4.第一NMOS管，1-5.第二PMOS管，1-6.第二NMOS管，1-7.第一反相器，1-8.第二反相器，1-9.第三反相器，

2.單轉(zhuǎn)雙單元，2-1.單轉(zhuǎn)雙單元電源端口，2-2.單轉(zhuǎn)雙輸入信號(hào)端口，2-3.第一單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口，2-4.第二單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口，2-5.第二NMOS管，2-6.第一電阻，2-7.第二電阻，2-8.第三電阻，2-9.第四電阻，

3.雙轉(zhuǎn)單單元，3-1.雙轉(zhuǎn)單單元電源端口，3-2.第一雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口，3-3.第二雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口，3-4.雙轉(zhuǎn)單輸出信號(hào)端口，3-5.第四NMOS管，3-6.第五NMOS管，3-7.第五電阻，3-8.第六電阻，3-9.第七電阻，3-10.第八電阻，

4.單端匹配單元，5.差分匹配單元。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施中，如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種中頻雙向有源巴倫的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中電源調(diào)制單元1分別與單轉(zhuǎn)雙單元2和雙轉(zhuǎn)單單元3連接，單轉(zhuǎn)雙單元2的輸入端與單端匹配單元4連接、輸出端與差分匹配單元5連接，雙轉(zhuǎn)單單元3的輸入端與差分匹配單元5連接、輸出端與單端匹配單元4連接。

控制信號(hào)控制電源調(diào)制單元1可以給單轉(zhuǎn)雙單元2和雙轉(zhuǎn)單單元3的電源端口分別提供電源電壓VDD或是地電壓GND。

可選地，單端匹配單元和差分匹配單元均可以采用電阻、電容、電感等無(wú)源匹配器件，根據(jù)實(shí)際工作波段和輸入輸出阻抗要求，選取不同的元件。

上述實(shí)施例中提供的巴倫芯片，有效降低芯片的使用面積，不需要外部元件即可實(shí)現(xiàn)電路功能，實(shí)現(xiàn)高集成度、微小型化設(shè)計(jì)，并提出基于電源調(diào)制的切換方式，避免使用信號(hào)開(kāi)關(guān)引入額外的插入損耗和額外的噪聲，同時(shí)電源切換解決有源巴倫雙向變換功能的問(wèn)題，利用反向截止的器件可以大幅度增加端口間的隔離。

可選地，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，圖2為本發(fā)明圖1中所示的一種中頻雙向有源巴倫的電源調(diào)制單元1的電路原理圖。電源調(diào)制單元1包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)雙電源輸出端口1-1、雙轉(zhuǎn)單電源輸出端口1-2、第一PMOS管1-3、第一NMOS管1-4、第二PMOS管1-5、第二NMOS管1-6、第一反相器1-7、第二反相器1-8以及第三反相器1-9，其中：

第一反相器1-7和第二反相器1-8的輸入端相連作為輸入控制信號(hào)的端口，第一反相器1-7的輸出端與第一PMOS管1-3的柵極和第一NMOS管1-4的柵極連接，第二反相器1-8的輸出端與第三反相器1-9的輸入端連接，第三反相器1-9的輸出端與第二PMOS管1-5的柵極和第二NMOS管1-6的柵極連接，第一PMOS管1-3的柵極與第一NMOS管1-4的柵極連接，第一PMOS管1-3的源極與電源電壓VDD連接，第一NMOS管1-4的源極接地，第一PMOS管1-3的漏極與第一NMOS管1-4的漏極與單轉(zhuǎn)雙電源輸出端口1-1連接，第二PMOS管1-5的柵極與第二NMOS管1-6的柵極連接，第二PMOS管1-5的源極與電源電壓VDD連接，第二NMOS管1-6的源極接地，第二PMOS管1-5的漏極與第二NMOS管1-6的漏極與雙轉(zhuǎn)單電源輸出端口1-2連接。

可選地，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，圖3為本發(fā)明圖1中所示的一種中頻雙向有源巴倫的單轉(zhuǎn)雙單元2的電路原理圖。單轉(zhuǎn)雙單元2包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)雙單元電源端口2-1、單轉(zhuǎn)雙輸入信號(hào)端口2-2、第一單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口2-3、第二單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口2-4、第三NMOS管2-5、第一電阻2-6、第二電阻2-7、第三電阻2-8和第四電阻2-9，其中：

第三NMOS管2-5的柵極與單轉(zhuǎn)雙輸入信號(hào)端口2-2連接，第三NMOS管2-5的漏極與第一單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口2-3連接，第三NMOS管2-5的源極與第二單轉(zhuǎn)雙輸出信號(hào)端口2-4連接，第三NMOS管2-5的柵極分別與第三電阻2-8和第四電阻2-9的一端連接，第三電阻2-8的另一端與單轉(zhuǎn)雙單元電源端口2-1連接，第四電阻2-9的另一端接地，第三NMOS管2-5的源極與第二電阻2-7的一端連接，第二電阻2-7的另一端接地，第三NMOS管2-5的漏極與第一電阻2-6的一端連接，第一電阻2-6的另一端與單轉(zhuǎn)雙單元電源端口2-1連接。

單端信號(hào)從第三NMOS管2-5的柵極輸入，在第三NMOS管2-5的源級(jí)和漏極分別產(chǎn)生幅度相等、相位相差180度的交流電流，通過(guò)第一電阻2-6和第二電阻2-7分別得到幅度相等、相位相差180度的差分電壓信號(hào)輸出。第三電阻2-8和第四電阻2-9分別為第三NMOS管2-5提供偏置。

可選地，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，圖4為本發(fā)明圖1中所示的一種中頻雙向有源巴倫的雙轉(zhuǎn)單單元3的電路原理圖。雙轉(zhuǎn)單單元3包括：雙轉(zhuǎn)單單元電源端口3-1、第一雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口3-2、第二雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口3-3、雙轉(zhuǎn)單輸出信號(hào)端口3-4、第四NMOS管3-5、第五NMOS管3-6、第五電阻3-7、第六電阻3-8、第七電阻3-9和第八電阻3-10，其中：

第四NMOS管3-5的柵極作為第一雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口3-2，第五NMOS管3-6的柵極作為第二雙轉(zhuǎn)單輸入信號(hào)端口3-3，第四NMOS管3-5的源極與第五NMOS管3-6的漏極連接并與雙轉(zhuǎn)單輸出信號(hào)端口3-4連接，第四NMOS管3-5的柵極與第五電阻3-7的一端連接，第五電阻3-7的另一端與雙轉(zhuǎn)單單元電源端口3-1連接，第四NMOS管3-5的漏極與雙轉(zhuǎn)單單元電源端口3-1連接，第五NMOS管3-6的柵極與第六電阻3-8的一端連接，第六電阻3-8的另一端分別與第七電阻3-9的一端和第八電阻3-10的一端連接，第七電阻3-9的另一端與雙轉(zhuǎn)單單元電源端口3-1連接，第八電阻3-10的另一端接地，第五NMOS管3-6的源極接地。

差分信號(hào)從第四NMOS管3-5的柵極和第五NMOS管3-6的柵極輸入，第四NMOS管3-5工作于源極跟隨器狀態(tài)，第五NMOS管3-6工作于共源放大狀態(tài)，在第四NMOS管3-5的源極和第五NMOS管3-6的漏極產(chǎn)生相位相同的疊加交流電流，通過(guò)第四NMOS管3-5和第五NMOS管3-6互為負(fù)載產(chǎn)生合并的單端信號(hào)。

可選地，本發(fā)明工作于單端信號(hào)變換為差分信號(hào)模式時(shí)，控制信號(hào)通過(guò)電源調(diào)制單元1，給單轉(zhuǎn)雙單元2的電源提供電源電壓VDD，而給雙轉(zhuǎn)單單元3的電源提供地電壓GND，使單轉(zhuǎn)雙單元2工作而雙轉(zhuǎn)單單元3截止，信號(hào)從單端端口輸入，在差分端口得到單端到差分變換的差分信號(hào)。

本發(fā)明工作于差分信號(hào)變換為單端信號(hào)模式時(shí)，控制信號(hào)通過(guò)電源調(diào)制單元1，給單轉(zhuǎn)雙單元1的電源提供地電壓GND，而給雙轉(zhuǎn)單單元3的電源電壓提供電源電壓VDD，使單轉(zhuǎn)雙單元2截止而雙轉(zhuǎn)單單元3工作，信號(hào)從差分端口輸入，在單端端口得到差分到單端變換合并的單端信號(hào)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。