此實作的電路中共包含三個部分，本地震盪源輸入極、射頻輸入極與 混頻器輸出極，會在下面一一的做分析。
本地震盪源輸入極 本地震盪源輸入極 本地震盪源輸入極 本地震盪源輸入極
正交混頻器電路中有兩組混頻器，雖然可將兩組混頻器中同相位的本 地震盪源端相連接在一起，並使用一組差動訊號提供混頻，但這樣接法很 有可能會使得分佈在電晶體基極上的功率大小不一，電流無法正常切換，
使得混頻器無法正常混頻。所以學生採用雙馬爾尚巴倫器產生兩組差動訊 號提供本地震盪源端功率，將供率平均分給電晶體，不僅避免了供率分配 不均的問題，而使用單端訊號輸入較易量測。雙馬爾尚巴倫器已在上一章 作分析。使用雙馬爾尚巴倫器分波給吉柏特混頻器的本地震盪源端，如果
提供的訊號不夠平衡（振幅與相位），埠對埠的隔絕性會變差，可是在此架 構下，對於振幅誤差的要求並不高，因為只要本地震盪源端輸入功率夠大，
輸入至電晶體基極能量就會穩定，並足夠讓混頻器產生電流交換合，達到 混頻的效果。混頻器核心中電晶體的基極即本地震盪源端使用大電阻提供 所需的直流偏流。下圖為雙馬爾尚巴倫器的輸出振幅及相位差模擬圖。在 26到40 GHz輸出振幅約相差0.8 dB，相位相差5度以內。
(a)
(b)
圖4.9 雙馬爾尚巴倫器模擬數據圖 (a)輸入反射損失與輸出振幅 (b)輸出相位差 射頻
射頻 射頻
射頻輸入極輸入極輸入極輸入極
使用微混頻器當混頻器架構，為一個射頻單端輸入的雙平衡混頻器，
由輸入端看進去的阻抗值 1 3
m1 m3 m
1 1 1
( +r )//( +r ) ( +r)/2
g g ≈ g ，因此可以利用
低阻值的電阻與調整電晶體的偏壓來達到50Ω的寬頻匹配，射頻輸入頻率 響應取決於共射極偏壓的電晶體Q2，Q3與Q4兩顆電晶體的基極所需的偏壓 乃採用電流鏡來偏壓。由於本地震盪源輸入極提供的是差動輸入訊號，勢 必要在射頻輸入極提供一組正交訊號，才能產生正交降頻輸出訊號。學生 使用第二章節所提之方向耦合器來提供射頻輸入極所需的正交訊號。如圖 4.10所示，方向耦合器於26到40 GHz內的輸出振幅相差小於1dB以內，輸出 相位差小於5度以內。
(a)
(b)
圖4.10 方向耦合器模擬數據圖 (a)輸出振幅 (b)輸出相位差
混頻器輸出極 混頻器輸出極 混頻器輸出極 混頻器輸出極
為了使混頻器為單端輸出，使用由一對pMSO組成的電流鏡，也就是主 動負載，當作混頻器的負載，用來合併混頻器的輸出差動電流。混頻的輸 出極使用一個結合Cherry Hopper放大技術的轉導放大器，shunt-shunt回授放 大器，放大中頻訊號，如圖4.11所示，為了加快速度，在放大器中的電晶體 此用達靈頓對（Darlinton pair）以提高頻寬，圖中的r5為回授電阻，r6為負 載電阻，r7為偏流電阻。混頻器輸出端與放大器輸入端間用一個電容將兩端 的偏壓隔離開來，較容易設計電路的偏壓。
圖4.11 使用達靈頓對之shunt-shunt回授放大器
4.4.3 晶片量測 晶片量測 晶片量測 晶片量測
Return Loss (dB)
Frequency (GHz) Return Loss of RF Port Return Loss of LO Port
圖4.12 輸入反射損失
Conversion Gain (dB)
LO Power (dBm)
RF_Frquency=25 GHz RF_Frquency=28 GHz RF_Frquency=31 GHz RF_Frquency=34 GHz RF_Frquency=37 GHz RF_Frquency=40 GHz
IF=100MHz
圖4.13 轉換增益對本地震盪源功率
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5
Input Power (dBm)
Output Power (dBm)
Pf1 @ RF=31 GHz
RF Frequency (GHz)
Output Power (dBm)
圖4.15 P1dB & OP1dB對射頻頻率
26 28 30 32 34 36 38 40
Output Power (dBm)
RF Frequency (GHz)
Output Power (dBm)
-8
Conversion Gain (dB)
RF Frequency (GHz) RF_Band_Width_of_I_Port RF_Band_Width_of_Q_Port
圖4.17 轉換增益對射頻頻率
26 28 30 32 34 36 38 40 0.0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Amplitude Difference (dB)
RF Frequency (GHz) Amplitude Difference of I_Port_&_Q_Port
圖4.18 輸出增益不平衡對射頻頻率
24 26 28 30 32 34 36 38 40
90 95 100 105 110
Phase Difference (degree)
RF Frequency (GHz) Phase Difference of Output Port
圖4.19 輸出相位不平衡對射頻頻率
圖4.20 中頻輸出波形圖
0.01 0.1 1
-20 -10 0 10 20
Conversion Gain (dB)
IF Frequency (GHz) IF Bandwidth @ RF=28 GHz IF Bandwidth @ RF=37 GHz
圖4.21 轉換增益對中頻頻率
26 28 30 32 34 36 38 40
Noise Figure (dB)
Frequency (GHz)
圖4.24 Die Photo (0.63 mm × 0.83 mm)