這是博主整理的幾篇近幾年具有代表性的有源數控移相器文章，從整體結構到細節電路做了一些分析，希望能對大家有所幫助。
2014年進展
2014年，王巍、徐巍等人提出了一種工作在7—18GHz的4位有源數控移相器，其基本結構如圖1所示。電路工作在單端模式下，射頻信號通過低噪聲輸入巴倫，變成差分信號，再通過正交全通濾波器，分離成正交的I/Q矢量信號。兩個可變增益放大器（VGA）組成一個矢量加法器，它的作用是把I/Q信號加上適當的振幅極性，然后在輸出端進行矢量合成，輸出信號的相位為：
圖1 王巍等人提出的基本結構
其中DAC幅度控制電路如圖2所示，電流模DAC通過圖2中的共源共柵電流鏡設置加法器I和Q路徑的偏置電流比例。其中開關分別為４位相位合成的DAC中PMOS開關S0，S1，S2和加法器中NMOS開關SI，SQ的控制邏輯。SnB（n=I，Q，0, 1, 2）是Sn的邏輯非。對所有相位狀態，IQB+IIB為常數，而且對於所有相位狀態，可以看到它們具有相同的振幅響應。因此，相位可以改變，但振幅不變。
圖2 DAC幅度調制模塊
整體細節電路如圖3所示，其中輸入巴倫將單端輸入變為差分輸入，正交全通濾波器將兩路差分信號分為四路正交信號，模擬差分加法器即矢量加法器，負責選擇極性和矢量合成，輸出巴倫負責將差分信號再轉為單端輸出。
圖3 整體細節電路
該有源數控移相器實現了7—18GHz內4位精度的相移，移相誤差小於4°，相比之前的工作，該工作已經有了較大進步。
2015年進展
2015年，Xing Quan, Yiqi Zhuang等人提出了一種新的DAC幅度控制結構，該結構如圖4所示。
圖4 DAC幅度控制模塊結構圖
為了獲得6位移相精度（即64個相位狀態），通過打開或關閉I路和Q路中的開關來選擇不同的比例的I路和Q路電流（II和IQ）。 邏輯編碼器使用6個數字輸入實現，以生成16個數字輸出。 16個輸出中的2個用於控制極性，其余用於控制開關。設置6位移相精度的DAC幅度控制方案，使得對於所有相位狀態，II+IQ=1010Iref，這樣可以得到恆定的增益。輸出相位最終精度取決於I路和Q路的電流大小，即II和IQ的比例。在他們所提出的DAC幅度控制單元中，I路和Q路中的電流被獨立地控制，這使得該結構可以更為精確地控制IQ與II的比例。
該DAC幅度控制結構經測試后，發現其可以實現5—20GHz內6位精度的相移，且相位誤差小於5°。
2016年進展
2016年，JiexiongLiang, WeiLi等人提出了一種工作在6—18GHz的6位有源數控移相器，該電路還是單端輸入經片上巴倫轉換為差分信號，經過正交信號產生電路，在由兩個吉爾伯特單元和DAC幅度控制模塊進行矢量合成，不同的是該結構采用了一種全新的正交信號產生電路，該電路結構如圖5所示。
圖5 正交信號產生電路結構圖
經測試，該正交信號產生電路在7—16GHz相位誤差小於2°，其產生的正交信號可以更好地輸入下一級，使得整體的相位誤差得到提升，但是該結構各無源元件的離散值較大，不易集成，因此不是很適用於所有系統。
2017年進展
2017年，Yan Yao, Zhiqun Li等人提出了一種工作在12—18GHz的有源數控移相器，其采用的電路結構和之前的結構類似，DAC幅度控制模塊采用的結構和2015年Xing Quan, Yiqi Zhuang等人提出的結構類似，其實現了12—18GHz內6位的移相精度，且相位誤差小於61°。
2018年進展
2018年第一篇
2018年，Zongming Duan, Yan Wang等人提出了一種工作在12—18GHz的有源數控移相器，其結構圖如圖6所示。
圖6 有源數控移相器結構圖
該結構同先前結構類似，但是其正交信號產生電路和DAC幅度控制模塊相比之前的結構有所不同。
如圖7所示為正交信號產生電路，該電路全部由電容電阻構成，相對來說面積有所增加，但是對電容負載不會敏感，產生正交信號的精度很高，其在12—18GHz的相位誤差進位0.5—1.8°，因此被采用作為該有源數控移相器的正交信號產生電路。
圖7 正交信號產生電路
如圖8為DAC幅度控制模塊，這種結構，先用主DAC幅度控制模塊獲得想要的相移，再用補償DAC幅度控制來補償增益，使其相位誤差更小，加上選擇極性的2位數字碼，由此構成6位數控移相。該結構提出了一種新的思想，不是僅僅依靠數字計算每一路的增益，而是可以依靠補償的方法將相位誤差降到更低。
圖8 帶有補償DAC的幅度控制模塊結構圖
經測試，該有源數控移相器完成了6—18GHz的6位精度相移，其相位誤差在1.8°—4°，雖然相位誤差不是最高，但是其正交信號產生電路無源元件離散值不大，對稱性好，適用於片上集成，且補償DAC幅度控制是一種新的方式，可以給相位誤差的繼續減小提供新的思路。
2018年第二篇
2018年，Xing Quan, Xiang Yi等人提出了一種工作在52—57GHz的6位數控移相器，該移相器的小步進移相采用無源元件構成，如5.625°、11.25°等，大的移相依舊采用正交信號產生電路加吉爾伯特單元等，如25°、45°等，該移相器采用了無源加有源組合，其結構圖如圖9所示。無源和有源的部分由圖10（a）和（b）所示。
圖9 移相器整體結構圖
圖10 無源和有源細節電路
經測試，該結構實現了52—57GHz的6位精度相移，相位誤差為3.76°，但由於其工作在高頻區域，所以這個誤差是可以接受的。這個結構又一次給出了新的思想，那就是DAC幅度控制模塊為無源與有源結合，雖然依然存在功耗，但是其利用無源電路產生小相移的思想可以為后續繼續提升移相器精度提供新的方向。
總結
本文依照年份順序介紹了有源數控移相器的發展現狀，目前主流的有源數控移相器基本還是相同的結構，包括正交信號產生電路、兩個吉爾伯特單元構成的正交信號合成電路和DAC幅度控制電路。當下最新的移相器的移相精度為6位，也就是對360°的移相范圍有64移相狀態，最小相位步進為5.625°。每篇文章的不同點在於每個模塊的細節電路設計，尤其是正交信號產生電路和DAC幅度控制模塊，這兩個模塊的電路在未來肯定還會有不同的結構，精度及位數在未來肯定還會有更大飛躍。
參考文獻
[1] 王巍,徐巍,鍾武,林濤,袁軍,徐驊.一種基於0.18μm SiGe BiCMOS工藝的X/Ku波段數字有源移相器[J].微電子學,2014,44(01):59-63.
[2] X. Quan, Y. Zhuang, Z. Li, Y. Zhang, K. Jing and J. Zhan, "Current generator for 6-bit active phase shifter," in Electronics Letters, vol. 51, no. 15, pp. 1175-1177, 23 7 2015.
[3] Jiexiong Liang, Wei Li, Jintao Hu and Lai He, "A 6–18GHz vector-sum 6-bit active phase shifter," 2016 13th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT), Hangzhou, 2016, pp. 1537-1539.
[4] Y. Yao, Z. Li, G. Cheng and L. Luo, "A 6-bit active phase shifter for Ku-band phased arrays," 2017 9th International Conference on Wireless Communications and Signal Processing (WCSP),Nanjing, 2017, pp. 1-5.
[5] Z. Duan, Y. Wang, W. Lv, Y. Dai and F. Lin, "A 6-bit CMOS Active Phase Shifter forKu-Band Phased Arrays," in IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 28, no. 7, pp. 615-617, July 2018.
[6] X. Quan et al., "A 52–57 GHz 6-Bit Phase Shifter With Hybrid of Passive and Active Structures," in IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 28, no. 3, pp. 236-238, March 2018.