毫米波在片可调巴伦的研究+文献综述(3)
广泛。在较低的频段上，它可以用带有中心抽头的变压器来实现。但是到了微波、毫
米波频段中，巴伦通常采用微带线或者带状线来设计实现。
由于差分结构固有的优点，使用差分结构的射频电路越来越多，如双平衡混频器、
推挽式放大器甚至全差分的 RF 前端电路。但是仍有一些模块是以单端为主，譬如天
线和滤波器。因此很多时候需要通过低损耗的巴伦进行单双端转换。在微波和射频电
路中，有很多种实现巴伦的方法，大体上可以分为有源和无源两大类，如差分放大器
就是常用的有源巴伦电路。由于有源电路的动态范围较小，会引入额外的噪声，并且
功耗较大不符合目前低功耗的发展趋势，结构紧密的、可单片集成的无源巴伦的设计
和应用成为当前射频集成电路设计的迫切需求。
目前已经有很多种集总元件或者分布元件的无源巴伦电路被实现。Marchand
Balun 就是最常用的传输线 Balun结构。在此基础上还衍生出耦合微带线、Lange 耦
合器、螺旋微带线、多层耦合结构等其他的实现方法。它的优点是带宽较大，设计方
法成熟；缺点是它们需要的版图尺寸通常在信号波长的数量级，所以在低于 15GHz 的
频率范围需要消耗极大的芯片面积。集总元件巴伦是另一种实现无源巴伦的方法。它
使用 LC 集总元件构造而成。它的缺点是元件数目多，结构复杂，而且只能在一个频
率点上实现平衡的输出，一旦偏离此频率则输出平衡度会迅速下降。
1.3 60GHz频段与毫米波通信
下图所示为毫米波在大气中的传输特性： 根据上图可以看出，在所有的毫米波频段中，60GHz是一个高衰减峰。它常被用
于军事保密通信，稍远距离或定向范围之外就有极大衰减，因而不易被敌方截获。根
据国际电联规定属于星间通信的频段。比如：MILSTAR——军事星系统，工作在EHF
频段，上、下行频率为（44/20）GHz，星间链路（ISL）为 60GHz，为大量战术用户
提供实时、保密、抗干扰（AJ）的通信服务，通信波束全球覆盖。但是由于其衰减特
性可以在卫星和地面实现频率的复用，国外将之称为“unlicensed band” ，同样可以用
在地面的各种通信中使用。比如：地面近距离（如前沿阵地）也使用60GHz频率是为
了保密通信，如美国雷神公司研制的 TMR-2 设备，所以 60GHz 的这一缺点并不能制
约60GHz技术的应用，反而引起人们对它的更多关注[1]。
60 GHz附近(59~64 GHz)是一个连续的频段，无需执照可以自由使用，这为一些
高速率传输的应用提供了条件，如短距离无线个域网(WPAN)、车载雷达等。工作频
率在 60GHz 的 Wireless HD 规格，用途是联机影音设备，替换 VGA、DVI 与 HDMI
信号线。但是，未来60GHz不只会用在传输图象信号上，也有可能替换现有的无线局
域网标准。根据因特尔的技术文件，他们将 60GHz 的协议设计为 Gbps 版本的 Wi-Fi
无线网络，最好还可以与之共容，一旦计算机发现60GHz传不到这速度，可以自动下
降到5GHz、甚至是2.4GHz以文持通讯连接。
1.4 CMOS 工艺
无线通讯系统由高频和中频模拟电路及数字信号处理电路构成。过去，一般高频
模拟电路部分采用 GaAs 或硅双极工艺技术制造，中频模拟电路部分采用硅 BiCMOS
工艺技术制造，其它（如DSP）采用硅CMOS 工艺技术制造。但是，由于现代通讯系
统涉及到声音、数据、图像等多媒体信息，如果继续采用这种制造模式来实现高频、
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