CN112532559A - 一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法 - Google Patents

一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112532559A
CN112532559A CN202011101907.9A CN202011101907A CN112532559A CN 112532559 A CN112532559 A CN 112532559A CN 202011101907 A CN202011101907 A CN 202011101907A CN 112532559 A CN112532559 A CN 112532559A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
signal
port
attenuator
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011101907.9A
Other languages
English (en)
Inventor
杨帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Radio Measurement
Original Assignee
Beijing Institute of Radio Measurement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Radio Measurement filed Critical Beijing Institute of Radio Measurement
Priority to CN202011101907.9A priority Critical patent/CN112532559A/zh
Publication of CN112532559A publication Critical patent/CN112532559A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/38—Demodulator circuits; Receiver circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本申请的一个公开了一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法，该芯片包括：第一端口、第二端口、第三端口、与所述第一端口连接的第一开关单元、与所述第一开关单元连接的第一放大器单元、与所述第一放大器单元连接的移相器单元、与所述移相器单元连接的第二放大器单元、与所述第二放大器单元连接的第一衰减器单元、与所述第一衰减器单元连接的第三放大器单元、与所述第三放大器单元连接的第三开关单元、与所述第三开关单元和第一开关单元连接的第二开关单元以及与所述第二开关单元连接的第二衰减器单元，其中，第三端口与第二衰减器单元连接；驱动器单元的第一端连接第一衰减器单元；驱动器单元的第二端连接移相器单元。

Description

一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法
技术领域
本申请涉及半导体集成电路领域。更具体地，涉及一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法。
背景技术
随着半导体技术和半导体工艺愈发成熟，产品的小型化需求愈加强烈，使得产品对集成度的要求越来越高，硅基集成电路以其低成本的优势在市场中占据着大量份额，其中，硅基CMOS和SiGe芯片已经大量应用在雷达、射电天文、电子战和遥感数控等系统中，是雷达系统选型的关键元器件。
数控幅相多功能芯片主要应用于相控阵雷达系统的收发通道中，它能够提供一定的信号增益、较低的噪声系数和较高的线性度，同时通过数控方式来实现对信号的衰减和移相。当前很多数控幅相多功能芯片采用GaAs工艺实现，存在的问题是芯片尺寸大、成本高，并且数字驱动电路功耗大。
发明内容
本申请提出一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法来解决以上背景技术部分中的问题中的至少一个。
为达到上述目的，本申请采用下述技术方案：
第一方面，本申请提供了一种数控幅相多功能芯片，该芯片包括：
第一端口、第二端口、第三端口、与所述第一端口连接的第一开关单元、与所述第一开关单元连接的第一放大器单元、与所述第一放大器单元连接的移相器单元、与所述移相器单元连接的第二放大器单元、与所述第二放大器单元连接的第一衰减器单元、与所述第一衰减器单元连接的第三放大器单元、与所述第三放大器单元连接的第三开关单元、与所述第三开关单元和第一开关单元连接的第二开关单元以及与所述第二开关单元连接的第二衰减器单元，其中，所述第三端口与所述第二衰减器单元连接；所述驱动器单元的第一端连接所述第一衰减器单元；所述驱动器单元的第二端连接所述移相器单元。
在一个具体实施例中，所述第一放大器单元、第二放大器单元和第三放大器单元用于对输入的信号进行放大。
在一个具体实施例中，所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元用于选择所述信号的输出路径。
在一个具体实施例中，所述第一衰减器单元和第二衰减器单元用于对所述信号进行幅度调节衰减。
在一个具体实施例中，所述移相器单元用于对所述信号进行调节移相。
在一个具体实施例中，所述驱动器单元用于驱动所述第一衰减器单元、第二衰减器单元和移相器单元的控制位，实现对所述信号的衰减和移相。
在一个具体实施例中，所述第一端口、第二端口和第三端口用于输入或输出所述信号。
在一个具体实施例中，当第一端口输入所述信号，第二端口输出所述信号时，所述芯片的工作模式为接收模式；当第二端口输入所述信号，第三端口输出所述信号时，所述芯片的工作模式为发射模式。
第二方面，本申请提供了一种利用上述第一方面所述的芯片进行信号传输的方法，在接收模式下，信号从第一端口输入所述第一开关单元，并从所述第二端口输出，所述信号经第一放大器单元放大后，进入移相器单元实现信号移相，移相后进入第二放大器单元，信号经过放大后进入第一衰减器单元实现信号衰减，衰减后进入第三放大器单元，信号经过放大后进入第三开关单元实现信号流向的选择，而后进入第二开关单元继续进行信号流向的选择，最后进入第二衰减器单元通过第二端口实现接收模式下信号的最终输出。
第三方面，本申请提供了一种利用上述第一方面所述的芯片进行信号传输的方法，在发射模式下，信号从第二端口输入所述第二衰减器单元进行衰减控制，并从所述第三端口输出，所述信号经第二开关单元进行信号流向的选择，而后进入第一开关单元继续进行信号流向的选择，进入第一放大器单元，信号经过放大后进入移相器单元实现信号移相，移相后进入第二放大器单元，信号经过放大后进入第一衰减器单元实现信号衰减，衰减后进入第三放大器单元，信号经过放大后进入第三开关单元实现信号流向的选择，最后通过第三端口实现发射模式下信号的最终输出。
本申请的有益效果如下：
本申请所述技术方案在实现了对信号放大、衰减和移相等多功能操作的基础上，提供了足够高的增益，降低了芯片的噪声系数，提高了芯片输出信号线性度，进一步，通过合理的分配第一衰减器单元和第二衰减器单元的位置，提高了衰减精度，并且在实现高精度衰减和高精度移相的前提下提高了集成度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本申请的一个实施例的芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请，下面结合优选实施例对本申请做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本申请的保护范围。
如图1所示，本申请的一个实施例提供了一种数控幅相多功能芯片，该芯片包括：Rin端口、Com端口、Tout端口、放大器单元A、放大器单元B、放大器单元C、开关单元A、开关单元B、开关单元C、衰减器单元A、衰减器单元B、移相器单元、驱动器单元，其中，
Com端口为接收模式和发射模式的公共端口，具体的，接收模式输入端为Rin，接收模式的输出端为Com端口；发射模式的输入端为Com端口，发射模式的输出端为Tout端口；
放大器单元A的输入端连接开关单元A，放大器单元A输出端与移相器单元的输入端连接；放大器单元B的输入端与移相器单元的输出端连接，放大器单元B的输出端与衰减器单元A的输入端连接；放大器单元C的输入端与衰减器单元A的输出端连接，放大器单元C的输出端与开关单元C连接；
开关单元A与开关单元B的一端口连接，开关单元B与开关单元C的一端口连接；衰减器单元B的第一端与开关单元B的一端口连接，衰减器单元B的第二端与公共信号端口Com端口连接；开关单元A进一步与接收模式下的输入端口Rin端口连接；开关单元C进一步与发射模式下的输出端口Tout端口连接；驱动器单元与衰减器单元A、移相器单元连接。
具体的，放大器单元A、放大器单元B和放大器单元C提供一定的正向增益，用于对从Rin端口或Com端口输入的信号进行放大，其中，放大器单元A具有低噪声系数的特性，使得芯片的噪声系数降低，三个放大器单元的设计进一步使得芯片具有足够高的增益。
开关单元A、开关单元B、开关单元C均具有低插入损耗和高隔离度特性，用于选择信号的传输通路，从而实现不同的信号流向；在一个具体实施例中，开关单元A、开关单元B、开关单元C均为单刀双掷开关，用于选择接收模式通路和发射模式通路。
衰减器单元A与衰减器单元B共同组成6位数控衰减器，其中：衰减器单元A为5位数控衰减器，分辨率0.5dB，衰减范围0.5～15.5dB；衰减器单元B为1位数控衰减器，分辨率16dB；具有高精度衰减特性，在一个具体示例中，在Ku波段衬底的隔离度有限，将衰减器单元分为衰减器单元A、衰减器单元B能够避免因衬底隔离度较差引起的衰减精度下降，也就是说，通过合理的分配衰减器单元A和衰减器单元B的位置，提高了衰减精度。
所述移相器单元为6位数控移相器，分辨率为5.625度；所述驱动器单元为逻辑控制单元电路，具有低功耗特性，用于驱动衰减器单元和移相器单元和开关单元，用于实现对芯片工作时的衰减态、移相态、开关态的控制作用，其中开关单元包括开关单元A、开关单元B和开关单元C，衰减器单元包括衰减器单元A和衰减器单元B。
需要说明的是，放大器单元A、放大器单元B、放大器单元C在提供正向增益的同时，也具有较高的隔离度，从而避免衰减器单元、移相器单元、开关单元在不同状态下的相互影响。此外，该芯片的链路结构合理，放大器单元和衰减器单元连接、放大器单元和移相器单元连接等都是相当于先放大后衰减的思路，增益分配更为合适，不会出现局部增益过高的情况，使得芯片具有良好的线性度。
在一个具体实施例中，该芯片的工作模式包括接收模式和发射模式两种，因此，本申请提供了一种利用上述芯片进行信号传输的方法，具体的，在接收模式下，信号输入端口为Rin，进入开关单元A，输出后进入放大器单元A，信号经过放大后进入移相器单元实现信号移相，移相后进入放大器单元B，信号经过放大后进入衰减器单元A实现信号衰减，衰减后进入放大器单元C，信号经过放大后进入开关单元C实现信号流向的选择，而后进入开关单元B继续进行信号流向的选择，最后进入衰减器单元B通过Com端口实现接收模式下信号的最终输出；
本申请的又一个实施例，提供了另一种利用上述芯片进行信号传输的方法，具体的，在发射模式下，信号输入端口为Com，进入衰减器单元B进行衰减控制，然后进入开关单元B进行信号流向的选择，而后进入开关单元A继续进行信号流向的选择，输出后进入放大器单元A，信号经过放大后进入移相器单元实现信号移相，移相后进入放大器单元B，信号经过放大后进入衰减器单元A实现信号衰减，衰减后进入放大器单元C，信号经过放大后进入开关单元C实现信号流向的选择，最后通过Tout端口实现发射模式下信号的最终输出；
本申请所述技术方案在实现了对信号放大、衰减和移相等多功能操作的基础上，提供了足够高的增益，降低了接收链路(接收模式下)的噪声系数，提高了收发链路(接收模式下和发射模式下)的线性度，进一步，通过合理的分配第一衰减器单元和第二衰减器单元的位置，提高了衰减精度，并且在实现高精度衰减和高精度移相的前提下提高了集成度。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素
显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种数控幅相多功能芯片，其特征在于，包括：
第一端口(Rin)、第二端口(Com)、第三端口(Tout)、与所述第一端口连接的第一开关单元、与所述第一开关单元连接的第一放大器单元、与所述第一放大器单元连接的移相器单元、与所述移相器单元连接的第二放大器单元、与所述第二放大器单元连接的第一衰减器单元、与所述第一衰减器单元连接的第三放大器单元、与所述第三放大器单元连接的第三开关单元、与所述第三开关单元和第一开关单元连接的第二开关单元以及与所述第二开关单元连接的第二衰减器单元，其中，
所述第三端口与所述第二衰减器单元连接；所述驱动器单元的第一端连接所述第一衰减器单元；所述驱动器单元的第二端连接所述移相器单元。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一放大器单元、第二放大器单元和第三放大器单元用于对输入的信号进行放大。
3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元用于选择所述信号的输出路径。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一衰减器单元和第二衰减器单元用于对所述信号进行幅度调节衰减。
5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述移相器单元用于对所述信号进行调节移相。
6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述驱动器单元用于驱动所述第一衰减器单元、第二衰减器单元和移相器单元的控制位，以实现对所述信号的衰减和移相。
7.根据权利要求2～6任一项所述的芯片，其特征在于，所述第一端口(Rin)、第二端口(Com)和第三端口(Tout)用于输入或输出所述信号。
8.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，当第一端口(Rin)输入所述信号，第二端口(Com)输出所述信号时，所述芯片的工作模式为接收模式；当第二端口(Com)输入所述信号，第三端口(Tout)输出所述信号时，所述芯片的工作模式为发射模式。
9.一种利用权利要求1-8中任何一项所述的芯片进行信号传输的方法，其特征在于，在接收模式下，信号从第一端口(Rin)输入所述第一开关单元，并从所述第二端口(Com)输出，所述信号经第一放大器单元放大后，进入移相器单元实现信号移相，移相后进入第二放大器单元，信号经过放大后进入第一衰减器单元实现信号衰减，衰减后进入第三放大器单元，信号经过放大后进入第三开关单元实现信号流向的选择，而后进入第二开关单元继续进行信号流向的选择，最后进入第二衰减器单元通过第二端口(Com)端口实现接收模式下信号的最终输出。
10.一种利用权利要求1-8中任何一项所述的芯片进行信号传输的方法，其特征在于，在发射模式下，信号从第二端口(Com)输入所述第二衰减器单元进行衰减控制，并从所述第三端口(Tout)输出，所述信号经第二开关单元进行信号流向的选择，而后进入第一开关单元继续进行信号流向的选择，进入第一放大器单元，信号经过放大后进入移相器单元实现信号移相，移相后进入第二放大器单元，信号经过放大后进入第一衰减器单元实现信号衰减，衰减后进入第三放大器单元，信号经过放大后进入第三开关单元实现信号流向的选择，最后通过第三端口(Tout)实现发射模式下信号的最终输出。
CN202011101907.9A 2020-10-15 2020-10-15 一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法 Pending CN112532559A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011101907.9A CN112532559A (zh) 2020-10-15 2020-10-15 一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011101907.9A CN112532559A (zh) 2020-10-15 2020-10-15 一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112532559A true CN112532559A (zh) 2021-03-19

Family

ID=74979167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011101907.9A Pending CN112532559A (zh) 2020-10-15 2020-10-15 一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112532559A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113645729A (zh) * 2021-05-24 2021-11-12 中国电子科技集团公司第十三研究所 相控体制的多通道微波发生装置及其频率源芯片
CN116953622A (zh) * 2023-09-21 2023-10-27 北京无线电测量研究所 一种毫米波多通道幅相控制多功能芯片

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105676188A (zh) * 2016-04-01 2016-06-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于多功能芯片架构的高集成度收发组件
CN107505600A (zh) * 2017-09-30 2017-12-22 天津中科海高微波技术有限公司 多功能芯片电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105676188A (zh) * 2016-04-01 2016-06-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于多功能芯片架构的高集成度收发组件
CN107505600A (zh) * 2017-09-30 2017-12-22 天津中科海高微波技术有限公司 多功能芯片电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谢媛媛;赵子润;刘文杰;李远鹏;陈凤霞;: "一种超小型7～8.5 GHz GaAs多功能芯片", 微纳电子技术, no. 05 *
谢媛媛等: "基于QFN封装的X波段GaAs T/R套片设计", 《舰船电子对抗》, vol. 40, no. 2, pages 2 - 4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113645729A (zh) * 2021-05-24 2021-11-12 中国电子科技集团公司第十三研究所 相控体制的多通道微波发生装置及其频率源芯片
CN116953622A (zh) * 2023-09-21 2023-10-27 北京无线电测量研究所 一种毫米波多通道幅相控制多功能芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7936237B2 (en) Multi-band transmit-receive switch for wireless transceiver
US5606283A (en) Monolithic multi-function balanced switch and phase shifter
CN112532559A (zh) 一种数控幅相多功能芯片及在所述芯片中信号传输的方法
JP2005117467A (ja) 高周波スイッチ装置
US7436353B2 (en) Transmitting-receiving module of radar system
CN111211805A (zh) 平衡式射频前端收发电路、系统及其控制方法
CN210780780U (zh) 平衡式射频前端收发电路及系统
US7151918B2 (en) Low reflection limiter and transmitting/receiving module utilizing same
CN117335822B (zh) 射频前端接收电路、相控阵天线电路及芯片
US7079815B2 (en) Monolithic microwave integrated circuit transceiver
EP1630570B1 (en) Transceiver module for a system of two phased array antennas
CN114460544B (zh) 一种相控阵射频多波束形成网络及控制方法
Jeong et al. An S‐Band Multifunction Chip with a Simple Interface for Active Phased Array Base Station Antennas
CN111049499A (zh) 一种超宽带低插损的大衰减量数控衰减电路
CN213937922U (zh) 一种微波收发前端电路
KR101687642B1 (ko) 능동 서큘레이터
CN209767528U (zh) 一种新型36通道x波段收发组件
Akmal et al. A fully integrated X-band multifunction core chip in 0.25 µm GaN HEMT technology
JP7187804B2 (ja) レーダ受信機
KR101205720B1 (ko) 통신 시스템에서 신호 송수신 장치
Guan et al. A 33.5-37.5 GHz 4-Element Phased-Array Transceiver Front-End with High-Accuracy Low-Variation 6-bit Resolution 360° Phase Shift and 0~ 31.5 dB Gain Control in 65 nm CMOS
CN111323758B (zh) 一种雷达与对抗双模双工的多功能变频组件
CN211406019U (zh) 一种四通道收发组件
US6295282B1 (en) Calibrated low loss radio frequency switch matrix
CN211127804U (zh) 一种十通道收发组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination