CN112865830B - 一种数控幅相多功能芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控幅相多功能芯片，包括公共射频端口、发射输出射频端口、接收输入射频端口、开关电路、低噪声放大电路、移相电路、线性放大电路、衰减电路、末级放大电路、数字控制电路和DC焊盘，所述低噪声放大电路、移相电路、线性放大电路、衰减电路、末级放大电路通过微带线依次连接形成公共射频支路。本发明两个反射式衰减器配合2个90°功分器可对消寄生参数的影响，使衰减性能更平滑，可广泛应用于通信、雷达、制导、遥感等多个领域。

Description

一种数控幅相多功能芯片
技术领域
本发明涉及集成芯片技术领域，具体是一种数控幅相多功能芯片。
背景技术
当今，有源相控阵雷达技术发展迅速，在在可靠性、体积、扫描速度和探测精度等方面的性能远优于传统机械扫描雷达，在军事、民用的许多领域都有着大量需求，经济效益好。在有源相控阵雷达中，T/R组件是其基础组成部分，而高度集成的多功能芯片是TR组件的核心，直接影响雷达系统的性能及成本。相控阵雷达采用电扫描，即通过控制幅相实现雷达波束转动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控幅相多功能芯片，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种数控幅相多功能芯片，包括公共射频端口、发射输出射频端口、接收输入射频端口、开关电路、低噪声放大电路、移相电路、线性放大电路、衰减电路、末级放大电路、数字控制电路和DC焊盘，所述低噪声放大电路、移相电路、线性放大电路、衰减电路、末级放大电路通过微带线依次连接形成公共射频支路；开关电路包含3个SPDT电路，分别与公共射频端口、发射输出射频端口、接收输入射频端口连接，并与公共射频支路连接，数字控制电路与开关电路、移相电路、衰减电路相连，DC焊盘连接公共射频支路。
作为本发明的进一步方案：接收状态时，射频信号从接收输入射频端口进入，经过公共射频支路，实现幅相控制及放大，后经开关电路至公共射频端口输出，发射状态时，射频信号从公共射频端口进入，经公共射频支路及开关电路后至发射输出射频端口输出。
作为本发明的进一步方案：所述衰减电路由4个90°功分器、4个压控负载和两个负载组成。
作为本发明的进一步方案：所述90°功分器可采用lange电桥。
作为本发明的进一步方案：所述移相电路由90°功分、2个幅度调制器和0°功合组成。
作为本发明的进一步方案：所述数字控制电路由个管芯级联而成。
作为本发明的进一步方案：压控负载与90°功分器连接组成反射式衰减器。
作为本发明的进一步方案：数字控制电路包含变换驱动电路及电压调控电路，变换驱动电路由二极管、PHEMT管芯、电阻等组成，采用DCFL、SBFL等电路结构组合，实现的输入信号的电平转换和驱动输出，电压调控电路由多级管芯、电阻级联组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中所述多功能芯片可以在宽频带内实现接收/发射信号的6位数控幅度控制、6位数控相位控制；实现接收/发射信号的功率放大；实现接收/发射信号的切换，实现数字控制及驱动功能。
2、本发明中6位数控幅度控制、6位数控相位控制采用可连续变化的幅相电路，配合控制电路提供合适的电压从而实现幅度相位控制。该方式不同于常规数控幅度及相位电路，具有电路结构简单、频带宽、体积小的优点。
3、芯片采用有源GaAs E/D PHEMT工艺，通过电路仿真、建模、布板和三维电磁场仿真，最终确定电路设计。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
图2是衰减电路的电路图。
图3是移相电路的电路图。
图4为移相电压调控电路图。
图5为衰减电压调控电路图。
图6为lange电桥的结构图。
图中：公共射频端口-1、发射输出射频端口-2、接收输入射频端口-3、开关电路-4、低噪声放大电路-5、移相电路-6、线性放大电路-7、衰减电路-8、末级放大电路-9、数字控制电路-10、DC焊盘-11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，实施例1：本发明实施例中，一种数控幅相多功能芯片，包括公共射频端口1、发射输出射频端口2、接收输入射频端口3、开关电路4、低噪声放大电路5、移相电路6、线性放大电路7、衰减电路8、末级放大电路9、数字控制电路10和DC焊盘11，所述低噪声放大电路5、移相电路6、线性放大电路7、衰减电路8、末级放大电路9通过微带线依次连接形成公共射频支路；开关电路4包含3个SPDT电路，分别与公共射频端口1、发射输出射频端口2、接收输入射频端口3连接，并与公共射频支路连接，数字控制电路10与开关电路4、移相电路6、衰减电路8相连，DC焊盘11连接公共射频支路，接收状态时，射频信号从接收输入射频端口3进入，经过公共射频支路(包括低噪声放大电路5、移相电路6、线性放大7、衰减电路8、末级放大电路9)，实现幅相控制及放大，后经开关电路4至公共射频端口1输出。发射状态时，射频信号从公共射频端口1进入，经公共射频支路及开关电路4后至发射输出射频端口2输出。数字控制电路与开关电路4、移相电路6、衰减电路8相连，提供开关与幅相电路所需控制字。
实施例2：在实施例1的基础上，衰减电路8由4个90°功分器12、4个压控负载13、两个负载14组成。具体见附图2。90°功分器可采用lange电桥，也可采用其他结构，压控负载可通过适当大小的晶体管接地实现，当控制电路电平变化时，压控负载随之产生变化。压控负载13与90°功分器12连接可实现简单的反射式衰减器，当压控负载等于50欧姆时，衰减电路8输出信号理想情况为0，随着压控负载电阻变化，衰减量也发生变化。两个上述反射式衰减器配合2个90°功分器12可对消寄生参数的影响，使衰减性能更平滑，其中，移相电路6由90°功分、2个幅度调制器、0°功合组成，具体见附图3。幅度调制器通过控制电压实现幅度调制，两路信号相位相差90度，通过0°功合后，实现相位调整，衰减电路和移相电路中使用的90°功分器采用lange电桥时，lange电桥由于需要1/4波长的电长度，本身结构较长，尤其是在低频段。本芯片创新采用环形折叠的方式进行建模设计，大大缩小了电路尺寸。
数字控制电路10包含变换驱动电路及电压调控电路，变换驱动电路由二极管、PHEMT管芯、电阻等组成，采用DCFL、SBFL等电路结构组合，实现的输入信号的电平转换和驱动输出，电压调控电路由多级管芯、电阻级联组成。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种数控幅相多功能芯片，包括公共射频端口(1)、发射输出射频端口(2)、接收输入射频端口(3)、开关电路(4)、低噪声放大电路(5)、移相电路(6)、线性放大电路(7)、衰减电路(8)、末级放大电路(9)、数字控制电路(10)和DC焊盘(11)，其特征在于，所述低噪声放大电路(5)、移相电路(6)、线性放大电路(7)、衰减电路(8)、末级放大电路(9)通过微带线依次连接形成公共射频支路；开关电路（4）包含3个SPDT电路，分别与公共射频端口(1)、发射输出射频端口(2)、接收输入射频端口(3)连接，并与公共射频支路连接，数字控制电路(10)与开关电路(4)、移相电路(6)、衰减电路(8)相连，DC焊盘(11)连接公共射频支路，所述衰减电路（8）由4个90°功分器、4个压控负载和两个负载组成，压控负载与90°功分器连接组成反射式衰减器。
2.根据权利要求1所述的一种数控幅相多功能芯片，其特征在于，接收状态时，射频信号从接收输入射频端口(3)进入，经过公共射频支路，实现幅相控制及放大，后经开关电路(4)至公共射频端口(1)输出，发射状态时，射频信号从公共射频端口(1)进入，经公共射频支路及开关电路(4)后至发射输出射频端口(2)输出。
3.根据权利要求1所述的一种数控幅相多功能芯片，其特征在于，所述90°功分器可采用lange电桥。
4.根据权利要求1所述的一种数控幅相多功能芯片，其特征在于，所述移相电路(6)由90°功分、2个幅度调制器和0°功合组成。
5.根据权利要求1所述的一种数控幅相多功能芯片，其特征在于，所述数字控制电路(10)由个管芯级联而成。
6.根据权利要求1所述的一种数控幅相多功能芯片，其特征在于，数字控制电路(10)包含变换驱动电路及电压调控电路，变换驱动电路由二极管、PHEMT管芯、电阻组成，采用DCFL、SBFL电路结构组合，实现的输入信号的电平转换和驱动输出，电压调控电路由多级管芯、电阻级联组成。
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