CN113098464B - 一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，包括依次连接的粗调节延时单元、中调节延时单元和细调节延时单元；延时线电路的输入信号通过粗调节延时单元控制延迟时间，信号后进入中调节延时单元并通过调节中调节延时单元控制信号的延迟时间；信号再进入细调节延时单元，并通过调节细调节延时单元控制信号的延迟时间，细调节延时单元的输出为延时线电路的输出。本发明通过结合粗、中、细调节延时线架构，实现延迟时间的均匀调节，提高延时线的延时分辨率，同时满足宽延迟时间调节范围的性能要求。

Description

一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种数字电路控制的模拟延时线电路。
背景技术
随着多输入多输出(MIMO)技术的快速发展，以及高精度测距、高容量传输等条件的要求，高精度宽范围实时延时线在无线通信领域得到全面的研究和分析。高精度宽范围的延时线是无线通信系统中非常有潜力的发展方向，具有很大的商业价值。
延时线用于将电信号延迟一段时间，广泛应用于高速均衡器和天线阵列收发机等各类电子通信系统中。利用半导体微波集成电路的方法实现延时线，具有体积小、成本低和易于单片集成等优点，在无线通信领域中受到广泛关注。
以宽带相控阵雷达系统中应用为例，提高延时线的延时分辨率可以提高雷达单元的扫描精度，提高延时线的最大延时范围可以提高雷达单元的扫描范围。而提高延时分辨率和延迟时间范围是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提出一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，本发明通过结合粗、中、细调节延时线架构，实现延迟时间的均匀调节，提高延时线的延时分辨率，同时满足宽延迟时间调节范围的性能要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，包括依次连接的粗调节延时单元、中调节延时单元和细调节延时单元；延时线电路的输入信号通过粗调节延时单元控制延迟时间，信号后进入中调节延时单元并通过调节中调节延时单元控制信号的延迟时间；信号再进入细调节延时单元，并通过调节细调节延时单元控制信号的延迟时间，细调节延时单元的输出为延时线电路的输出。
优选的，延时线电路的延时总长为T；所述粗调节延时单元的延时总长为T1，分辨率是t1；中调节延时单元的延时总长为T2，分辨率是t2；所述细调节延时单元的延时总长为T3，分辨率是t3；所述延时线电路满足T1>T2>T3、T2＝t1、T3＝t2、T＝T1+T2+T3的条件，所述延时线电路的延时分辨率为t3，延时调节范围为0到T。
优选的，粗调节延时单元包括可调节左手传输线，输入信号进入粗调节延时单元后，分为两条信号传输路径，一路与可调节左手传输线连接，另一条与二选一开关的输入端连接，所述二选一开关的输出端为粗调节延时单元的输出端。
优选的，中调节延时线单元包括级联的中调节延时子单元和二选一开关，信号分两路，一路经过中调节延时子单元后与二选一开关连接，另一路与二选一开关的另一端连接，二选一开关的输出接到下一级的中调节延时子单元以及下一级二选一开关的输入端。
优选的，中调节延时子单元为无源传输线、电容电容对、电容电阻对或有源延时单元。
优选的，可调节左手传输线为电容与电感组成的T型结构，粗调节延时线电路的延时分辨率通过调节左手传输线的电容或者电感实现。
优选的，细调节延时单元为可变电容和电阻对。
本发明的有益效果是：
本发明采用片上集成电路器件，由粗调节延时线、中调节延时线和细调节延时线组成，为一种高延时精度、宽延时调节范围、体积小的延时线电路，其解决了现有的延时线系统精度、范围和体积受限的问题，适用于宽带相控阵系统、波束成形系统、均衡器等技术领域。
附图说明
图1为本发明电路的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，包括依次连接的粗调节延时单元、中调节延时单元和细调节延时单元。输入信号进入粗调节延时单元后，分为两条信号传输路径，一条路径是输入信号与可调节左手传输线连接，另一条是输入信号与二选一开关的输入端连接，通过调节二选一开关决定信号的延迟时间。粗调节延时单元由串联电容和并联电感组成T型结构，通过调节电容或电感改变粗调节的延时，粗调节延时单元分四档，延时分辨率为200ps，粗调节延时单元最大延迟时间为800ps。可调节电感电容左手传输线作为粗调节延时单元与金属连线同时连接到二选一开关的输入，二选一开关的输出与中调节延时线的输入连接。
粗调节延时单元中二选一开关的输出连接到中调节延时单元，中调节延时单元由级联的中调节延时子单元和二选一开关组成，中调节延时子单元为无源传输线或电容电容对或电容电阻对或有源延时单元，信号分两路，其中一路经过中调节延时子单元后与二选一开关连接，另一路与二选一开关的另一端连接，通过调节二选一开关，选择信号的传输路径调节延迟时间，中调节延时单元分为10级子单元，延时分辨率为20ps，最大延时为200ps，是粗调节延时单元的延时分辨率。
中调节延时子单元与金属连线同时与二选一开关的输入连接，二选一开关的输出接到下一级的中调节延时子单元以及下一级的二选一开关输入端，通过级联的方式构成中调节延时单元。
中调节延时单元的输出端与细调节延时单元的输入连接，细调节延时单元为可变电容和电阻对，通过调节电容或电阻值进行延时的细调节，细调节延时单元延时分辨率为5ps，也是延时线的分辨率，最大延时为20ps，是中调节延时单元的延时分辨率。细调节延时单元的输出作为整体延时线的输出。
延时线的最大延时范围为粗，细，中调节延时单元的最大延时时间的合，即800+200+20＝1020ps，延时分辨率为细调节分辨率5ps，实现延时线延迟时间的全覆盖均匀调节。因此，本发明上述实施例同时实现了延时精度和延时范围的提高，并采用集成电路技术降低了体积。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：
粗调节延时单元分五档，延时分辨率为100ps，粗调节延时单元最大延迟时间为500ps。
中调节延时单元分为5级子单元，延时分辨率为20ps，最大延时为100ps，是粗调节延时单元的延时分辨率。
细调节延时单元延时分辨率为2ps，也是延时线的分辨率，最大延时为20ps，是中调节延时单元的延时分辨率。
延时线的最大延时范围为粗，细，中调节延时单元的最大延时时间的合，即500+100+20＝620ps，延时分辨率为细调节分辨率2ps，实现延时线延迟时间的全覆盖均匀调节。
本实施例其他内容可参考实施例一。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于：
粗调节延时单元分三档，延时分辨率为80ps，粗调节延时单元最大延迟时间为240ps。
中调节延时单元分为5级子单元，延时分辨率为16ps，最大延时为80ps，是粗调节延时单元的延时分辨率。
细调节延时单元延时分辨率为3.2ps，也是延时线的分辨率，最大延时为16ps，是中调节延时单元的延时分辨率。
延时线的最大延时范围为粗，细，中调节延时单元的最大延时时间的合，即240+80+16＝336ps，延时分辨率为细调节分辨率3.2ps，实现延时线延迟时间的全覆盖均匀调节。
本实施例其他内容可参考实施例一。
本发明采用调节开关控制信号的传输路径，来改变信号的延时时间，细调节延时单元的最小调节时间作为整体延时线的延时分辨率，其最大延时时间覆盖了中调节延时线的延时分辨率，中调节延时线的最大延时时间覆盖了粗条金额延时单元的延伸分辨率。本发明具有延时时间调节范围宽、延时分辨率高、延时调节均匀、易集成等特点，适合产业应用。

Claims (6)

1.一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，其特征在于：包括依次连接的粗调节延时单元、中调节延时单元和细调节延时单元；延时线电路的输入信号通过粗调节延时单元控制延迟时间，信号后进入中调节延时单元并通过调节中调节延时单元控制信号的延迟时间；信号再进入细调节延时单元，并通过调节细调节延时单元控制信号的延迟时间，细调节延时单元的输出为延时线电路的输出；
所述粗调节延时单元包括可调节左手传输线，输入信号进入粗调节延时单元后，分为两条信号传输路径，一路与可调节左手传输线连接，另一条与二选一开关的输入端连接，所述二选一开关的输出端为粗调节延时单元的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，其特征在于：所述延时线电路的延时总长为T；所述粗调节延时单元的延时总长为T1，分辨率是t1；所述中调节延时单元的延时总长为T2，分辨率是t2；所述细调节延时单元的延时总长为T3，分辨率是t3；所述延时线电路满足T1>T2>T3、T2＝t1、T3＝t2、T＝T1+T2+T3的条件，所述延时线电路的延时分辨率为t3，延时调节范围为0到T。
3.根据权利要求1或2所述的一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，其特征在于：所述中调节延时线单元包括级联的中调节延时子单元和二选一开关，信号分两路，一路经过中调节延时子单元后与二选一开关连接，另一路与二选一开关的另一端连接，二选一开关的输出接到下一级的中调节延时子单元以及下一级二选一开关的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，其特征在于：中调节延时子单元为无源传输线、电容电容对、电容电阻对或有源延时单元。
5.根据权利要求1所述的一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，其特征在于：所述可调节左手传输线为电容与电感组成的T型结构。
6.根据权利要求1或2所述的一种高延时精度宽延时调节范围的延时线电路，其特征在于：所述细调节延时单元为可变电容和电阻对。
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