CN113098465B - 一种高集成度可调节左手延迟电路 - Google Patents

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Abstract

本发明一种高集成度可调节左手延迟电路，包括两个可调电容电路和一个可调有源电感电路，所述可调有源电感电路的一端连接于两个串联的可调电容电路的中间节点，所述可调有源电感电路的另一端接地；两个可调电容电路的两端分别为左手延迟电路的输入端、输出端。本发明采用有源电感电路，可以提高左手延迟电路的集成度，降低面积和成本；采用可调电容、电感电路粗细调节相结合的结构可以提高左手延迟电路的延时范围和延时分辨率。

Description

一种高集成度可调节左手延迟电路
技术领域
本发明属于微波射频集成电路技术领域，具体涉及一种高集成度可调节左手延迟电路。
背景技术
随着硅基CMOS半导体技术的快速发展，基于左手传输线结构的延迟集成电路在多天线宽带波束成形领域的应用变得越来越重要。在大规模输入输出无线通信系统中，实时延时线的延时范围、延时分辨率和体积已经成为制约系统信号接收范围、信号处理精度和系统实用性的关键。但现有延迟电路存在延时范围小、集成度低、面积大等问题。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出民一种高集成度可调节延迟电路，其能够提高延时调节精度和延时范围并且实现成本较低。
本发明采取如下技术方案：
一种高集成度可调节左手延迟电路，包括两个可调电容电路和一个可调有源电感电路，所述可调有源电感电路的一端连接于两个串联的可调电容电路的中间节点，所述可调有源电感电路的另一端接地；两个可调电容电路的两端分别为左手延迟电路的输入端、输出端。
优选的，所述的可调电容电路由电容粗调节电路和电容细调节电路并联而成。
优选的，所述的电容粗调节电路由数组开关串联电容的支路并联而成。
优选的，所述的电容细调节电路由电压控制晶体管可变电容串联而成。
优选的，所述的电容细调节电路的有效范围覆盖电容粗调节电路的调节分辨率。
优选的，所述的可调有源电感电路由细调节并联峰化有源电感与数个并联控制电流开关并联而成。
优选的，所述的细调节并联峰化电路由两MOS晶体管组成，偏置电压控制可变电阻进行电感细调节。
优选的，所述的开关阵列控制可调有源电感电路的偏置电流进行电感粗调节。
优选的，所述的电感细调节电路的有效范围覆盖粗调节的电感调节分辨率。
本发明采用有源电感电路，可以提高左手延迟电路的集成度，降低面积和成本；采用可调电容、电感电路粗细调节相结合的结构可以提高左手延迟电路的延时范围和延时分辨率。
附图说明
图1是本发明的高集成度可调节左手延迟电路示意图；
图2是本发明优选的粗细调节的可调电容电路示意图；
图3是本发明优选的粗细调节的有源电感电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的高集成度可调节左手延迟电路包括：两个粗细调节的可调电容电路和一个粗细调节的有源电感电路，两个可调电容和一个可调电感构成T型结构，输入信号经过两个串联的可调电容电路延迟后输出，可调电感电路与两个可调电容的中间节点相连接，另一端接地。左手延迟电路的延迟时间值为：
Figure BDA0002996372020000021
上式中，L为电感值，β为相位常数，f为工作频率。相位常数β表示为：
Figure BDA0002996372020000022
因此，调节电感、电容值可以改变电路延迟时间的大小。
本发明中，可调电容和可调电感采用T型结构构成左手传输线，实现大的相位常数，扩大延时范围。
如图2所示，一种优选的粗细调节的可调电容电路，包括粗调节开关控制电容阵列和细调节电压控制可变电容，开关控制的粗调节电容阵列和电压控制的细调节MOS晶体管电容并联。本实施例中，粗调节开关电容阵列由一组开关控制的电容并列连接实现，通过调节开关的通断实现电容值的粗调节额。细调节电压控制电容由细调电压控制MOS晶体管电容进行细调节，细调电容的最大电容是粗调节电容的调节分辨率，保证可调电容电路的调节分辨率是细调节电容的最小变化步径，可调电容的最大变化值是电容阵列左右电容合的最大值。因此，本发明的可调电容具有较大的电容调节范围和较高的调节分辨率。
本发明利用开关控制电容阵列粗调节和电压控制电容细调节的并列结构，实现大变化范围和高分辨率的可调电容电路。如图3所示，本实施例粗细调节的有源电感电路，包括细调节并联峰化有源电感和并联控制电流开关。并联峰化有源电感由PMOS晶体管M2和NMOS晶体管M1组成，M1作为线性电阻Rs，栅极接控制电压Vctrl，并联峰化有源电感值和线性电阻值Rs为：
Figure BDA0002996372020000031
Figure BDA0002996372020000032
通过调节控制电压Vctrl，实现细调节电感值L。同时，有源电感电路并联控制偏置电流的开关阵列，控制电感值的跨导gm2，实现电感值的粗调节。
本发明采用并联峰化结构的有源电感电路，结合开关调节有源电感电路的偏置电流和电压控制有源电感，实现电感的粗细调节和高集成度。
与现有左手延迟结构相比，本发明利用有源电路代替无源电感，通过粗细调节相结合的方法提高延时时间调节范围，具有可调范围广、集成度高、芯片面积小、成本低的优势。
本发明利用左手材料相位常数高、延时范围宽和有源电感电路集成度高和粗、细调节范围广的特点，提出了高集成度可调节的左手延迟电路的实现方法，提高延时线的延时调节范围和精度。因此，高延时精度宽延时调节范围和高集成度的延迟电路可以提升多天线系统收发机的性能和应用。

Claims (8)

1.一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，包括两个可调电容电路和一个可调有源电感电路，所述可调有源电感电路的一端连接于两个串联的可调电容电路的中间节点，所述可调有源电感电路的另一端接地；两个可调电容电路的两端分别为左手延迟电路的输入端、输出端；所述的可调有源电感电路由细调节并联峰化有源电感电路与数个并联控制电流开关并联而成。
2.如权利要求1所述的一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，所述的可调电容电路由电容粗调节电路和电容细调节电路并联而成。
3.如权利要求2所述的一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，所述的电容粗调节电路由数组开关串联电容的支路并联而成。
4.如权利要求2或3所述的一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，所述的电容细调节电路由电压控制晶体管可变电容串联而成。
5.如权利要求2或3所述的一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，所述的电容细调节电路的有效范围覆盖电容粗调节电路的调节分辨率。
6.如权利要求1所述的一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，所述的细调节并联峰化有源电感电路由两MOS晶体管组成，偏置电压控制可变电阻进行电感细调节。
7.如权利要求1所述的一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，细调节并联峰化有源电感电路并联数个控制电流开关，控制可调有源电感电路的偏置电流进行电感粗调节。
8.如权利要求1或6或7任一项所述的一种高集成度可调节左手延迟电路，其特征在于，所述的电感细调节电路的有效范围覆盖粗调节的电感调节分辨率。
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