CN113687552A - 一种移相控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种移相控制电路，包括：功率输出单元，具有多个输出端口，所述输出端口用于输出各自的输出电压；输出通道，所述输出通道的输入端择一耦接所述多个输出端口中的一个；调相单元阵列，包含多个调相单元；其中，所述输出通道的输出端择一耦接所述多个调相单元中的一个。本发明可以提高调相效率，提高该移相控制电路所属电路系统的集成度，减少系统的体积和功耗。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种移相控制电路。
背景技术
在现有技术中，硅光光学相控阵和光子人工智能(Artificial Intelligence，AI)等大多数采用热光效应或者基于电光效应的载流子注入方式来改变每一个通道光学相位，从而达到波束控制的效果。随着技术的发展，对硅光光学相控阵和光子AI芯片的光学阵列提出了越来越大的要求，相应地光学调相控制也越来越复杂。
目前，传统的控制方式，是采用多通道专用数模转换(Digital-to-analogConverter，DAC)芯片；随着阵列规模的增大，对系统的体积、功耗、成本等越来越难于控制，尤其存在调相效率较低的问题。
以传统的激光阵列芯片，如光学相控阵(Optical phased array，OPA)256为例，单个通道就可达到数十毫瓦，则整个的移相控制系统需要数十瓦的功耗，而系统对温度又比较敏感，增加了温度控制的难度，使得系统的稳定性更加难于实现，调相效率更低。
亟需一种移相控制电路，能够提高调相效率，提高该移相控制电路所属电路系统的集成度，减少系统的体积和功耗。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种移相控制电路，可以在通过输出端口输出当前待调相的调相单元的电压的同时，调整另一待调相的调相单元的电压，有效地利用输出电压的时间，对下一输出电压进行调整并等待电压稳定到预设值，从而可以提高调相效率，提高该移相控制电路所属电路系统的集成度，减少系统的体积和功耗。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种移相控制电路，包括：功率输出单元，具有多个输出端口，所述输出端口用于输出各自的输出电压；输出通道，所述输出通道的输入端择一耦接所述多个输出端口中的一个；调相单元阵列，包含多个调相单元；其中，所述输出通道的输出端择一耦接所述多个调相单元中的一个。
可选的，所述的移相控制电路还包括：功率输出切换开关，所述功率输出切换开关具有多个调相输入端以及单个调相输出端；其中，所述功率输出单元的多个输出端口均经由对应功率输出切换开关耦接至所述输出通道的输入端。
可选的，所述输出通道的输出端按照预设顺序依次耦接各个调相单元，所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，其中，在预设时长后，所述另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压。
可选的，所述的移相控制电路还包括：第一开关控制单元，用于控制输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向所述调相单元输出需要的调相电压。
可选的，所述的移相控制电路还包括：调相单元切换开关，所述调相单元切换开关具有单个调相输入端以及多个调相输出端；其中，所述输出通道的输出端经由所述调相单元切换开关耦接至各个调相单元。
可选的，所述的移相控制电路还包括：第二开关控制单元，用于依照所述预设顺序，依次控制所述输出通道的输出端与对应的调相单元耦接。
可选的，所述调相单元包括：电容；光波导器件，所述光波导器件与所述电容一一对应并且以并联方式连接。
可选的，所述光波导器件为铌酸锂光波导器件。
可选的，所述的移相控制电路还包括：控制单元，用于通过控制总线，为所述移相控制电路提供逻辑和时序控制。
可选的，所述移相控制电路用于硅基光学相控阵、光子AI、MEMS开关、压电材料的移相控制系统。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，通过设置功率输出单元，具有多个输出端口，所述输出端口用于输出各自的输出电压，所述输出通道的输入端择一耦接所述多个输出端口中的一个，其中，所述输出通道的输出端择一耦接所述多个调相单元中的一个，相比于现有技术中仅能通过单个输出端口向输出通道输出调相电压，需要先连接调相单元，再耗费时间调整输出电压，采用本发明实施例的方案，有机会在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，有效地利用输出调相电压的时间，对下一耦接的调相单元需要的调相电压进行调整并等待电压稳定到预设值，从而可以提高调相效率，提高该移相控制电路所属电路系统的集成度，减少系统的体积和功耗。
进一步，通过设置功率输出切换开关，所述功率输出单元的多个输出端口均经由功率输出切换开关耦接至所述输出通道的输入端，可以实现在通过输出端口输出当前待调相的调相单元的电压的同时，调整另一待调相的调相单元的电压，从而有效地利用输出电压的时间，对下一输出电压进行调整并等待电压稳定到预设值，从而可以实现调相效率的提高。
进一步，通过设置所述输出通道的输出端按照预设顺序依次耦接各个调相单元，所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，其中，在当前耦接的调相单元完成调相后，所述另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压，可以实现在在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，从而有效地利用输出调相电压的时间，对下一耦接的调相单元需要的调相电压进行调整并等待电压稳定到预设值，可以提高调相效率。
进一步，通过设置第一开关控制单元，控制输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向所述调相单元输出需要的调相电压，可以实现在在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，并在当前耦接的调相单元完成调相后，向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压，从而有效地利用输出电压的时间，可以提高调相效率。
进一步，通过设置调相单元切换开关以及第二开关控制单元，可以选择适当的调相单元进行耦接，从而可以进一步实现调相效率的提高。
附图说明
图1是现有技术中一种移相控制电路的电路图；
图2是本发明实施例中一种移相控制电路的电路图；
图3是本发明实施例中另一种移相控制电路的电路图。
具体实施方式
如前所述，在现有的光学调相控制电路中，通常采用多通道专用DAC芯片，随着阵列规模的增大，对系统的体积、功耗、成本等越来越难于控制。
参照图1，图1是现有技术中一种移相控制电路的电路图。
如图1所示，所述移相控制电路可以包括：功率输出单元11、输出通道12以及调相单元阵列。
其中，所述调相单元阵列可以包含多个调相单元13；所述输出通道12的输出端可以分别与所述多个调相单元13耦接；所述功率输出单元11与所述输出通道12的输入端耦接，并通过所述输出通道12向所述调相单元阵列输出调相电压。其中，所述调相单元13可以用于调整输出光的相位。
进一步地，所述多个调相单元13例如可以为图1示出的调相单元N、调相单元N+1、调相单元N+2、调相单元N+3、调相单元N+4、调相单元N+5。需要指出的是，图1以6个调相单元13为例进行说明，然而在具体实施中，对于调相单元13的具体数量不做限制。
进一步地，所述移相控制电路还可以包括调相单元切换开关14，所述调相单元切换开关14可以具有单个调相输入端以及多个调相输出端；其中，所述输出通道12的输出端经由所述调相单元切换开关14耦接至各个调相单元13。
在图1示出的移相控制电路中，调相步骤为：首先切换调相单元切换开关14的调相输出端至当前待调相的调相单元13(即指定的调相单元13)，然后调整功率输出单元11的输出电压，等待一定时长直至电压稳定到设定值，然后输出至所述待调相的调相单元13。之后还可以切换调相单元切换开关14到下一个待调相的调相单元13，然后调整功率输出单元11的输出电压，等待一定时长直至电压稳定到设定值，然后输出至下一个待调相的调相单元13。需要指出的是，所述等待一定时长可以是等待DAC芯片电压建立时间和RC充电时间。
本发明的发明人经过研究发现，相比于仅采用调相单元切换开关14控制选择当前待调相的调相单元13，进而采用功率输出单元输出电压至选定的调相单元13，由此得到的调相步骤需要先切换调相单元切换开关14的调相输出端，后调整功率输出单元11的输出电压，并且需要等待一定时长，由于调整输出电压的耗费时间往往较长，导致等待时长过多，调相效率较低，严重时导致该移相控制电路所属电路系统的稳定性不足。
在本发明实施例中，通过设置功率输出单元，具有多个输出端口，所述输出端口用于输出各自的输出电压，所述输出通道的输入端择一耦接所述多个输出端口中的一个，其中，所述输出通道的输出端择一耦接所述多个调相单元中的一个，相比于现有技术中仅能通过单个输出端口向输出通道输出调相电压，需要先连接调相单元，再耗费时间调整输出电压，采用本发明实施例的方案，有机会在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，有效地利用输出调相电压的时间，对下一耦接的调相单元需要的调相电压进行调整并等待电压稳定到预设值，从而可以提高调相效率，提高该移相控制电路所属电路系统的集成度，减少系统的体积和功耗。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图2，图2是本发明实施例中一种移相控制电路的电路图。
如图2所示，所述移相控制电路可以包括：功率输出单元21、输出通道22以及调相单元阵列。
其中，所述功率输出单元21可以具有多个输出端口25(图2示出的输出端口1和输出端口2)，所述输出端口25用于输出各自的输出电压，也即可以经由不同的输出端口25输出不同的输出电压。其中，所述调相单元阵列可以包含多个调相单元23。其中，所述调相单元23可以用于调整输出光的相位。
进一步地，所述多个调相单元23例如可以为图2示出的调相单元N、调相单元N+1、调相单元N+2、调相单元N+3、调相单元N+4、调相单元N+5。需要指出的是，图2以6个调相单元23为例进行说明，然而在具体实施中，对于调相单元23的具体数量不做限制。
所述输出通道22的输入端可以择一耦接所述多个输出端口中的一个(如图2中的输出端口2)，所述输出通道22的输出端可以择一耦接所述多个调相单元23中的一个。
在本发明实施例中，通过设置功率输出单元，具有多个输出端口，所述输出端口用于输出各自的输出电压，所述输出通道的输入端择一耦接所述多个输出端口中的一个，其中，所述输出通道的输出端择一耦接所述多个调相单元中的一个，相比于仅能通过单个输出端口向输出通道输出调相电压，需要先连接调相单元，再耗费时间调整输出电压，采用本发明实施例的方案，有机会在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，有效地利用输出调相电压的时间，对下一耦接的调相单元需要的调相电压进行调整并等待电压稳定到预设值，从而可以提高调相效率，提高该移相控制电路所属电路系统的集成度，减少系统的体积和功耗。
进一步地，所述移相控制电路还可以包括功率输出切换开关26，所述功率输出切换开关26具有多个调相输入端以及单个调相输出端；其中，所述功率输出单元21的多个输出端口25均经由对应功率输出切换开关26耦接至所述输出通道22的输入端。
在本发明实施例中，通过设置功率输出切换开关26，所述功率输出单元的多个输出端口25均经由功率输出切换开关26耦接至所述输出通道的输入端，可以实现在通过输出端口输出当前待调相的调相单元的电压的同时，调整另一待调相的调相单元的电压，从而有效地利用输出电压的时间，对下一输出电压进行调整并等待电压稳定到预设值，从而可以实现调相效率的提高。
进一步地，所述输出通道22的输出端按照预设顺序依次耦接各个调相单元23，所述功率输出单元21的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，其中，在预设时长后，所述另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压。
需要指出的是，所述预设时长可以受到当前耦接的调相单元的调相时长的影响。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述调相单元可以包含电容，可以在输出需要的调相电压至调相单元的电容后，即可采用另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压，此时前一调相单元仍然可以采用电容中存储的电压进行调相。
在本发明实施例的另一种具体实施方式中，所述调相单元可以包含电容还可以不包含电容，所述预设时长可以为输出需要的调相电压至调相单元，并等待所述调相单元完成调相后，采用另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压。
需要指出的是，所述另一输出端口是除所述当前输出端口之外的其他输出端口中的一个。
在本发明实施例中，通过设置所述输出通道22的输出端按照预设顺序依次耦接各个调相单元23，所述功率输出单元21的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，其中，在预设时长后，所述另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压，可以实现在在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，从而有效地利用输出调相电压的时间，对下一耦接的调相单元需要的调相电压进行调整并等待电压稳定到预设值，可以提高调相效率。
进一步地，所述移相控制电路还可以包括第一开关控制单元(图未示)，用于控制输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向所述调相单元输出需要的调相电压。
具体地，每当所述功率输出单元21的输出电压被调整至当前待调相的调相单元23的电压，并输出至所述多个输出端口25中的一个输出端口时，控制所述输出通道22的输入端与该输出端口耦接。
在图2示出的移相控制电路中，所述功率输出单元21可以具有2个输出端口，分别为输出端口1以及输出端口2。所述功率输出切换开关26可以为单刀双掷开关。
在具体实施中，可以设置所述功率输出单元21的当前输出端口(例如为输出端口2)在向当前耦接的调相单元(例如为调相单元N+2)输出需要的调相电压时，将另一输出端口(例如为输出端口1)的输出电压调节至下一耦接的调相单元(例如为调相单元N+3)需要的调相电压，在预设时长后，所述另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压。
在本发明实施例中，通过设置第一开关控制单元，控制输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向所述调相单元输出需要的调相电压，可以实现在在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，并在预设时长后，向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压，从而有效地利用输出电压的时间，可以提高调相效率。
进一步地，所述移相控制电路还可以包括调相单元切换开关24，所述调相单元切换开关24可以具有单个调相输入端以及多个调相输出端；其中，所述输出通道22的输出端经由所述调相单元切换开关24耦接至各个调相单元23。
在本发明实施例中，通过设置调相单元切换开关24，可以选择适当的调相单元23进行耦接，从而可以进一步实现调相效率的提高。
进一步地，所述移相控制电路还可以包括第二开关控制单元24，用于依照所述预设的调相单元的调相顺序，依次控制所述输出通道22的输出端与对应的所述调相单元23耦接。
在图2示出的移相控制电路中，所述多个调相单元23可以为图2示出的调相单元N、调相单元N+1、调相单元N+2、调相单元N+3、调相单元N+4、调相单元N+5。所述调相单元切换开关24可以为单刀多掷开关。
在具体实施中，可以设置所述功率输出单元21的当前输出端口(例如为输出端口2)在向当前耦接的调相单元(例如为调相单元N+2)输出需要的调相电压时，控制所述输出通道22的输入端与该输出端口2耦接，以及控制所述输出通道22的输出端与调相单元N+2耦接，以向所述调相单元N+2输出电压进行调相。
此时可以将另一输出端口(例如为输出端口1)的输出电压调节至下一耦接的调相单元(例如为调相单元N+3)需要的调相电压，并在预设时长后，所述另一输出端口与所述输出通道22的输入端耦接，以及控制所述输出通道22的输出端与调相单元N+3耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压。
在本发明实施例中，通过设置调相单元切换开关24以及第二开关控制单元，可以选择适当的调相单元23进行耦接，从而可以进一步实现调相效率的提高。
由上可知，在图2示出的移相控制电路中，调相步骤为：首先调整功率输出单元21的输出电压至当前待调相的调相单元N+2的调相电压，等待一定时长直至电压稳定到设定值，然后切换所述功率输出切换开关26以使得输出通道22的输入端与输出端口2耦接，并且切换调相单元切换开关24的调相输出端耦接至当前待调相的调相单元N+2，输出电压对调相单元N+2进行调相。
在输出电压对调相单元N+2进行调相的同时，调整功率输出单元21的输出电压至下一个待调相的调相单元(例如为调相单元N+3)的调相电压，并等待一定时长直至电压稳定到设定值。需要指出的是，所述等待一定时长可以是等待DAC芯片电压建立时间和RC充电时间。
进而在电压稳定到设定值，并且前一个待调相的调相单元N+2的调相电压输出结束后，切换所述功率输出切换开关26以使得输出通道22的输入端与输出端口1耦接，并且切换调相单元切换开关24的调相输出端耦接至待调相的调相单元N+3，输出电压对调相单元N+3进行调相。
在本发明实施例中，通过设置功率输出单元21，具有多个输出端口25，所述输出端口25用于输出各自的输出电压，所述输出通道22的输入端择一耦接所述多个输出端口25中的一个，其中，所述输出通道22的输出端择一耦接所述多个调相单元23中的一个，相比于仅能通过单个输出端口向输出通道输出调相电压，需要先连接调相单元，再耗费时间调整输出电压，采用本发明实施例的方案，可以实现在通过所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，有效地利用输出调相电压的时间，对下一耦接的调相单元需要的调相电压进行调整并等待电压稳定到预设值，从而可以提高调相效率，提高该移相控制电路所属电路系统的集成度，减少系统的体积和功耗。
参照图3，图3是本发明实施例中另一种移相控制电路的电路图。
如图3所示，所述另一种移相控制电路可以包括功率输出单元31、输出通道32、调相单元33以及调相单元切换开关34。
其中，所述功率输出单元31具有多个输出端35，例如可以包括输出端口1以及输出端口2。
进一步地，所述调相单元33可以包括：电容331；光波导器件332，所述光波导器件332与所述电容331一一对应并且以并联方式耦接。
在本发明实施例中，通过设置调相单元33包括并联的电容331以及光波导器件332，可以有效地实现调相功能，进一步提高调相效率。
进一步地，所述光波导器件332可以采用适当的光波导材料制成，例如可以采用硅(Si)波导材料或适当的压电材料。
作为一个非限制性的例子，所述光波导器件332可以为铌酸锂(LiNbO3)光波导器件。
在本发明实施例中，通过设置采用铌酸锂光波导器件，可以更好地限制和传导光波，提高该移相控制电路所属电路系统的稳定性。
进一步地，所述移相控制电路还可以包括控制单元37，用于通过控制总线，为所述移相控制电路提供逻辑和时序控制。
在本发明实施例中，通过设置控制单元37，可以有效地实现为所述移相控制电路提供逻辑和时序控制，进一步提高调相效率。
进一步地，所述移相控制电路可以用于硅基光学相控阵、光子AI、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)开关、压电材料的移相控制系统。
如图3示出的移相控制电路即可以应用于硅基光学相控阵。
所述移相控制电路可以大幅度降低移相控制功耗和高速的阵列控制，控制系统采用简单的基本电子器件，设计简单、工艺简单，易于批量化生产，成本可有效降低。
进一步地，所述移相控制电路可以采用分离元器件构建，也可集成到单颗芯片中，从而有助于实现灵活简易的电路控制。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种移相控制电路，其特征在于，包括：
功率输出单元，具有多个输出端口，所述输出端口用于输出各自的输出电压；
输出通道，所述输出通道的输入端择一耦接所述多个输出端口中的一个；
调相单元阵列，包含多个调相单元；
其中，所述输出通道的输出端择一耦接所述多个调相单元中的一个。
2.根据权利要求1所述的移相控制电路，其特征在于，还包括：
功率输出切换开关，所述功率输出切换开关具有多个调相输入端以及单个调相输出端；
其中，所述功率输出单元的多个输出端口均经由对应功率输出切换开关耦接至所述输出通道的输入端。
3.根据权利要求2所述的移相控制电路，其特征在于，所述输出通道的输出端按照预设顺序依次耦接各个调相单元，所述功率输出单元的当前输出端口在向当前耦接的调相单元输出需要的调相电压时，将另一输出端口的输出电压调节至下一耦接的调相单元需要的调相电压，其中，在预设时长后，所述另一输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向下一耦接的调相单元输出需要的调相电压。
4.根据权利要求3所述的移相控制电路，其特征在于，还包括：
第一开关控制单元，用于控制输出端口与所述输出通道的输入端耦接，以向所述调相单元输出需要的调相电压。
5.根据权利要求4所述的移相控制电路，其特征在于，还包括：
调相单元切换开关，所述调相单元切换开关具有单个调相输入端以及多个调相输出端；
其中，所述输出通道的输出端经由所述调相单元切换开关耦接至各个调相单元。
6.根据权利要求5所述的移相控制电路，其特征在于，还包括：
第二开关控制单元，用于依照所述预设顺序，依次控制所述输出通道的输出端与对应的调相单元耦接。
7.根据权利要求1所述的移相控制电路，其特征在于，所述调相单元包括：
电容；
光波导器件，所述光波导器件与所述电容一一对应并且以并联方式连接。
8.根据权利要求7所述的移相控制电路，其特征在于，所述光波导器件为铌酸锂光波导器件。
9.根据权利要求1所述的移相控制电路，其特征在于，还包括：
控制单元，用于通过控制总线，为所述移相控制电路提供逻辑和时序控制。
10.根据权利要求1所述的移相控制电路，其特征在于，所述移相控制电路用于硅基光学相控阵、光子AI、MEMS开关、压电材料的移相控制系统。
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