CN115857603B

CN115857603B - 一种可变参考电压的射频控制电路及控制方法及控制设备

Info

Publication number: CN115857603B
Application number: CN202211681840.XA
Authority: CN
Inventors: 邓正伟
Original assignee: Chengdu Sicore Semiconductor Corp Ltd
Current assignee: Chengdu Sicore Semiconductor Corp Ltd
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-09-01
Anticipated expiration: 2042-12-26
Also published as: CN115857603A

Abstract

本发明公开了一种可变参考电压的射频控制电路及控制方法及控制设备，涉及射频控制电路领域，所述射频控制电路包括：第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态；获得模块，用于获得所述第一支路和所述第二支路中处于开通状态的支路；电源管理模块，用于将处于开通状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第一电压；以及用于将处于关闭状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第二电压；其中，所述第一电压和所述第二电压的大小不同，实现达到在提高射频控制电路线性度同时还能降低器件损耗的效果。

Description

一种可变参考电压的射频控制电路及控制方法及控制设备

技术领域

本发明涉及射频控制电路领域，具体地，涉及一种可变参考电压的射频控制电路及控制方法及控制设备。

背景技术

现代通信与雷达系统中通常要求配套的微波射频控制电路(主要指开关/数控移相器/数控衰减器类芯片)具有较高的线性度与低插损(或者在提高控制电路线性度时不影响其损耗)。在传统的控制电路(本申请中将微波射频控制电路简称为控制电路)芯片设计时，为提高器件的线性度通常要增大管子尺寸或串联很多级管子(如在SOI-CMOS电路设计时会增加射频管，多级射频管能分摊加在开关两端的射频功率，从而使得每级管子上的射频功率较小而不至于功率压缩，SOI-CMOS电路为硅衬底补金属氧化物半导体场效应晶体管)，但增加的射频管会增大控制电路的损耗与芯片面积。

发明内容

本发明目的是解决背景技术中的问题，实现达到在提高射频控制电路线性度同时还能降低器件损耗的效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种可变参考电压的射频控制电路，所述射频控制电路包括：

第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态；

获得模块，用于获得所述第一支路和所述第二支路中处于开通状态的支路；

电源管理模块，用于将处于开通状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第一电压；以及用于将处于关闭状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第二电压；其中，所述第一电压和所述第二电压的大小不同。

其中，本发明的原理为：申请人研究发现，针对开关管，所加的电压在不超过breakdown电压(击穿电压)的前提下，正偏电压越高插损越小，反向关断电压越高开关管P1dB(压缩点，压缩点为输出功率的性能参数)越高，通过在开关管开通支路与关断支路分别设置不同的参考电压，能提高开关管的开通与关断电压的绝对值，从而提高射频控制电路的线性度和减小其损耗。

其中，所述射频控制电路为数控移相器，所述第一支路为低通支路，所述第二支路为高通支路，或所述射频控制电路为单刀二掷开关，或所述射频控制电路为数控衰减器。

其中，为了实现开关管栅极电压同步切换，此处设计开关管栅极电压同步切换目的是针对开关处于插损和隔离两种状态时，不同的开关管栅极电压设置不同的参考电压，以使得栅/源电压的差的绝对值较大，从而减小插损并提高P1dB，所述电源管理模块还用于：

将处于开通状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的栅极电压调整为第三电压；

将处于关闭状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的栅极电压调整为第四电压。

其中，开关管的击穿电压大小为a，第一电压大小为Vt1，第二电压大小为Vt2，a＝Vt1+Vt2，Vt1>Vt2，将参考电压设置为两个不同的电压，以便与栅极电压配合设置时，能增加栅极电压与参考电压的差的绝对值。

其中，开关管的击穿电压大小为a，第三电压大小为Vga1，第四电压大小为Vga2，a＝Vga1+Vga2，Vga1>Vga2，将栅极电压设置为两个不同的电压，以便与参考电压配合设置时，能增加栅极电压与参考电压的差的绝对值。

其中，Vt1＝Vga1，Vt2＝Vga2，将栅极电压与参考电压设置为相等，能简化电路设计。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种射频控制电路控制方法，所述射频控制电路包括第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态，所述方法包括：

获得所述第一支路和所述第二支路中处于开通状态的支路；

将处于开通状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第一电压；

将处于关闭状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第二电压；

其中，所述第一电压和所述第二电压的大小不同。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种射频控制电路控制设备，所述射频控制电路包括第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态，所述设备包括：

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明根据射频控制电路的不同状态调整开关管的参考电压，达到提高器件的P1dB又不增加其损耗的目的。较传统的通过增大管子尺寸或增加管子级数的方法，本申请采用的方法不增加管子尺寸与面积，只调整管子所加的参考电压(即改变开关管所加的正向与反向电压绝对值)。因本申请通过改变开关的正偏与反偏电压的方案，与传统的改变开关管的尺寸与级数的方法相比能在不影响芯片的面积的前提下提高线性度与减小损耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1-图2为本发明实施例中数控移相器的电路组成示意图；

图3-图5为本发明实施例中单刀二掷开关的电路组成示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

本发明实施例提供了一种可变参考电压的射频控制电路，通过变换射频控制电路开关管不同状态时的参考电压，达到在提高其线性度时还能降低器件损耗的目的，所述射频控制电路包括：

其中，本实施例中的射频控制电路可以为数控移相器或单刀二掷开关或数控衰减器等，本申请实施例不进行具体的限定。

其中，本申请实施例中的开关管可以为HEMT、MOSFET、HBT、PIN二极管等。

实施例二

在实施例一的基础上，请参考图1-图2，本申请实施例二中的射频控制电路为数控移相器，通过在传统的数控移相器中添加获得模块和电源管理模块来获得本申请中的射频控制电路。

图1-图2中分为移相器低通支路与高通支路,高通支路与低通支路的开关管参考电压分别为Vt1,Vt2(相应的栅极电压为Vga1,Vga2)。

从数控移相器的原理来说,一个支路(低通支路或高通支路)开通时，另外一个支路(高通支路或低通支路)的开关必处于关闭状态。而整个数控移相器的线性度主要取决于处于关闭状态的支路的线性度(因为开通支路的线性度会远高于同样开关处于关闭状态的线性度)，插损则主要取决于开通支路的插损。本次申请通过将Vt1，Vt2设置为不同的电压值(开关管栅极电压同步切换)，数控移相器的低通支路与高通支路在开通与关断状态取不同的参考电压值(Vt1或Vt2)，即开通状态最大限度提高开关管正偏电压，关断状态最大限度提高开关管反偏电压绝对值。例如：单个开关管的Break down电压为3.0V，栅极与参考电压可设置为Vga1＝0.0V，Vga2＝2.8V，Vt1＝2.8V，Vt2＝0.0V。当支路为开通支路时，Vga1＝2.8V，Vt1＝0.0V；支路为关断支路时Vga2＝0.0V，Vt2＝2.8V，通过上述电压设置将开关管的开通与关断状态的栅/源(或栅/漏)绝对值电压都设置为2.8V(相比最大电压3.0V留0.2V电压余量)。

其中，在本发明实施例二中，Vt1、Vt2、Vga1和Vga2的具体数值可以根据具体的开关管类型和型号进行设计，本申请不进行具体的限定。

实施例三

在实施例一的基础上，请参考图3-图5，本申请实施例三中的射频控制电路为单刀二掷开关，通过在传统的单刀二掷开关中添加获得模块和电源管理模块来获得本申请中的射频控制电路。图3分为开关支路1与开关支路2。支路1与支路2的开关参考电压分别为Vt1,Vt2(相应的栅极电压为Vga1,Vga2)。

从单刀二掷开关的原理来说，一个支路开通时，另外一个支路的开关必处于关闭状态。而整个开关的线性度主要取决于处于关闭状态的支路的线性度(因为开通支路的线性度会远高于同样开关处于关闭状态的线性度)，插损则主要取决于开通支路的插损。本次申请通过将Vt1,Vt2设置为不同的电压值(开关管栅极电压同步切换)，开关的支路1与支路2在开通与关断状态取不同的参考电压值(Vt1或Vt2)，即开通状态最大限度提高开关管正偏电压，关断状态最大限度提高开关管反偏电压绝对值。例如：单个开关管的Break down电压为3.0V，栅极与参考电压可设置为Vga1＝0.0V,Vga2＝2.8V,Vt1＝2.8V,Vt2＝0.0V。当支路为开通支路1时(支路2关断状态)，Vga1＝2.8V，Vt1＝0.0V(此时支路2,Vga2＝0.0V,Vt2＝2.8V)；支路为关断支路1(支路2为开通状态)时Vga2＝0.0V,Vt2＝2.8V，此时支路1，Vga1＝2.8V,Vt1＝0.0V)通过上述电压设置将开关管的开通与关断状态的栅/源(或栅/漏)绝对值电压都设置为2.8V(相比最大电压3.0V留0.2V电压余量)。

其中，在射频控制电路中,参考电压Vt1(Vga1)与Vt2(Vga2)的电压差尽量大，二者之和与a(击穿电压)之间至少须留0.2V(即.二者之和至少小于击穿电压0.2V)的电压间隔。

其中，在本发明实施例三中，Vt1、Vt2、Vga1和Vga2的具体数值可以根据具体的开关管类型和型号进行设计，本申请不进行具体的限定。

实施例四

本发明实施例四提供了一种射频控制电路控制方法，所述射频控制电路包括第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态，所述方法包括：

获得所述第一支路和所述第二支路中处于开通状态的支路；

其中，所述第一电压和所述第二电压的大小不同。

实施例五

本发明实施例五提供了一种射频控制电路控制设备，所述射频控制电路包括第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态，所述设备包括：

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于，所述射频控制电路包括：

电源管理模块，用于将处于开通状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第一电压；以及用于将处于关闭状态的所述第一支路或所述第二支路中开关管的参考电压调整为第二电压；其中，开关管的击穿电压大小为a，第一电压大小为Vt1，第二电压大小为Vt2，a=Vt1+Vt2，Vt1>Vt2。

2.根据权利要求1所述的一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于，所述射频控制电路为数控移相器，所述第一支路为低通支路，所述第二支路为高通支路。

3.根据权利要求1所述的一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于，所述射频控制电路为单刀二掷开关。

4.根据权利要求1所述的一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于，所述射频控制电路为数控衰减器。

5.根据权利要求1所述的一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于，所述电源管理模块还用于：

6.根据权利要求5所述的一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于， a>Vt1 orVt2。

7.根据权利要求6所述的一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于，第三电压大小为Vga1，第四电压大小为Vga2，a=Vga1+Vga2，a>Vga1 or Vga2。

8.根据权利要求7所述的一种可变参考电压的射频控制电路，其特征在于，Vt1=Vga1，Vt2=Vga2。

9.一种射频控制电路控制方法，其特征在于，所述射频控制电路包括第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态，所述方法包括：

获得所述第一支路和所述第二支路中处于开通状态的支路；

其中，开关管的击穿电压大小为a，第一电压大小为Vt1，第二电压大小为Vt2，a=Vt1+Vt2，Vt1>Vt2。

10.一种射频控制电路控制设备，其特征在于，所述射频控制电路包括第一支路、第二支路和至少一个开关管，所述第一支路和所述第二支路中的一个支路处于开通状态时另外一个支路处于关闭状态，所述设备包括：