CN206195750U - 一种高精度高集成度的x波段幅相控制芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，射频信号输入所述第一数控衰减器的输入端；所述第一数控衰减器的输出端连接于所述第二数控衰减器的输入端；所述第二数控衰减器的输出端连接于90°功分器的输入端；90°功分器的两个输出端分别接入所述第一压控衰减器的输入端和所述第二压控衰减器的输入端；所述第一压控衰减器的输出端和所述第二压控衰减器的输出端分别连接于所述合成器的两个输入端；所述合成器的输出端输出射频信号。本实用新型集成度高、幅相控制精度高且控制方法简单。

Description

一种高精度高集成度的X波段幅相控制芯片

技术领域

本实用新型涉及一种X波段的幅相控制芯片，尤其涉及一种高精度高集成度的幅相控制芯片。

背景技术

在许多先进的通信和雷达系统中，精确的相位和幅度调制是最关键的技术之一。常用的幅相控制器件一种是数控移相器和数控衰减器，另一种是矢量调制器。相较于数控衰减器和数控移相器，矢量调制器不仅有更灵活的幅度和相位控制能力，还具有控制线数量少、倍频程带宽等优势。

矢量调制器的尺寸与频率密切相关，频率越高尺寸越小。当使用在X波段时，其尺寸较大，不利于实现系统的小型化和低成本。另外，常规的矢量调制器在衰减较大时幅相控制精度较差。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种矢量调制器与数控衰减器配合使用的砷化镓幅相控制芯片，并集成了相应的控制电路，具体说来，本实用新型公开了一种高精度高集成度的X波段幅相控制芯片。

本实用新型的技术方案如下：

一种高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，包括90°功分器、第一压控衰减器、第二压控衰减器、合成器、第一数控衰减器和第二数控衰减器；

射频信号输入所述第一数控衰减器的输入端；所述第一数控衰减器的输出端连接于所述第二数控衰减器的输入端；所述第二数控衰减器的输出端连接于90°功分器的输入端；90°功分器的两个输出端分别接入所述第一压控衰减器的输入端和所述第二压控衰减器的输入端；所述第一压控衰减器的输出端和所述第二压控衰减器的输出端分别连接于所述合成器的两个输入端；所述合成器的输出端输出射频信号。

其进一步的技术方案为，所述90°功分器包括第一Lange耦合器；第一Lange耦合器的输入端作为所述90°功分器的输入端；第一Lange耦合器的两个引出端分别作为所述90°功分器的两个输出端。

其进一步的技术方案为，所述第一压控衰减器和所述第二压控衰减器的结构相同；所述第一压控衰减器包括四个Lange耦合器；四个Lange耦合器中，每个Lange耦合器的引出端连接其相邻的另一个Lange耦合器的引出端，四个Lange耦合器按序依次相连接成为口字形；第三Lange耦合器和第五Lange耦合器的每个输入端均分别连接有一个压控开关；第二Lange耦合器的输入端作为压控衰减器的输入端；第四Lange耦合器的输入端作为压控衰减器的输出端。

其进一步的技术方案为，所述合成器为Wilkinson合成器。

其进一步的技术方案为，所述第一数控衰减器为16dB衰减器；所述第一数控衰减器为π形衰减器。

其进一步的技术方案为，所述第一数控衰减器包括π形电阻网络和与所述π形电阻网络相并联的直通路径；所述直通路径为一相串联的电阻组成的支路；所述支路的两端均连接有一个压控开关；还包括控制电路，所述控制电路控制压控开关的栅极电压。

其进一步的技术方案为，所述第二数控衰减器为0.5db、1db衰减器；所述第二数控衰减器为π形衰减器。

其进一步的技术方案为，所述第二数控衰减器包括π形电阻网络，所述π形电阻网络包括一横向电阻和两个纵向电阻；所述横向电阻的两端分别串联有一个压控开关；还包括控制电路，所述控制电路控制压控开关的栅极电压。

本实用新型的有益技术效果是：

1、本实用新型集成度高：90°功分器、压控衰减器中的Lange耦合器均采用折叠式构造，芯片采用砷化镓制造，均减小了芯片体积。

2、本实用新型幅相控制精度高：采用了数控衰减器和矢量调制器结合的调制方式，相较于单纯的数控衰减器和数控移相器，幅度和相位控制更灵活、控制线少、频带宽；相较于单纯的矢量调制器，对于大衰减态时能得到更好的移相精度。

3、本实用新型控制简单：数控衰减器采用TTL单端控制信号，控制线少，易于使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

图2是本实用新型的电路图。

具体实施方式

图1是本实用新型的结构图。如图1所示，本实用新型包括90°功分器1、第一压控衰减器2、第二压控衰减器3、合成器4、第一数控衰减器5和第二数控衰减器6。

射频信号输入第一数控衰减器5的输入端；第一数控衰减器5的输出端连接于第二数控衰减器6的输入端；第二数控衰减器6的输出端连接于90°功分器1的输入端；90°功分器1的两个输出端分别接入第一压控衰减器2的输入端和第二压控衰减器3的输入端；第一压控衰减器2的输出端和第二压控衰减器3的输出端分别连接于合成器4的两个输入端；合成器4的输出端输出射频信号。

图2是本实用新型的电路图。图1中的各个功能模块都有各种各样的实现方法，在图2中显示了本实施例中每个功能模块的具体实施方式。

如图2所示：

90°功分器1包括第一Lange耦合器ACoupler1；第一Lange耦合器ACoupler1的一个输入端作为90°功分器1的输入端，第一Lange耦合器ACoupler1的另一个输入端通过电阻R21接地。第一Lange耦合器ACoupler1的两个引出端分别作为90°功分器1的两个输出端。90°功分器1用于将输入信号分成正交的两路信号。其中Lange耦合器采用折叠式构造，可压缩尺寸。

第一压控衰减器2和第二压控衰减器3的结构相同。

第一压控衰减器2包括四个Lange耦合器ACoupler2～ACoupler5。四个Lange耦合器ACoupler2～ACoupler5中，每个Lange耦合器的引出端连接其相邻的另一个Lange耦合器的引出端，四个Lange耦合器ACoupler2～ACoupler5按序依次相连接成为口字形。第三Lange耦合器ACoupler3和第五Lange耦合器ACoupler5的每个输入端均分别连接有一个压控开关JFET1～JFET4的源极或者漏极，同时，压控开关JFET1～JFET4的漏极或者源极通过一电阻接地。

连接在第三Lange耦合器ACoupler3上的两个压控开关JFET1、JFET2的栅极均连接一电阻之后，相互连接在一起，且其公共端作为第一压控衰减器2的一个控制端。第五Lange耦合器ACoupler5的连接方法同理，且两个压控开关JFET3、JFET4的栅极公共端作为第一压控衰减器2的另一个控制端。

第二Lange耦合器ACoupler2的输入端作为压控衰减器的输入端。第四Lange耦合器ACoupler2的输入端作为压控衰减器的输出端。

第一压控衰减器2和第二压控衰减器3通过控制信号的变化调整反射信号，以实现对各信号的相位和幅度进行调制，其中的Lange耦合器同样采用折叠式构造，节省空间。

合成器4为Wilkinson合成器。用于同相合成两路调制过的信号。

第一数控衰减器5为16dB衰减器；第一数控衰减器5为π形衰减器。第一数控衰减器5包括π形电阻网络和与所述π形电阻网络相并联的直通路径。直通路径为两个相串联的电阻R27、R28组成的支路，此支路的两端分别连接有一个压控开关JFET10、JFET11；还包括控制电路7，控制电路7控制压控开关JFET10、JFET11的栅极电压。如图2所示，第一数控衰减器5采用了开关型结构，通过压控开关选择直通路径或衰减路径，该衰减器配合矢量调制器使用，合理规避了矢量调制器在衰减较大时幅相控制精度差的问题。

第二数控衰减器6为0.5db、1db衰减器；第二数控衰减器6为π形衰减器。第二数控衰减器6包括两组π形电阻网络，以其中一组为例，π形电阻网络包括一横向电阻R35和两个纵向电阻R36、R37。横向电阻R35的两端分别串联有一个压控开关JFET17、JFET18。还包括控制电路7，控制电路7控制压控开关JFET17、JFET18的栅极电压。另一组同理。

第二数控衰减器6为0.5db、1db衰减器；第二数控衰减器6为π形衰减器。同理，如图2所示，第二数控衰减器6也使用了开关型结构，通过压控开关可对幅度进行微调，使用更加灵活。

控制电路7对第一数控衰减器5和第二数控衰减器6中的压控开关的栅极电压进行控制，用于实现对数控衰减器的正压控制和驱动。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，包括90°功分器(1)、第一压控衰减器(2)、第二压控衰减器(3)、合成器(4)、第一数控衰减器(5)和第二数控衰减器(6)；

射频信号输入所述第一数控衰减器(5)的输入端；所述第一数控衰减器(5)的输出端连接于所述第二数控衰减器(6)的输入端；所述第二数控衰减器(6)的输出端连接于90°功分器(1)的输入端；90°功分器(1)的两个输出端分别接入所述第一压控衰减器(2)的输入端和所述第二压控衰减器(3)的输入端；所述第一压控衰减器(2)的输出端和所述第二压控衰减器(3)的输出端分别连接于所述合成器(4)的两个输入端；所述合成器(4)的输出端输出射频信号。

2.如权利要求1所述的高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，所述90°功分器(1)包括第一Lange耦合器(ACoupler1)；第一Lange耦合器(ACoupler1)的输入端作为所述90°功分器(1)的输入端；第一Lange耦合器(ACoupler1)的两个引出端分别作为所述90°功分器(1)的两个输出端。

3.如权利要求1所述的高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，所述第一压控衰减器(2)和所述第二压控衰减器(3)的结构相同；所述第一压控衰减器(2)包括四个Lange耦合器(ACoupler2～ACoupler5)；四个Lange耦合器(ACoupler2～ACoupler5)中，每个Lange耦合器的引出端连接其相邻的另一个Lange耦合器的引出端，四个Lange耦合器(ACoupler2～ACoupler5)按序依次相连接成为口字形；第三Lange耦合器(ACoupler3)和第五Lange耦合器(ACoupler5)的每个输入端均分别连接有一个压控开关(JFET1～JFET4)；第二Lange耦合器(ACoupler2)的输入端作为压控衰减器的输入端；第四Lange耦合器(ACoupler2)的输入端作为压控衰减器的输出端。

4.如权利要求1所述的高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，所述合成器(4)为Wilkinson合成器。

5.如权利要求1所述的高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，所述第一数控衰减器(5)为16dB衰减器；所述第一数控衰减器(5)为π形衰减器。

6.如权利要求5所述的高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，所述第一数控衰减器(5)包括π形电阻网络和与所述π形电阻网络相并联的直通路径；所述直通路径为一相串联的电阻组成的支路；所述支路的两端均连接有一个压控开关；还包括控制电路(7)，所述控制电路(7)控制压控开关的栅极电压。

7.如权利要求1所述的高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，所述第二数控衰减器(6)为0.5db、1db衰减器；所述第二数控衰减器(6)为π形衰减器。

8.如权利要求7所述的高精度高集成度的X波段幅相控制芯片，其特征在于，所述第二数控衰减器(6)包括π形电阻网络，所述π形电阻网络包括一横向电阻和两个纵向电阻；所述横向电阻的两端分别串联有一个压控开关；还包括控制电路(7)，所述控制电路(7)控制压控开关的栅极电压。