CN214125252U - 一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，属于射频微波集成电路技术领域。本实用新型实现频率可调、可多级串联、可编程的增益平坦化电路，通过调整增益平坦化电路内部器件参数，可以实现对需要频率点进行增益衰减；通过多个不同频率点的增益平坦化电路串联，或者在射频链路中不同位置放置增益平坦化电路，可以实现更大的增益平坦调整；通过开关阵列调整电阻和电容参数，可以实现集成可编程增益平坦化，实现了更大的灵活性。

Description

一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构

技术领域

本实用新型属于射频微波集成电路技术领域，更具体地，涉及一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构。

背景技术

随着工艺的发展，射频集成电路的线宽也越来越小，集成度也越来越高。对于宽带射频微波集成电路，带内增益平坦度很难做到完美，寄生电容和器件的关态电容，使射频集成电路的增益在带宽内随频率有很大的波动。

现有技术中，通过串联高通或低通滤波器实现调整增益平坦度，如图1所示，可以在一定程度上调整增益平坦度。但是现有技术存在如下缺点：

1、高通或低通滤波器是调整单一高频或低频方向的增益，调整能力有限，在调整部分频率段的增益的同时，会恶化其它频率段增益；

2、对于需要调整多频率点的增益情况下，高通或低通滤波器由于只能调整小于截止频率或大于截止频率的增益，同时无法调整多频点增益；

3、使用高通或低通滤波器调整增益，会恶化射频链路的匹配特性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术所存在的不足，而提出了一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，实现频率可调、可多级串联、可编程的增益平坦化电路，通过调整增益平坦化电路内部器件参数，可以实现对需要频率点进行增益衰减；通过多个不同频率点的增益平坦化电路串联，或者在射频链路中不同位置放置增益平坦化电路，可以实现更大的增益平坦调整；通过开关阵列调整电阻和电容参数，可以实现集成可编程增益平坦化，实现了更大的灵活性。

本实用新型提出如下技术方案。

一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，包括多个射频微波电路模块，在第一射频微波电路模块和第二射频微波电路模块之间串联N个增益平坦化电路模块。

优选地，

第一射频微波电路模块的两个输入端均连接前级模块的两个输出端，第一射频微波电路模块的两个输出端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输入端，

第一增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第二增益平坦化电路模块的两个输入端，第二增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第三增益平坦化电路模块的两个输入端，

依次类推，

第N-2增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N-1增益平坦化电路模块的两个输入端，第N-1增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N增益平坦化电路模块的两个输入端，

第N增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第二射频微波电路模块的两个输入端，第二射频微波电路模块的两个输出端均连接后级模块的两个输入端。

一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，包括多个射频微波电路模块，在第一射频微波电路模块之后串联第一增益平坦化电路模块，在第二射频微波电路模块之后串联第二增益平坦化电路模块，以此类推，在第N-1射频微波电路模块之后串联第N-1增益平坦化电路模块，在第N射频微波电路模块之后串联第N增益平坦化电路模块。

优选地，

在第一射频微波电路模块之后串联第一增益平坦化电路模块时，第一射频微波电路模块的两个输入端均连接前级模块的两个输出端，第一射频微波电路模块的两个输出端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输入端，

在第二射频微波电路模块之后串联第二增益平坦化电路模块时，第二射频微波电路模块的两个输入端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输出端，第二射频微波电路模块的两个输出端均连接第二增益平坦化电路模块的两个输入端；

以此类推，

在第N-1射频微波电路模块之后串联第N-1增益平坦化电路模块时，第N-1射频微波电路模块的两个输出端均连接第N-1增益平坦化电路模块的两个输入端，第N-1增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N射频微波电路模块的两个输入端；

在第N射频微波电路模块之后串联第N增益平坦化电路模块时，第N射频微波电路模块的两个输出端均连接第N增益平坦化电路模块的两个输入端，第N增益平坦化电路模块的两个输出端均连接后级模块的两个输入端。

优选地，

单个增益平坦化电路模块采用传输差分信号线方式，包含：第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线、第一电阻、第二电阻、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；

第一传输线的一端连接第一信号输入端、另一端连接第二传输线的一端和第一电阻的一端；第二传输线的另一端连接第一信号输出端；

第一电阻的另一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端与第二电容的一端连接于同一个接地点；

第二电容的另一端连接第二电感的一端，第二电感的另一端连接第二电阻R₆的一端；

第三传输线的一端连接第二信号输入端、另一端连接第四传输线的一端和第二电阻的另一端；第四传输线的另一端连接第二信号输出端。

优选地，

单个增益平坦化电路模块采用可编程传输差分信号线方式，包括：第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线、第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电感、第二电感、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列；

第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列均包含多个并联支路；第一电阻开关阵列和第二电阻开关阵列中任意一个并联支路包含串联连接的电阻和开关；第一电容开关阵列和第二电容开关阵列中任意一个并联支路包含串联连接的电容和开关；

编程化控制第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列中各并联支路上开关的导通和关断，选择不同的电阻和电容接入增益平坦化电路中。

优选地，

单个增益平坦化电路模块采用传输单端信号线方式，包含：第一传输线、第二传输线、第一电阻、第一电感、第一电容；

第一传输线的一端连接第一信号输入端、另一端连接第二传输线的一端和第一电阻的一端；第二传输线的另一端连接第一信号输出端；

第一电阻的另一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端接地。

优选地，

增益平坦化电路模块采用传输差分信号线方式时，第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线分别等效为传输线阻抗；

第一电阻、第一电感和第一电容构成第一RLC谐振回路，等效为第一RLC谐振阻抗；第二电阻、第二电感和第二电容构成第二RLC谐振回路，也等效为第二RLC谐振阻抗；

第一RLC谐振阻抗和第二RLC谐振阻抗具有相同的谐振阻抗值，满足如下关系式：

式中，

R表示第一电阻和第二电阻的电阻值，

L表示第一电感和第二电感的电感值，

C表示第一电容和第二电容的电容值。

优选地，

增益平坦化电路模块的结构为T型衰减结构，其衰减特性由谐振阻抗值决定，满足如下关系式：

当谐振阻抗值最小时，实现对谐振频率所在频率增益的衰减，其中谐振频率满足如下关系式：

式中，

f₀表示谐振频率。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、使用本实用新型的增益平坦化电路，可以通过设置频率点f0，实现调整任意频率点的增益而不影响其它频率；

2、通过串联多个增益平坦化电路，或者在射频链路中不同位置放置增益平坦化电路，每个增益平坦化电路调整不同的谐振频率点，可以调整任意多个频率点的增益；

3、集成可编程特性，可以更加灵活的调整带内平坦度；

4、使用传输线，可以实现优秀的匹配特性。

附图说明

图1为现有技术中采用传统方式调整增益平坦度的电路结构示意图；

图2为本实用新型一种宽带射频微波增益平坦化电路结构示意图；

图3为本实用新型的宽带射频微波增益平坦化电路的差分电路图；

图4为本实用新型的宽带射频微波增益平坦化电路的差分等效阻抗电路图；

图5为本实用新型的宽带射频微波增益平坦化电路的可编程差分电路图；

图6为本实用新型的宽带射频微波增益平坦化电路的单端电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

实施例1。

如图2(a)，一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，包括多个射频微波电路模块，在第一射频微波电路模块和第二射频微波电路模块之间串联N个增益平坦化电路模块。

具体地，

第一射频微波电路模块的两个输入端均连接前级模块的两个输出端，第一射频微波电路模块的两个输出端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输入端，

第一增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第二增益平坦化电路模块的两个输入端，第二增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第三增益平坦化电路模块的两个输入端，

依次类推，

第N-2增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N-1增益平坦化电路模块的两个输入端，第N-1增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N增益平坦化电路模块的两个输入端，

第N增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第二射频微波电路模块的两个输入端，第二射频微波电路模块的两个输出端均连接后级模块的两个输入端。

通过射频链路中的多个增益平坦化电路，实现带内增益平坦度的调整。

如图2(b)，一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，包括多个射频微波电路模块，在第一射频微波电路模块之后串联第一增益平坦化电路模块，在第二射频微波电路模块之后串联第二增益平坦化电路模块，以此类推，在第N-1射频微波电路模块之后串联第N-1增益平坦化电路模块，在第N射频微波电路模块之后串联第N增益平坦化电路模块。

具体地，

在第一射频微波电路模块之后串联第一增益平坦化电路模块时，第一射频微波电路模块的两个输入端均连接前级模块的两个输出端，第一射频微波电路模块的两个输出端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输入端，

在第二射频微波电路模块之后串联第二增益平坦化电路模块时，第二射频微波电路模块的两个输入端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输出端，第二射频微波电路模块的两个输出端均连接第二增益平坦化电路模块的两个输入端；

以此类推，

在第N-1射频微波电路模块之后串联第N-1增益平坦化电路模块时，第N-1射频微波电路模块的两个输出端均连接第N-1增益平坦化电路模块的两个输入端，第N-1增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N射频微波电路模块的两个输入端；

在第N射频微波电路模块之后串联第N增益平坦化电路模块时，第N射频微波电路模块的两个输出端均连接第N增益平坦化电路模块的两个输入端，第N增益平坦化电路模块的两个输出端均连接后级模块的两个输入端。

通过射频链路中的多个增益平坦化电路，实现带内增益平坦度的调整。

如图3，单个增益平坦化电路模块采用传输差分信号线方式，包含：第一传输线TL₁、第二传输线TL₂、第三传输线TL₃、第四传输线TL₄、第一电阻R₅、第二电阻R₆、第一电感L₇、第二电感L₈、第一电容C₉和第二电容C₁₀。

第一传输线TL₁的一端连接第一信号输入端RF1P、另一端连接第二传输线TL₂的一端和第一电阻R₅的一端；第二传输线TL₂的另一端连接第一信号输出端RF2P；

第一电阻R₅的另一端连接第一电感L₇的一端，第一电感L₇的另一端连接第一电容C₉的一端，第一电容C₉的另一端与第二电容C₁₀的一端连接于同一个接地点；

第二电容C₁₀的另一端连接第二电感L₈的一端，第二电感L₈的另一端连接第二电阻R₆的一端；

第三传输线TL₃的一端连接第二信号输入端RF1N、另一端连接第四传输线TL₄的一端和第二电阻R₆的另一端；第四传输线TL₄的另一端连接第二信号输出端RF2N。

增益平坦化电路模块采用传输差分信号线方式时，其等效阻抗如图4所示，可见第一传输线TL₁、第二传输线TL₂、第三传输线TL₃、第四传输线TL₄分别等效为传输线阻抗Z₀。

第一电阻R₅、第一电感L₇和第一电容C₉构成第一RLC谐振回路，等效为第一RLC谐振阻抗Z_{RLC_1}；

第二电阻R₆、第二电感L₈和第二电容C₁₀构成第二RLC谐振回路，也等效为第二RLC谐振阻抗Z_{RLC_2}。

第一RLC谐振回路和第二RLC谐振回路实现了对特定频率点的增益进行衰减。

第一RLC谐振阻抗Z_{RLC_1}和第二RLC谐振阻抗Z_{RLC_2}具有相同的谐振阻抗值Z_RLC，满足如下关系式：

式中，

R表示第一电阻R₅和第二电阻R₆的电阻值，

L表示第一电感L₇和第二电感L₈的电感值，

C表示第一电容C₉和第二电容C₁₀的电容值；

因此，增益平坦化电路模块的结构可以归纳为T型衰减结构，其衰减特性由谐振阻抗值Z_RLC决定，满足如下关系式：

当谐振阻抗值Z_RLC最小时，实现对谐振频率f₀所在频率增益的衰减，其中谐振频率f₀满足如下关系式：

通过调节电感值和电容值，可以获取需要衰减的频率段；通过调整电阻值可以调整衰减量，实现调整带内特定谐振频率f₀的增益，实现增益平坦化。

如果需要实现多个频段的增益的调整，只需要对链路中的多个增益平坦化电路设定为不同的谐振频率并调整增益，从而实现宽带内的增益平坦化。

如图5，单个增益平坦化电路模块采用可编程传输差分信号线方式，包括：第一传输线TL₁、第二传输线TL₂、第三传输线TL₃、第四传输线TL₄、第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电感L₇、第二电感L₈、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列。

第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列均包含n个并联支路；第一电阻开关阵列和第二电阻开关阵列中任意一个并联支路包含串联连接的电阻和开关；第一电容开关阵列和第二电容开关阵列中任意一个并联支路包含串联连接的电容和开关。

并联支路的数量根据实际应用需要设定，如图6所示，优选实施例中，n＝3。

在第一电阻开关阵列中，第一并联支路包括串联连接的第一并联电阻R_5a和第一并联开关S_2a、第二并联支路包括串联连接的第二并联电阻R_5b和第二并联开关S_2b、第三并联支路包括串联连接的第三并联电阻R_5c和第三并联开关S_2c。

在第二电阻开关阵列中，第一并联支路包括串联连接的第四并联电阻R_6a和第四并联开关S_4a、第二并联支路包括串联连接的第五并联电阻R_6b和第五并联开关S_4b、第三并联支路包括串联连接的第六并联电阻R_6c和第六并联开关S_4c。

在第一电容开关阵列中，第一并联支路包括串联连接的第一并联电容C_9a和第七并联开关S_1a、第二并联支路包括串联连接的第二并联电容C_9b和第八并联开关S_1b、第三并联支路包括串联连接的第三并联电容C_9c和第九并联开关S_1c。

在第二电容开关阵列中，第一并联支路包括串联连接的第四并联电容C_10a和第十并联开关S_3a、第二并联支路包括串联连接的第五并联电容C_10b和第十一并联开关S_3b、第三并联支路包括串联连接的第六并联电容C₁₀和第十二并联开关S_3c。

通过编译第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列中各并联支路上开关的导通和关断，以选择不同的电阻和电容接入增益平坦化电路中，从而实现不同的衰减量和衰减频率点。

如图6，单个增益平坦化电路模块采用传输单端信号线方式，包含：第一传输线TL₁、第二传输线TL₂、第一电阻R₅、第一电感L₇、第一电容C₉。

第一传输线TL₁的一端连接第一信号输入端RF1P、另一端连接第二传输线TL₂的一端和第一电阻R₅的一端；第二传输线TL₂的另一端连接第一信号输出端RF2P；

第一电阻R₅的另一端连接第一电感L₇的一端，第一电感L₇的另一端连接第一电容C₉的一端，第一电容C₉的另一端接地。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，包括多个射频微波电路模块，其特征在于，

在第一射频微波电路模块和第二射频微波电路模块之间串联N个增益平坦化电路模块。

2.根据权利要求1所述的一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，其特征在于，

第一射频微波电路模块的两个输入端均连接前级模块的两个输出端，第一射频微波电路模块的两个输出端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输入端，

第一增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第二增益平坦化电路模块的两个输入端，第二增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第三增益平坦化电路模块的两个输入端，

依次类推，

第N-2增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N-1增益平坦化电路模块的两个输入端，第N-1增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N增益平坦化电路模块的两个输入端，

第N增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第二射频微波电路模块的两个输入端，第二射频微波电路模块的两个输出端均连接后级模块的两个输入端。

3.一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，包括多个射频微波电路模块，其特征在于，

在第一射频微波电路模块之后串联第一增益平坦化电路模块，在第二射频微波电路模块之后串联第二增益平坦化电路模块，以此类推，在第N-1射频微波电路模块之后串联第N-1增益平坦化电路模块，在第N射频微波电路模块之后串联第N增益平坦化电路模块。

4.根据权利要求3所述的一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，其特征在于，

在第一射频微波电路模块之后串联第一增益平坦化电路模块时，第一射频微波电路模块的两个输入端均连接前级模块的两个输出端，第一射频微波电路模块的两个输出端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输入端，

在第二射频微波电路模块之后串联第二增益平坦化电路模块时，第二射频微波电路模块的两个输入端均连接第一增益平坦化电路模块的两个输出端，第二射频微波电路模块的两个输出端均连接第二增益平坦化电路模块的两个输入端；

以此类推，

在第N-1射频微波电路模块之后串联第N-1增益平坦化电路模块时，第N-1射频微波电路模块的两个输出端均连接第N-1增益平坦化电路模块的两个输入端，第N-1增益平坦化电路模块的两个输出端均连接第N射频微波电路模块的两个输入端；

在第N射频微波电路模块之后串联第N增益平坦化电路模块时，第N射频微波电路模块的两个输出端均连接第N增益平坦化电路模块的两个输入端，第N增益平坦化电路模块的两个输出端均连接后级模块的两个输入端。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，其特征在于，

单个增益平坦化电路模块采用传输差分信号线方式，包含：第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线、第一电阻、第二电阻、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；

第一传输线的一端连接第一信号输入端、另一端连接第二传输线的一端和第一电阻的一端；第二传输线的另一端连接第一信号输出端；

第一电阻的另一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端与第二电容的一端连接于同一个接地点；

第二电容的另一端连接第二电感的一端，第二电感的另一端连接第二电阻的一端；

第三传输线的一端连接第二信号输入端、另一端连接第四传输线的一端和第二电阻的另一端；第四传输线的另一端连接第二信号输出端。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，其特征在于，

单个增益平坦化电路模块采用可编程传输差分信号线方式，包括：第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线、第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电感、第二电感、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列；

第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列均包含多个并联支路；第一电阻开关阵列和第二电阻开关阵列中任意一个并联支路包含串联连接的电阻和开关；第一电容开关阵列和第二电容开关阵列中任意一个并联支路包含串联连接的电容和开关；

编程化控制第一电阻开关阵列、第二电阻开关阵列、第一电容开关阵列和第二电容开关阵列中各并联支路上开关的导通和关断，选择不同的电阻和电容接入增益平坦化电路中。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，其特征在于，

单个增益平坦化电路模块采用传输单端信号线方式，包含：第一传输线、第二传输线、第一电阻、第一电感、第一电容；

第一传输线的一端连接第一信号输入端、另一端连接第二传输线的一端和第一电阻的一端；第二传输线的另一端连接第一信号输出端；

第一电阻的另一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端接地。

8.根据权利要求5所述的一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，其特征在于，

增益平坦化电路模块采用传输差分信号线方式时，第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线分别等效为传输线阻抗；

第一电阻、第一电感和第一电容构成第一RLC谐振回路，等效为第一RLC谐振阻抗；第二电阻、第二电感和第二电容构成第二RLC谐振回路，也等效为第二RLC谐振阻抗；

第一RLC谐振阻抗和第二RLC谐振阻抗具有相同的谐振阻抗值，满足如下关系式：

式中，

R表示第一电阻和第二电阻的电阻值，

L表示第一电感和第二电感的电感值，

C表示第一电容和第二电容的电容值。

9.根据权利要求8所述的一种宽带射频微波增益平坦化的电路结构，其特征在于，

增益平坦化电路模块的结构为T型衰减结构，其衰减特性由谐振阻抗值决定，满足如下关系式：

当谐振阻抗值最小时，实现对谐振频率所在频率增益的衰减，其中谐振频率满足如下关系式：

式中，

f₀表示谐振频率。

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