WO2020087367A1 - 一种温度补偿电路和相控阵装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种温度补偿电路和相控阵装置，以减少温度变化对信号处理通路中增益的影响。其中，温度补偿电路应用于信号处理通路，温度补偿电路包括温度检测电路、温度转化电路和无源可变衰减器，无源可变衰减器用于串联在信号处理通路中；温度检测电路用于生成温度信号和基准信号，并将温度信号和基准信号输出至温度转换电路，其中，温度信号随信号处理通路的温度单调变化；温度转换电路用于根据温度信号和基准信号生成控制信号；无源可变衰减器用于在控制信号的控制下对信号处理通路所处理的信号的衰减量进行调整。

Description

一种温度补偿电路和相控阵装置 技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种温度补偿电路和相控阵装置。
背景技术
信号处理通路中器件的性能一般随温度的升高而下降，比如，由金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)或者双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)搭建的放大器的增益随着温度的升高而逐渐降低，当信号处理通路工作在高频段时，温度升高对放大器增益的损耗会更加明显，另外，趋肤效应等高频效应会导致信号处理通路中金属损耗随频率升高而增大。由于受到环境温度波动和运行功耗变化的影响，信号处理通路在工作过程中的温度波动范围通常较大，这使得信号处理通路中的增益也存在较大波动，进而影响了信号处理通路的稳定性。
为了减少温度变化对信号处理通路中增益的影响，需要对信号处理通路进行温度补偿，以减少温度对信号处理通路的增益的影响。现有技术多采用模块级的温度补偿方案，比如，采用与温度正相关类型的偏置，或者采用与温度正相关类型的负载，来补偿信号处理通路中增益随温度的变化。
但是，上述两种模块级的补偿方案的温度补偿能力有限，尤其是当信号处理通路工作在微波频段时，温度变化对增益的影响显著，即使同时使用上述两种补偿方案，信号处理通路中温度变化对增益的影响仍然很大。
申请内容
本申请实施例提供了一种温度补偿电路和相控阵装置，以减少温度变化对信号处理通路中增益的影响。
第一方面，本申请提供了一种温度补偿电路，应用于信号处理通路，所述温度补偿电路包括温度检测电路、温度转化电路和无源可变衰减器，所述无源可变衰减器用于串联在所述信号处理通路中；所述温度检测电路用于生成温度信号和基准信号，并将所述温度信号和所述基准信号输出至所述温度转换电路，其中，所述温度信号随所述信号处理通路的温度单调变化；所述温度转换电路用于根据所述温度信号和所述基准信号生成控制信号；所述无源可变衰减器用于在所述控制信号的控制下对所述信号处理通路所处理的信号的衰减量进行调整，有利于减少温度变化对信号处理通路中增益的影响。温度补偿电路为无源电路，几乎不增加信号处理通路的功耗；和有源器件的单向性不同，无源可变衰减器的同一端既可以作为输入端，也可以作为输出端，尤其适合应用在时分双工移动通信系统中，使得时分双工移动通信系统中的信号发射通路和信号接收通路可以共用一个温度补偿电路，有利于降低成本，节约芯片面积。
可选的，结合第一方面，在本申请第一方面的第一种可能的实现方式中，所述无源可变衰减器为分布式衰减结构，所述无源可变衰减器包括并联支路和串联支路；所述温度转换电 路用于将所述控制信号输出至所述无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端。
可选的，结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在本申请第一方面的第二种可能的实现方式中，所述控制信号与所述温度信号线性相关。
可选的，结合第一方面的第二种可能的实现方式，在本申请第一方面的第三种可能的实现方式中，所述温度转换电路包括电压跟随器、运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述电压跟随器的输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的两端分别连接至所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端；所述电压跟随器的输入端用于接收所述温度信号，所述运算放大器的同相输入端用于接收所述基准信号，所述运算放大器的输出端用于输出所述控制信号。
可选的，结合第一方面，在本申请第一方面的第四种可能的实现方式中，所述无源可变衰减器为内嵌开关式衰减器结构，所述无源可变衰减器包括串联支路和并联支路；所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述第二控制信号随温度的变化趋势与所述第一控制信号随温度的变化趋势相反；所述温度转换电路用于将所述第一控制信号输出至所述无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端，将所述第二控制信号输出至所述无源可变衰减器的串联支路的可变电阻电路的控制端。
可选的，结合第一方面的第四种可能的实现方式，在本申请第一方面的第五种可能的实现方式中，所述无源可变衰减器的串联支路包括相位补偿电感，所述相位补偿电感用于维持所述无源可变衰减器在不同衰减量下的相位恒定。
可选的，结合第一方面的第五种可能的实现方式中，在本申请第一方面的第六种可能的实现方式中，所述温度转换电路包括第一温度转换电路和第二温度转换电路，所述第一温度转换电路用于根据所述温度信号和所述基准信号生成所述第一控制信号，所述第一控制信号与所述温度信号线性相关；所述第二温度转换电路用于根据所述温度信号和所述基准信号生成所述第二控制信号，所述第二控制信号与所述温度信号线性相关。
可选的，结合第一方面的第六种可能的实现方式，在本申请第一方面的第七种可能的实现方式中，所述第一温度转换电路包括第一电压跟随器、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述第一电压跟随器的输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的两端分别连接至所述第一运算放大器的反相输入端和输出端；所述第一电压跟随器的输入端用于接收所述温度信号，所述第一运算放大器的同相输入端用于接收所述基准信号，所述第一运算放大器的输出端用于输出所述第一控制信号；所述第二温度转换电路包括第二电压跟随器、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的一端与所述第二电压跟随器的输出端相连，所述第三电阻的另一端与所述第二运算放大器的反相输入端相连，所述第四电阻的两端分别连接至所述第二运算放大器的反相输入端和输出端；所述第二电压跟随器的输入端用于接收所述基准信号，所述第二运算放大器的同相输入端用于接收所述温度信号，所述第二运算放大器的输出端用于输出所述第二控制信号。
可选的，结合第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第七种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面的第八种可能的实现方式中，所述可变电阻电路包括至少两个并联的可变电阻，所述可变电阻的控制端由多路选择器控制，通过所述多路 选择器的控制，将所述控制信号输入至所述可变电阻的控制端，或者，将固定电平输入至所述可变电阻的控制端。通过多路选择器调整无源可变衰减器的衰减能力，能够简化调整温度补偿电路的温度补偿曲线的过程。
可选的，结合第一方面至第一方面的第八种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面的第九种可能的实现方式中，所述温度检测电路包括带隙基准电路，所述帯隙基准电路用于生成所述温度信号和所述基准信号。
可选的，结合第一方面至第一方面的第八种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面的第九种可能的实现方式中，所述温度检测电路包括帯隙基准电路和温度传感器电路，所述帯隙基准电路用于生成所述基准信号，所述温度传感器电路用于生成所述温度信号。
第二方面，本申请提供了一种相控阵装置，包括：多个两个天线阵列单元、第一温度补偿电路和合路通路；每个所述天线阵列单元的一端连接至天线，另一端连接至所述合路通路的第一端，流经任意一个所述天线阵列单元的信号均输入所述合路通路，或者，均由所述合路通路输出；所述第一温度补偿电路串联在所述合路通路中，用于根据所述天线阵列单元的温度和/或合路通路的温度对所述相控阵装置进行温度补偿。仅利用串联在合路通路中的第一温度补偿电路，便可以对合路通路以及各个天线阵列单元进行温度补偿，有利于节约硬件开销，减小相控阵装置的尺寸。
可选的，结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述相控阵装置还包括多个第二温度补偿电路，每个所述第二温度补偿电路都串联在所述天线阵列单元中，所述第二温度补偿电路与所述天线阵列单元一一对应设置，每个所述第二温度补偿电路用于根据与其对应的所述天线阵列单元的温度对与其对应的所述天线阵列单元进行温度补偿。在天线阵列单元中和天线阵列单元的合路通路中均放入温度补偿电路，实现温度补偿电路在相控阵装置中的分布式设置，有利于将温度补偿电路对相控阵装置的线性度和噪声的影响降到最低。
可选的，结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述天线阵列单元中的级间放大器均采用与绝对温度成正比的偏置。
可选的，结合第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路包括温度检测电路、温度转化电路和无源可变衰减器，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器用于串联在对应的所述天线阵列单元中；所述第二温度补偿电路中的温度检测电路用于生成温度信号和基准信号，并将生成的温度信号和基准信号输出至所述第二温度补偿电路中的温度转换电路，其中，所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号随对应的所述天线阵列单元的温度单调变化；所述第二温度补偿电路中的温度转换电路用于根据所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成控制信号；所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器用于在所述第二温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号的控制下对与所述第二温度补偿电路对应的所述天线阵列单元所处理的信号的衰减量进行调整。
可选的，结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器为分布式衰减结构，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器包括并联支路和串联支路；所述第二温度补偿电路中的温度转换电路用 于将所述第二温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号输出至所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端。
可选的，结合第二方面的第三种可能的实现方式或第四种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号与所述温度信号线性相关。
可选的，结合第二方面的第五种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的温度转换电路包括电压跟随器、运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述第二温度补偿电路中的第一电阻的一端与所述第二温度补偿电路中的电压跟随器的输出端相连，所述第二温度补偿电路中的第一电阻的另一端与所述第二温度补偿电路中的运算放大器的反相输入端相连，所述第二温度补偿电路中的第二电阻的两端分别连接至所述第二温度补偿电路中的运算放大器的反相输入端和所述第二温度补偿电路中的运算放大器的输出端；所述第二温度补偿电路中的电压跟随器的输入端用于接收所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第二温度补偿电路中的运算放大器的同相输入端用于接收所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第二温度补偿电路中的运算放大器的输出端用于输出所述第二温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号。
可选的，结合第二方面的第三种可能的实现方式，在本申请第二方面的第七种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器为内嵌开关式衰减器结构，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器包括串联支路和并联支路；所述第二温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述第二温度补偿电路中的第二控制信号随温度的变化趋势与所述第二温度补偿电路中的第一控制信号随温度的变化趋势相反；所述第二温度补偿电路中的温度转换电路用于将所述第一控制信号输出至所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端，将所述第二控制信号输出至所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器的串联支路的可变电阻电路的控制端。
可选的，结合第二方面的第七种可能的实现方式，在本申请第二方面的第八种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器的串联支路包括相位补偿电感，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器的相位补偿电感用于维持所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器在不同衰减量下的相位恒定。
可选的，结合第二方面的第八种可能的实现方式，在本申请第二方面的第九种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的温度转换电路包括第一温度转换电路和第二温度转换电路，所述第二温度补偿电路中的第一温度转换电路用于根据所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成所述第一控制信号，所述第二温度补偿电路中的第一控制信号与所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号线性相关；所述第二温度补偿电路中的第二温度转换电路用于根据所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成所述第二控制信号，所述第二温度补偿电路中的第二控制信号与所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号线性相关。
可选的，结合第二方面的第九种可能的实现方式，在第二方面的第十种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的第一温度转换电路包括第一电压跟随器、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述第二温度补偿电路中的第一电阻的一端与所述第二温度补偿电路 中的第一电压跟随器的输出端相连，所述第二温度补偿电路中的第一电阻的另一端与所述第二温度补偿电路中的第一运算放大器的反相输入端相连，所述第二温度补偿电路中的第二电阻的两端分别连接至所述第二温度补偿电路中的第一运算放大器的反相输入端和输出端；所述第二温度补偿电路中的第一电压跟随器的输入端用于接收所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第二温度补偿电路中的第一运算放大器的同相输入端用于接收所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第二温度补偿电路中的第一运算放大器的输出端用于输出所述第一控制信号；所述第二温度补偿电路中的第二温度转换电路包括第二电压跟随器、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻；所述第二温度补偿电路中的第三电阻的一端与所述第二温度补偿电路中的第二电压跟随器的输出端相连，所述第二温度补偿电路中的第三电阻的另一端与所述第二温度补偿电路中的第二运算放大器的反相输入端相连，所述第二温度补偿电路中的第四电阻的两端分别连接至所述第二温度补偿电路中的第二运算放大器的反相输入端和输出端；所述第二温度补偿电路中的第二电压跟随器的输入端用于接收所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第二温度补偿电路中的第二运算放大器的同相输入端用于接收所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第二温度补偿电路中的第二运算放大器的输出端用于输出所述第二温度补偿电路中的第二控制信号。
可选的，结合第二方面的第四种可能的实现方式至第十种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第二方面的第十一种可能的实现方式中，所述第二温度补偿电路中的可变电阻电路包括至少两个并联的可变电阻，所述第二温度补偿电路中的可变电阻的控制端由多路选择器控制，通过所述第二温度补偿电路中的多路选择器的控制，将所述第二温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号输入至所述第二温度补偿电路中的可变电阻的控制端，或者，将固定电平输入至所述第二温度补偿电路中的可变电阻的控制端。
可选的，结合第二方面至第十一方面中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面的第十二种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路包括温度检测电路、温度转化电路和无源可变衰减器，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器用于串联在所述合路通路中；所述第一温度补偿电路中的温度检测电路用于生成温度信号和基准信号，并将生成的温度信号和基准信号输出至所述第一温度补偿电路中的温度转换电路，其中，所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号随所述天线阵列单元的温度和/或合路通路的温度单调变化；所述第一温度补偿电路中的温度转换电路用于根据所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成控制信号；所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器用于在所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号的控制下对所述相控阵装置所处理的信号的衰减量进行调整。
可选的，结合第二方面的第十二种可能的实现方式，在第二方面的第十三种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器为分布式衰减结构，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器包括并联支路和串联支路；所述第一温度补偿电路中的温度转换电路用于将所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号输出至所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端。
可选的，结合第二方面的第十二种可能的实现方式或第十三种可能的实现方式，在本申 请第二方面的第十四种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号与所述温度信号线性相关。
可选的，结合第二方面的第十四种可能的实现方式，在第二方面的第十五种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的温度转换电路包括电压跟随器、运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述第一温度补偿电路中的第一电阻的一端与所述第一温度补偿电路中的电压跟随器的输出端相连，所述第一温度补偿电路中的第一电阻的另一端与所述第一温度补偿电路中的运算放大器的反相输入端相连，所述第一温度补偿电路中的第二电阻的两端分别连接至所述第一温度补偿电路中的运算放大器的反相输入端和所述第一温度补偿电路中的运算放大器的输出端；所述第一温度补偿电路中的电压跟随器的输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第一温度补偿电路中的运算放大器的同相输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第一温度补偿电路中的运算放大器的输出端用于输出所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号。
可选的，结合第二方面的第十二种可能的实现方式，在第二方面的第十六种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器为内嵌开关式衰减器结构，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器包括串联支路和并联支路；所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述第一温度补偿电路中的第二控制信号随温度的变化趋势与所述第一温度补偿电路中的第一控制信号随温度的变化趋势相反；所述第一温度补偿电路中的温度转换电路用于将所述第一控制信号输出至所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端，将所述第二控制信号输出至所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的串联支路的可变电阻电路的控制端。
可选的，结合第二方面的第十六种可能的实现方式，在本申请第二方面的第十七种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的串联支路包括相位补偿电感，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的相位补偿电感用于维持所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器在不同衰减量下的相位恒定。
可选的，结合第二方面的第十七种可能的实现方式，在第二方面的第十八种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的温度转换电路包括第一温度转换电路和第二温度转换电路，所述第一温度补偿电路中的第一温度转换电路用于根据所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成所述第一控制信号，所述第一温度补偿电路中的第一控制信号与所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号线性相关；所述第一温度补偿电路中的第二温度转换电路用于根据所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成所述第二控制信号，所述第一温度补偿电路中的第二控制信号与所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号线性相关。
可选的，结合第二方面的第十八种可能的实现方式，在第二方面的第十九种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的第一温度转换电路包括第一电压跟随器、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述第一温度补偿电路中的第一电阻的一端与所述第一温度补偿电路中的第一电压跟随器的输出端相连，所述第一温度补偿电路中的第一电阻的另一端与所述第一温度补偿电路中的第一运算放大器的反相输入端相连，所述第一温度补偿电路中的第 二电阻的两端分别连接至所述第一温度补偿电路中的第一运算放大器的反相输入端和输出端；所述第一温度补偿电路中的第一电压跟随器的输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第一温度补偿电路中的第一运算放大器的同相输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第一温度补偿电路中的第一运算放大器的输出端用于输出所述第一控制信号；所述第一温度补偿电路中的第二温度转换电路包括第二电压跟随器、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻；所述第一温度补偿电路中的第三电阻的一端与所述第一温度补偿电路中的第二电压跟随器的输出端相连，所述第一温度补偿电路中的第三电阻的另一端与所述第一温度补偿电路中的第二运算放大器的反相输入端相连，所述第一温度补偿电路中的第四电阻的两端分别连接至所述第一温度补偿电路中的第二运算放大器的反相输入端和输出端；所述第一温度补偿电路中的第二电压跟随器的输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第一温度补偿电路中的第二运算放大器的同相输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第一温度补偿电路中的第二运算放大器的输出端用于输出所述第一温度补偿电路中的第二控制信号。
可选的，结合第二方面的第十三种可能的实现方式至第十九种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第二方面的第二十种可能的实现方式中，所述第一温度补偿电路中的可变电阻电路包括至少两个并联的可变电阻，所述第一温度补偿电路中的可变电阻的控制端由多路选择器控制，通过所述第一温度补偿电路中的多路选择器的控制，将所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号输入至所述第一温度补偿电路中的可变电阻的控制端，或者，将固定电平输入至所述第一温度补偿电路中的可变电阻的控制端。
附图说明
图1为信号处理通路中增益随温度的变化曲线的示意图；
图2为本申请温度补偿电路的一个实施例示意图；
图3为本申请无源可变衰减器的增益随温度的变化曲线的示意图；
图4为本申请温度补偿电路中第一温度转换电路的一个实施例示意图；
图5为本申请第一控制信号随温度的变化曲线的示意图；
图6为本申请温度补偿曲线的示意图；
图7为本申请温度补偿电路中无源可变衰减器的一个实施例示意图；
图8为本申请温度补偿电路中无源可变衰减器的另一个实施例示意图；
图9为本申请温度补偿电路的另一个实施例示意图；
图10为本申请温度补偿电路中无源可变衰减器的另一个实施例示意图；
图11为本申请温度补偿电路中无源可变衰减器的另一个实施例示意图；
图12为本申请温度补偿电路中第二温度转换电路的一个实施例示意图；
图13为为本申请第一控制信号和第二控制信号随温度的变化曲线的示意图；
图14为本申请温度补偿曲线的示意图；
图15为本申请温度补偿电路中无源可变衰减器的另一个实施例示意图；
图16为本申请温度补偿电路的另一个实施例示意图；
图17为本申请温度补偿电路中无源可变衰减器的另一个实施例示意图；
图18为本申请相控阵装置的一个实施例示意图；
图19为本申请相控阵装置的另一个实施例示意图；
图20为本申请相控阵装置的另一个实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。
本申请中出现的术语“和/或”，可以是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请中，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
信号处理通路一般包括多个相互串联的器件，各个器件对流经信号处理通路中的信号进行处理，一般包括对流经信号处理通路中的信号进行放大或衰减。信号处理通路中的器件对信号的增益一般随着温度的升高而逐渐降低，如图1所示，而信号处理通路在工作过程中的环境温度和运行功耗难以避免的存在一些变化，导致信号处理通路在工作过程中的温度波动范围通常较大，这使得信号处理通路的增益也存在较大波动，进而影响着信号处理通路对信号处理的稳定性。尤其当信号处理通路处理微波信号时，温度变化对信号处理通路的增益的影响更加显著。本申请中，示例性的，信号处理通路可以是射频接收通路，或者射频发射通路。本领域技术人员应当知道，在一个射频接收通道中，一般包括串联的低噪声放大器，滤波器，可变增益放大器，混频器等元件，用于将射频信号转换为基带信号，供调制解调器进行处理；相反，射频发射通道则用于将基带信号转换为射频信号，最终通过天线发射出去。
为了减少温度变化对信号处理通路增益的影响，需要对信号处理通路进行温度补偿，现有技术多采用模块级的温度补偿方案，比如，采用与温度正相关类型的偏置，或者采用与温度正相关类型的负载，来补偿信号处理通路中增益随温度的变化。但是，现有的两种模块级的补偿方案的温度补偿能力有限，尤其是当信号处理通路工作在微波频段时，温度变化对增益的影响显著，即使同时使用上述两种补偿方案，信号处理通路中温度变化对增益的影响仍然很大。
为了减少温度变化对信号处理通路中增益的影响，本申请提出一种温度补偿电路，该温度补偿电路可以应用于信号处理通路，温度补偿电路与信号处理通路连接，该温度补偿电路 用于在信号处理通路的温度发生变化时为信号处理通路提供增益变化，以补偿信号处理通路因温度变化所产生的增益变化，以尽量减少温度变化对信号处理通路中增益的影响。这里所说的增益变化不仅用于表示增益变化的量，还用于表示增益变化的趋势。为了方便描述，将温度补偿电路为信号处理通路提供的增益变化称作第一增益变化，将信号处理通路因温度变化所产生的增益变化称作第二增益变化。温度补偿电路提供的第一增益变化补偿信号处理通路产生的第二增益变化表明，第一增益变化与第二增益变化的趋势相反，且第一增益变化的量和第二增益变化的量相当，可以理解的是，第一增益变化的量与第二增益变化的量越接近，那么温度补偿电路对信号处理通路的温度补偿效果越好，在温度发生变化时，信号处理通路的增益表现的越平稳。假设信号处理通路的温度升高，信号处理通路的增益通常减少，产生的第二增益变化为增益减少，此时，温度补偿电路可以为信号处理通路提供增益增加的第二增益变化，减少信号处理通路中的增益变化，甚至维持增益不变。示例性的，当信号处理通路是射频接收通路时，温度补偿电路可以对射频接收通路中所处理的射频信号进行温度补偿，也可以是对射频接收通路转换后的基带信号进行温度补偿。
在实际使用中，信号处理通路中的器件可以集成在一个芯片中，也可以设置在不同的芯片中。
温度补偿电路可以为无源电路，几乎不增加信号处理通路的功耗。下面结合附图，对本申请提供的温度补偿电路的具体实施方式进行描述。
参考图2，温度补偿电路1可以包括温度检测电路11、无源可变衰减器13以及温度转换电路12。温度检测电路11用于生成温度信号和基准信号，温度检测电路11的输出端与温度转换电路12的输入端相连，温度检测电路11可以将温度信号和基准信号输出至温度转换电路12的输入端。温度信号能够用来表征温度的高低，因此，温度信号随信号处理通路的温度单调变化。单调变化是指单调递增或单调递减，若将温度信号看做以温度为自变量的函数，那么，温度信号随温度单调递增是指，随着温度的升高，温度信号逐渐增强，随着温度的降低，温度信号逐渐减弱；温度信号随温度单调递减是指，随着温度的升高，温度信号逐渐减弱，随着温度的降低，温度信号逐渐增强。温度转换电路12用于根据温度信号和基准信号生成控制信号，温度转换电路12的输出端与无源可变衰减器13的控制端相连，可以将控制信号输出至无源可变衰减器13的控制端。衰减器能够对流经的信号进行衰减，或者称作产生负的增益，若衰减器对信号产生的衰减量减少，那么也可以称作对信号的增益增加。无源可变衰减器13用于通过第一端和第二端串联在信号处理通路中，并根据通过其控制端接收到的控制信号调整信号处理通路所处理的信号(即流经无源可变衰减器13的第一端和第二端的信号)的衰减量，以补偿信号处理通路因温度变化所产生的增益变化。和有源器件的单向性不同，无源可变衰减器13的第一端既可以作为输入端，也可以作为输出端，尤其适合应用在时分双工移动通信系统中，使得时分双工移动通信系统中的信号发射通路和信号接收通路可以共用一个温度补偿电路，有利于降低成本，节约芯片面积。在实际应用中，可以根据信号处理通路中增益随温度的变化情况以及无源可变衰减器13的衰减能力来选择在温度补偿电路1中使用一个或多个无源可变衰减器13，图2中以使用两个无源可变衰减器13为例。若温度升高，信号处理通路因温度变化产生的第二增益变化通常为增益减少，信号处理通路中增益随温度的变化曲线可以继续参考图1，此时，无源可变衰减器13可以在控制信号的作用下减少对信 号产生的衰减量，也就是说，无源可变衰减器13为信号处理通路提供的第一增益变化为增益增加，从而对信号处理通路进行温度补偿。无源可变衰减器13的增益随温度的变化曲线可以参考图3，由于无源可变衰减器13的增益随温度的变化可以用于对信号处理通路进行温度补偿，使得信号处理通路在不同温度下的增益趋于平稳，因此，也可以将无源可变衰减器13的增益随温度的变化曲线称作温度补偿曲线。
信号处理通路中一般均包括带隙基准电路，带隙基准电路用于提供与电源和工艺无关、具有确定温度特性的直流电压或电流，确定温度特性包括与温度成正比和与温度无关等特性，最经典的带隙基准电路是通过产生一个与温度成正比的电压与一个与温度成反比的电压，二者温度系数相互抵消，进而产生与温度无关的基准电压。可见，带隙基准电路通常可以提供与温度成正比的信号、与温度成反比的信号以及与温度无关的基准信号。可选的，温度检测电路11可以包括帯隙基准电路，为了减小开销，温度检测电路可以复用信号处理通路中的带隙基准电路，利用帯隙基准电路提供与温度成正比或负比的温度信号和基准信号，为了方便描述，以△Vbe表示温度信号，以Vbg表示基准信号。或者，温度检测电路11可以包括温度传感器电路，温度传感器电路根据检测到的信号处理通路的温度来生成温度信号，由帯隙基准电路提供基准信号。温度信号能够用来表征温度的高低，因此，温度传感器产生的温度信号随信号处理通路的温度单调变化。温度信号与温度成正比为温度信号随温度单调递增的一种特殊情况，温度信号与温度成反比为温度信号随温度递减的一种特殊情况。
温度检测电路11生成温度信号和基准信号之后，可以将温度信号和基准信号输出至温度转换电路12的输入端。温度转换电路12用于根据温度信号和基准信号生成控制信号，之后可以将控制信号输出至无源可变衰减器13的控制端。其中，控制信号与温度信号线性相关，由于温度信号随温度单调变化，因此，控制信号也随温度单调变化。选取合适的控制信号的变化范围，可以在特定的温度范围内实现单调的温度补偿曲线。假设控制信号为电压信号，记为V1，温度检测电路11向温度转换电路12输出的温度信号和基准信号分别为△Vbe和Vbg，那么，V1＝m△Vbe+nVbg。
可选的，参考图4，温度转换电路12可以包括第一输入端、第二输入端、第一电压跟随器1211、第一运算放大器1212、第一电阻R1和第二电阻R2。基准信号经由第一输入端接入第一运算放大器1212的反相输入端；温度信号经由第二输入端、依次通过第一电压跟随器1211和第一电阻R1接入第一运算放大器1212的同相输入端；第一运算放大器1212的同相输入端通过第二电阻R2与第一运算放大器1212的输出端相连；第一运算放大器1212通过其输出端向无源可变衰减器13的控制端输入控制信号V1。假设温度检测电路11向温度转换电路12输出的温度信号和基准信号分别为△Vbe和Vbg。
那么，
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通过设置合适的R1、R2的值，可以得到合适的控制信号的变化曲线，以使得无源可变衰减器13在特定的温度范围内实现单调的温度补偿曲线。当工艺变化造成信号处理通路增益随温度的变化曲线改变时，温度补偿电路1的温度补偿曲线也需要相应调整，对于本申请所提及的温度补偿电路1，可以通过改变控制信号随温度的变化曲线来实现。为了改变控制信号随温度的变化曲线，可以调整R1和R2的比值。为了不增大温度补偿电路1向信号处理通路额外引入的插损，可以保持最高工作温度对应的控制信号不变。当控制信号随温度的变化曲 线如图5中的实线所示时，温度补偿电路1的温度补偿曲线可以参考图6中的实线；当控制信号随温度的变化曲线如图5中的虚线所示时，温度补偿电路1的温度补偿曲线可以参考图6中的虚线。可见，减小控制信号随温度的变化曲线的斜率后，同样的温度范围内，温度补偿电路1的温度补偿曲线的斜率也相应减小。
需要说明的是，为了增加V1的可控变化范围，温度信号ΔVbe和/或基准信号Vbg，可以先经过乘法器电路，之后再输入温度转换电路12。
无源可变衰减器13可以为分布式衰减结构，示例性的，参考图7，为分布式的无源可变衰减器13的一个结构示意图，无源可变衰减器13可以包括一个串联支路和n个并联支路，串联支路包括n+1段传输线TL0～TLn，每个并联支路包括一个可变电阻Rp，n个可变电阻Rp由n+1段传输线TL0～TLn相互隔离，具体的，每两个相邻的传输线之间的节点均连接至一个并联支路的一端，并联支路的另一端接地。串联支路用于串联在信号处理通路中，具体的，假设无源可变衰减器通过第一端和第二端连接至信号处理通路中，对信号处理通路中流经第一端和第二端的信号进行衰减，那么上述串联支路串联在该第一端和第二端之间。其中，可变电阻电路可以为电控可变电阻，一般可以用金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，或者双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)等实现。第一运算放大器1212可以通过其输出端向无源可变衰减器13的并联支路的可变电阻电路Rp的控制端输入控制信号，通过调整控制信号，能够改变可变电阻电路Rp在无源可变衰减器13中的等效电阻，进而改变无源可变衰减器13对信号的衰减量，向信号处理通路提供第一增益变化，以补偿信号处理通路因温度变化所产生的第二增益变化。
基于图7所示的无源可变衰减器13，以包括两路并联支路且并联支路的可变电阻电路为MOSFET的Pi型分布式无源可变衰减器为例，参考图8，为分布式的无源可变衰减器13的另一个结构示意图，MOSFET1和MOSFET2分别通过源极和漏极串联在并联支路中，MOSFET1和MOSFET2的栅极作为无源可变衰减器13的控制端，可以接收温度转换电路12输入的控制信号。
作为一种可能的实现方式，参考图9，本申请提供的温度补偿电路1可以包括帯隙基准电路111、温度转换电路12和无源可变衰减器13。帯隙基准电路提供正温度系数的温度信号△Vbe，将其输出至温度转换电路12的第二输入端，帯隙基准电路还能提供不随温度变化的基准信号Vbg，将其输出至温度转换电路12的第一输入端。第一温度转换电路的具体结构请参考前述对图4的相应描述，此处不再赘述。第一温度转换电路根据△Vbe和Vbg生成控制信号V1，并将V1输出至无源可变衰减器13的控制端。无源可变衰减器的具体结构请参考前述对图8的相应描述，此处不再赘述。
当工艺变化造成信号处理通路增益随温度的变化曲线改变时，温度补偿电路1的温度补偿曲线也需要相应调整，以对信号处理通路进行温度补偿，除了可以通过改变控制信号随温度的变化曲线来完成，还可以通过调整无源可变衰减器13的衰减能力来实现。相同温度下，衰减能力越强，无源可变衰减器13对信号产生的衰减量越大，反之，对信号产生的衰减量越小。示例性的，分布式的无源可变衰减器13中的可变电阻电路可以包括至少两个并联的可变电阻，每个可变电阻的控制端由多路选择器控制，通过多路选择器的控制，要么将温度转换 电路12输出的控制信号输入至可变电阻的控制端，要么将固定电平输入至可变电阻的控制端。通过多路选择器改变连接至温度转换电路12的输出端的可变电阻的数目，可以改变无源可变衰减器13的衰减能力，进而改变温度补偿电路1的温度补偿曲线。作为举例，继续基于图7所示的无源可变衰减器13，以分布式的无源可变衰减器13包括两路并联支路、并联支路的可变电阻电路包括并联的三个MOSFET为例，参考图10，在每个并联支路中，可变电阻电路中的各个MOSFET通过源极和漏极并联在串联支路的节点与地电平之间，MOSFET的栅极作为无源可变衰减器13的控制端，通过多路选择器的控制，要么将温度转换电路12输出的控制信号输入至该控制端，要么将固定电平(固定电平可以为地电平gnd)输入该控制端。当需要减小无源可变衰减器13的衰减能力时，可以减少连接至温度转换电路12输出的控制信号的MOSFET的数目，未接入温度转换电路12输出的控制信号的MOSFET接入固定电平(通常为地电平)；反之，当需要加强无源可变衰减器13的衰减能力时，可以增加连接至温度转换电路12输出的控制信号的MOSFET的数目，未接入温度转换电路12输出的控制信号的MOSFET仍然接入固定电平(通常为地电平)。通过多路选择器调整无源可变衰减器13的衰减能力，能够简化调整温度补偿电路1的温度补偿曲线的过程。
可选的，无源可变衰减器13还可以为内嵌开关式衰减器结构，常见的内嵌开关式衰减器一般有三种类型，分别为Pi型结构、T型结构和桥T型结构，示例性的，以内嵌开关式的无源可变衰减器13为桥T型结构为例，参考图11，为无源可变衰减器13的一个结构示意图，无源可变衰减器13包括：一个并联支路和三个并联于第一端和第二端之间的串联支路，其中第一个串联支路可以包括两个串联的电阻Z0，第二个串联支路包括电阻Rs，第三个串联支路包括可变电阻，一般为MOSFET，为了便于描述，将第三个串联支路中的MOSFET称作MOSFET1，MOSFET1通过源极和漏极串联在第三个串联支路中，串联支路的MOSFET1的栅极作为无源可变衰减器13的第二控制端。并联支路包括相互串联的可变电阻和固定电阻Rp，可变电阻一般为MOSFET，为了便于描述，将并联支路中的MOSFET称作MOSFET2，MOSFET2通过源极和栅极串联在并联支路中，MOSFET2的栅极作为无源可变衰减器13的第一控制端。三个并联于第一端和第二端之间的串联支路用于串联在信号处理通路中，具体的，假设无源可变衰减器通过第一端和第二端串联在信号处理通路中，对信号处理通路中经由第一端和第二端流经三个并联的串联支路的信号进行衰减，那么每个串联支路的两端均分别连接至上述第一端和第二端。并联支路的一端连接至第一个串联支路中两个电阻Z0之间的节点，并联支路的另一端接地。无源可变衰减器13通过第一控制端和第二控制端接收温度转换电路12输入的控制信号。
内嵌开关式的无源可变衰减器13的第一控制端和第二控制端通常由一对反相电压信号控制，当输入第一控制端的控制信号减小时，输入第二控制端的控制信号增大。因此，温度转换电路12需要向内嵌开关式的无源可变衰减器13同时提供一对反相电压信号。为此，温度转换电路12可以包括第一温度转换电路121和第二温度转换电路122，第一温度转换电路121用于根据温度信号和基准信号生成第一控制信号，并将第一控制信号输出至无源可变衰减器13的第一控制端，第二温度转换电路122用于根据温度信号和基准信号生成第二控制信号，并将第二控制信号输出至无源可变衰减器13的第二控制端，其中，第一控制信号和第二控制信号均与温度信号线性相关，并且，第二控制信号随温度的变化趋势与第一控制信号随 温度的变化趋势相反。选取合适的第一控制信号和第二控制信号的变化范围，可以在特定的温度范围内实现单调的温度补偿曲线。假设第一控制信号和第二控制信号均为电压信号，分别记为V1和V2，温度转换电路12可以向第一温度转换电路121和第二温度转换电路122输出温度信号，其中温度信号和基准信号分别为△Vbe和Vbg，那么，V1＝m△Vbe+nVbg，V2＝p△Vbe+qVbg，其中，m×p＜0。
温度转换电路12的具体结构可以参考图12，其中，对第一温度转换电路121的描述可以参考图4对应的相关描述，此处不再赘述。第二温度转换电路122可以包括第三输入端、第四输入端、第二电压跟随器1221、第二运算放大器1222、第三电阻R3和第四电阻R4。温度信号经由第三输入端接入第二运算放大器1222的反相输入端；基准信号经由第四输入端、依次通过第二电压跟随器1221和第三电阻R3接入第二运算放大器1222的同相输入端；第二运算放大器1222的同相输入端通过第四电阻R4与第二运算放大器1222的输出端相连；第二运算放大器1222通过其输出端向无源可变衰减器13的控制端输入第二控制信号V2。
那么，
Figure PCTCN2018113097-appb-000002
通过设置合适的R1、R2、R3和R4的值，可以得到合适的第一控制信号和第二控制信号的变化曲线，以使得无源可变衰减器13在特定的温度范围内实现单调的温度补偿曲线。当工艺变化造成信号处理通路增益随温度的变化曲线改变时，温度补偿电路1的温度补偿曲线也需要相应调整，对于本申请所提及的温度补偿电路1，可以通过改变第一控制信号和第二控制信号随温度的变化曲线来实现。为了改变第一控制信号和第二控制信号随温度的变化曲线，可以调整R1、R2、R3和R4的值。为了不增大温度补偿电路1向信号处理通路额外引入的插损，可以保持最高工作温度对应的第一控制信号和第二控制信号不变。当第一控制信号和第二控制信号随温度的变化曲线如图13中的实线所示时，温度补偿电路1的温度补偿曲线可以参考图14中的实线；当第一控制信号和第二控制信号随温度的变化曲线如图13中的虚线所示时，温度补偿电路1的温度补偿曲线可以参考图14中的虚线。可见，减小第一控制信号和第二控制信号随温度的变化曲线的斜率后，同样的温度范围内，温度补偿电路1的温度补偿曲线的斜率也相应减小。
需要说明的是，为了增加V1和V2的可控变化范围，温度信号ΔVbe和/或基准信号Vbg，可以先经过乘法器电路，之后再输入第一温度转换电路121。
可选的，内嵌开关式的无源可变衰减器13的串联支路还可以包括相位补偿电感Ls，参考图15，内嵌开关式的无源可变衰减器13的第二个串联支路包括相互串联的两个固定电阻Rs/2和一个相位补偿电感Ls，相位补偿电感Ls设置在两个固定电阻Rs/2之间，相位补偿电感Ls用于维持无源可变衰减器13在不同衰减量下的相位恒定。
作为一种可能的实现方式，参考图16，本申请提供的温度补偿电路1可以包括帯隙基准电路111、第一温度转换电路121、第二温度转换电路122和无源可变衰减器13。帯隙基准电路提供正温度系数的温度信号△Vbe，将其输出至第一温度转换电路121的第二输入端和第二温度转换电路122的第三输入端，帯隙基准电路还能提供不随温度变化的基准信号Vbg，将其输出至第一温度转换电路121的第一输入端和第二温度转换电路122的第四输入端。第一温度转换电路121和第二温度转换电路122的具体结构请分别参考前述对图4和图12的相应描述，此处不再赘述。第一温度转换电路121根据△Vbe和Vbg生成第一控制信号V1，并 将V1输出至无源可变衰减器13的第一控制端；第二温度转换电路122根据△Vbe和Vbg生成第二控制信号V2，并将V2输出至无源可变衰减器13的第二控制端。无源可变衰减器通过第一端和第二端串联至信号处理通路中，用于对流经第一端和第二端的信号进行衰减，无源可变衰减器的具体结构请参考前述对图15的相应描述，此处不再赘述。
第一温度转换电路121的第一运算放大器1212通过其输出端向无源可变衰减器13的并联支路的MOSFET2的第一控制端输入第一控制信号；第二温度转换电路122的第二运算放大器1222通过其输出端向无源可变衰减器13的串联支路的MOSFET1的第二控制端输入第二控制信号。通过调整第一控制信号和第二控制信号，能够改变无源可变衰减器13对信号的衰减量，向信号处理通路提供第一增益变化，以补偿信号处理通路因温度变化所产生的第二增益变化。
当工艺变化造成信号处理通路增益随温度的变化曲线改变时，温度补偿电路1的温度补偿曲线也需要跟随调整，以对信号处理通路进行温度补偿，除了可以通过改变第一控制信号和第二控制信号随温度的变化曲线来完成，还可以通过调整无源可变衰减器13的衰减能力来实现。相同温度下，衰减能力越强，无源可变衰减器13对信号产生的衰减量越大，反之，对信号产生的衰减量越小。示例性的，内嵌开关式的无源可变衰减器13中的串联支路的可变电阻电路，和/或并联支路的可变电阻电路，可以包括至少两个并联的可变电阻，每个可变电阻的控制端由多路选择器控制，通过多路选择器的控制，要么将温度转换电路12输出的控制信号输入至可变电阻的控制端，要么将固定电平输入至可变电阻的控制端。通过多路选择器改变连接至温度转换电路12的输出端的可变电阻的数目，可以改变无源可变衰减器13的衰减能力，进而改变温度补偿电路1的温度补偿曲线。作为举例，基于图12所示的无源可变衰减器13，以并联支路的可变电阻电路包括并联的三个MOSFET为例，参考图17，并联支路的各个MOSFET分别通过源极和漏极与Rp串联，其栅极作为无源可变衰减器13的第一控制端，由多路选择器控制，通过多路选择器的控制，要么将第一温度转换电路121输出的第一控制信号输入至该第一控制端，要么将固定电平(固定电平可以为地电平gnd)输入该第一控制端。当需要减小无源可变衰减器13的衰减能力时，可以减少连接至第一温度转换电路121输出的第一控制信号的MOSFET的数目，未接入第一温度转换电路121输出的第一控制信号的MOSFET接入固定电平(通常为地电平)；反之，当需要加强无源可变衰减器13的衰减能力时，可以增加连接至第一温度转换电路121输出的第一控制信号的MOSFET的数目，未接入第一温度转换电路121输出的第一控制信号的MOSFET仍然接入固定电平(通常为地电平)。通过多路选择器调整无源可变衰减器13的衰减能力，能够简化调整温度补偿电路1的温度补偿曲线的过程。
在上述各个实施例中，由于信号处理通路一般包括多个器件，不同器件的温度可能存在差异，在实际应用中，可以用某个器件位置的温度代表信号处理通路的温度，比如，假设信号处理通路中的目标器件的增益受温度明显高于其他器件的增益受温度的影响，那么，可以以目标器件位置的温度代表信号处理通路的温度；或者，也可以分别检测信号处理通路中多个位置的温度，之后以检测到的多个位置的温度的平均值代表信号处理通路的温度。
上面结合附图，对本申请提供的应用于信号处理通路的温度补偿电路的具体实施方式进 行描述。信号处理通路可以工作在微波频段，常见的工作在微波频段的信号处理通路包括微波混频器、微波低噪声放大器、微波开关、相控阵装置和各种宽带电路等。随着无线通信技术的发展，无线通信系统对于天线性能的要求越来越高，相控阵装置由于能够实现天线波束在空间中的电扫描，已经越来越多的应用于无线通信系统中。相控阵装置是能够调整各相控阵单元中信号的相位和/或增益的阵列天线芯片，通过调整输入到相控阵装置的各个相控阵单元的信号相位和/或增益，就可以实现天线波束的自动对准和天线摇晃时的波束自动跟踪。温度变化会引起相控阵装置中信号增益的变化，降低相控阵装置对信号增益控制的准确性，进而降低相控阵装置的波束扫描对准的准确性。
作为一种具体应用，可以将上述温度补偿电路1的任意一种可能的实现方式应用于相控阵装置中，以减少相控阵装置因温度变化所产生的信号增益变化，提高相控阵装置对信号增益控制的准确性，进而提高相控阵装置的波束扫描对准的准确性。作为一种可能的实现方式，参考图18，本申请提供的相控阵装置可以包括：
多个天线阵列单元2、第一温度补偿电路1-1和合路通路4，每个天线阵列单元2的一端连接至天线，另一端连接至合路通路4的一端，并且各个天线阵列单元2均连接至合路通路4的同一端。流经任意一个天线阵列单元2的信号均输入合路通路4，或者，均由合路通路4输出，第一温度补偿电路1-1串联在合路通路4中，用于根据天线阵列单元2的温度对相控阵装置进行温度补偿，或者根据合路通路4的温度对相控阵装置进行温度补偿，或者根据天线阵列单元2和合路通路4的温度对相控阵装置进行温度补偿。由于流经任意一个天线阵列单元2的信号均输入合路通路4，或者，均由合路通路4输出，因此，仅利用串联在合路通路4中的第一温度补偿电路1-1，便可以对合路通路4以及各个天线阵列单元2进行温度补偿，有利于节约硬件开销，减小相控阵装置的尺寸。
由于天线阵列单元2和合路通路4中的温度可能存在差异，在实际应用中，第一温度补偿电路1-1可以根据某个天线阵列单元2的温度或所有天线阵列单元2的平均温度来对相控阵装置进行温度补偿，或者，第一温度补偿电路1-1可以根据合路通路4的温度对相控阵装置进行温度补偿，或者，第一温度补偿电路1-1可以根据天线阵列单元2和合路通路4的平均温度对相控阵装置进行温度补偿，在实际使用中，可以考虑如何最大程度的提高对相控阵装置的温度补偿效果来选择具体的测温位置。
相控阵装置一般还包括功分网络和合路网络，其中功分网络用于实现信号分配，合路网络是将同频段及不同频段的信号进行合路，在信号发射过程中，图18中的虚线框3中的方块网络表示功分网络，在信号接收过程中，图18中的虚线框3中的方块网络表示合路网络，功分网络/合路网络3在各个天线阵列单元2和合路通路4之间交互信号。
每个天线阵列单元2分别连接一个天线，可以发射或接收信号。当天线阵列单元2作为接收通道接收信号时，接收通道一般包括低噪声放大器(low-noise amplifier，LNA)21、可变增益放大器(variable gain amplifier，VGA)23和移相器(phase shifter)22，每个天线阵列单元2将与自身相连的天线上接收到的信号进行放大和相位调整，并将调整后的信号传输给合路网络3，合路网络3将接收到的各个信号进行合路，输入合路通路4中。当天线阵列单元2作为发射通道发射信号时，发射通道一般包括功率放大器(power amplifier，PA)21、VGA23和移相器22，功分网络3将合路通路4中的信号进行分路，并将分路后的各 路信号输出给不同的天线阵列单元2，天线阵列单元2对接收到的信号进行相位调整和放大，调整后的信号由与自身相连的天线发射。图18中，以天线阵列单元2包括LNA/PA21、VGA23和移相器22为例，在实际应用中，天线阵列单元2还可以包括其他元器件。
作为一种可能的实现方式，参考图19，相控阵装置还可以包括多个第二温度补偿电路，每个第二温度补偿电路都串联在天线阵列单元2中，并且第二温度补偿电路与天线阵列单元2一一对应设置，也即是说，每个天线阵列单元2中均串联设置有第二温度补偿电路，每个第二温度补偿电路用于根据与其对应的天线阵列单元2的温度对与其对应的天线阵列单元2进行温度补偿。
温度补偿电路放入合路通路4可以使用较少的器件数量实现对相控阵装置的温度补偿，有利芯片面积的控制；温度补偿电路放入各天线阵列单元2中可以保证各天线阵列单元2在不同温度下的增益一致性。由于温度补偿电路的增益随温度变化很大，在相控阵装置的输入端放入温度补偿电路会影响相控阵装置的噪声系数，在相控阵装置的输出端放入温度补偿电路会影响相控阵装置的线性度。在天线阵列单元2中和天线阵列单元2的合路通路4中均放入温度补偿电路，实现温度补偿电路在相控阵装置中的分布式设置，有利于将温度补偿电路对相控阵装置的线性度和噪声的影响降到最低。
可选的，天线阵列单元2中的放大器可以采用与绝对温度成正比的偏置，以进一步加强对相控阵装置的温度补偿能力。天线阵列单元2通常包括多级放大器，多级放大器中的中间级放大器(或者称作级间放大器)的功耗一般较低，功耗和线性度主要由功率放大器等输出级放大器决定，因此，可选的，天线阵列单元2中的级间放大器(比如图18中的VGA23)采用与绝对温度成正比的偏置，这样能够尽量降低对相控阵装置的功耗波动和系统线性度的影响。
关于本申请相控阵装置中的第一温度补偿电路1-1和第二温度补偿电路的具体描述，可以参考前述对本申请温度补偿电路的各个实现方式的描述。示例性的，假设相控阵装置中的第一温度补偿电路1-1如图2对应的实施例，参考图20，为本申请相控阵装置的另一个实施例的示意图，在图20对应的相控阵装置中，温度补偿电路1通过其内部的无源可变衰减器13串联在相控阵装置中，具体的，无源可变衰减器13通过其第一端和第二端串联在天线阵列单元2的合路通路4中。关于图20对应的相控阵装置，可以结合图18和图2对应的实施例的相关描述进行参考，此处不再赘述。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (23)

  1. 一种温度补偿电路，应用于信号处理通路，其特征在于，所述温度补偿电路包括温度检测电路、温度转化电路和无源可变衰减器，所述无源可变衰减器用于串联在所述信号处理通路中；
    所述温度检测电路用于生成温度信号和基准信号，并将所述温度信号和所述基准信号输出至所述温度转换电路，其中，所述温度信号随所述信号处理通路的温度单调变化；
    所述温度转换电路用于根据所述温度信号和所述基准信号生成控制信号；
    所述无源可变衰减器用于在所述控制信号的控制下对所述信号处理通路所处理的信号的衰减量进行调整。
  2. 根据权利要求1所述的温度补偿电路，其特征在于，所述无源可变衰减器为分布式衰减结构，所述无源可变衰减器包括并联支路和串联支路；
    所述温度转换电路用于将所述控制信号输出至所述无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端。
  3. 根据权利要求1或2所述的温度补偿电路，其特征在于，所述控制信号与所述温度信号线性相关。
  4. 根据权利要求3所述的温度补偿电路，其特征在于，所述温度转换电路包括电压跟随器、运算放大器、第一电阻和第二电阻；
    所述第一电阻的一端与所述电压跟随器的输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的两端分别连接至所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端；
    所述电压跟随器的输入端用于接收所述温度信号，所述运算放大器的同相输入端用于接收所述基准信号，所述运算放大器的输出端用于输出所述控制信号。
  5. 根据权利要求1所述的温度补偿电路，其特征在于，所述无源可变衰减器为内嵌开关式衰减器结构，所述无源可变衰减器包括串联支路和并联支路；
    所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述第二控制信号随温度的变化趋势与所述第一控制信号随温度的变化趋势相反；
    所述温度转换电路用于将所述第一控制信号输出至所述无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端，将所述第二控制信号输出至所述无源可变衰减器的串联支路的可变电阻电路的控制端。
  6. 根据权利要求5所述的温度补偿电路，其特征在于，所述无源可变衰减器的串联支路包括相位补偿电感，所述相位补偿电感用于维持所述无源可变衰减器在不同衰减量下的相位恒定。
  7. 根据权利要求6所述的温度补偿电路，其特征在于，所述温度转换电路包括第一温度转换电路和第二温度转换电路，所述第一温度转换电路用于根据所述温度信号和所述基准信号生成所述第一控制信号，所述第一控制信号与所述温度信号线性相关；
    所述第二温度转换电路用于根据所述温度信号和所述基准信号生成所述第二控制信号，所述第二控制信号与所述温度信号线性相关。
  8. 根据权利要求7所述的温度补偿电路，其特征在于，所述第一温度转换电路包括第一 电压跟随器、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；
    所述第一电阻的一端与所述第一电压跟随器的输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的两端分别连接至所述第一运算放大器的反相输入端和输出端；
    所述第一电压跟随器的输入端用于接收所述温度信号，所述第一运算放大器的同相输入端用于接收所述基准信号，所述第一运算放大器的输出端用于输出所述第一控制信号；
    所述第二温度转换电路包括第二电压跟随器、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻；
    所述第三电阻的一端与所述第二电压跟随器的输出端相连，所述第三电阻的另一端与所述第二运算放大器的反相输入端相连，所述第四电阻的两端分别连接至所述第二运算放大器的反相输入端和输出端；
    所述第二电压跟随器的输入端用于接收所述基准信号，所述第二运算放大器的同相输入端用于接收所述温度信号，所述第二运算放大器的输出端用于输出所述第二控制信号。
  9. 根据权利要求2至8中任一项所述的温度补偿电路，其特征在于，所述可变电阻电路包括至少两个并联的可变电阻，所述可变电阻的控制端由多路选择器控制，通过所述多路选择器的控制，将所述控制信号输入至所述可变电阻的控制端，或者，将固定电平输入至所述可变电阻的控制端。
  10. 根据权利要求1至9中任一项所述的温度补偿电路，其特征在于，所述温度检测电路包括带隙基准电路，所述帯隙基准电路用于生成所述温度信号和所述基准信号。
  11. 根据权利要求1至9中任一项所述的温度补偿电路，其特征在于，所述温度检测电路包括帯隙基准电路和温度传感器电路，所述帯隙基准电路用于生成所述基准信号，所述温度传感器电路用于生成所述温度信号。
  12. 一种相控阵装置，其特征在于，包括：
    多个两个天线阵列单元、第一温度补偿电路和合路通路；
    每个所述天线阵列单元的一端连接至天线，另一端连接至所述合路通路的第一端，流经任意一个所述天线阵列单元的信号均输入所述合路通路，或者，均由所述合路通路输出；
    所述第一温度补偿电路串联在所述合路通路中，用于根据所述天线阵列单元的温度和/或合路通路的温度对所述相控阵装置进行温度补偿。
  13. 根据权利要求12所述的相控阵装置，其特征在于，所述相控阵装置还包括多个第二温度补偿电路，每个所述第二温度补偿电路都串联在所述天线阵列单元中，所述第二温度补偿电路与所述天线阵列单元一一对应设置，每个所述第二温度补偿电路用于根据与其对应的所述天线阵列单元的温度对与其对应的所述天线阵列单元进行温度补偿。
  14. 根据权利要求13所述的相控阵装置，其特征在于，所述第二温度补偿电路包括温度检测电路、温度转化电路和无源可变衰减器，所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器用于串联在对应的所述天线阵列单元中；
    所述第二温度补偿电路中的温度检测电路用于生成温度信号和基准信号，并将生成的温度信号和基准信号输出至所述第二温度补偿电路中的温度转换电路，其中，所述第二温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号随对应的所述天线阵列单元的温度单调变化；
    所述第二温度补偿电路中的温度转换电路用于根据所述第二温度补偿电路中的温度检测 电路生成的温度信号和基准信号生成控制信号；
    所述第二温度补偿电路中的无源可变衰减器用于在所述第二温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号的控制下对与所述第二温度补偿电路对应的所述天线阵列单元所处理的信号的衰减量进行调整。
  15. 根据权利要求12至14中任一项所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度补偿电路包括温度检测电路、温度转化电路和无源可变衰减器，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器用于串联在所述合路通路中；
    所述第一温度补偿电路中的温度检测电路用于生成温度信号和基准信号，并将生成的温度信号和基准信号输出至所述第一温度补偿电路中的温度转换电路，其中，所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号随所述天线阵列单元的温度和/或合路通路的温度单调变化；
    所述第一温度补偿电路中的温度转换电路用于根据所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成控制信号；
    所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器用于在所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号的控制下对所述相控阵装置所处理的信号的衰减量进行调整。
  16. 根据权利要求15所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器为分布式衰减结构，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器包括并联支路和串联支路；
    所述第一温度补偿电路中的温度转换电路用于将所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号输出至所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端。
  17. 根据权利要求15或16所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号与所述温度信号线性相关。
  18. 根据权利要求17所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度补偿电路中的温度转换电路包括电压跟随器、运算放大器、第一电阻和第二电阻；
    所述第一电阻的一端与所述电压跟随器的输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的两端分别连接至所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端；
    所述电压跟随器的输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述运算放大器的同相输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述运算放大器的输出端用于输出所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号。
  19. 根据权利要求15所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器为内嵌开关式衰减器结构，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器包括串联支路和并联支路；
    所述第一温度补偿电路中的温度转换电路生成的控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述第二控制信号随温度的变化趋势与所述第一控制信号随温度的变化趋势相反；
    所述第一温度补偿电路中的温度转换电路用于将所述第一控制信号输出至所述第一温度 补偿电路中的无源可变衰减器的并联支路的可变电阻电路的控制端，将所述第二控制信号输出至所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的串联支路的可变电阻电路的控制端。
  20. 根据权利要求19所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器的串联支路包括相位补偿电感，所述相位补偿电感用于维持所述第一温度补偿电路中的无源可变衰减器在不同衰减量下的相位恒定。
  21. 根据权利要求20所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度补偿电路中的温度转换电路包括第一温度转换电路和第二温度转换电路，所述第一温度转换电路用于根据所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成所述第一控制信号，所述第一控制信号与所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号线性相关；
    所述第二温度转换电路用于根据所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号和基准信号生成所述第二控制信号，所述第二控制信号与所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号线性相关。
  22. 根据权利要求21所述的相控阵装置，其特征在于，所述第一温度转换电路包括第一电压跟随器、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；
    所述第一电阻的一端与所述第一电压跟随器的输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的两端分别连接至所述第一运算放大器的反相输入端和输出端；
    所述第一电压跟随器的输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第一运算放大器的同相输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第一运算放大器的输出端用于输出所述第一控制信号；
    所述第二温度转换电路包括第二电压跟随器、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻；
    所述第三电阻的一端与所述第二电压跟随器的输出端相连，所述第三电阻的另一端与所述第二运算放大器的反相输入端相连，所述第四电阻的两端分别连接至所述第二运算放大器的反相输入端和输出端；
    所述第二电压跟随器的输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的基准信号，所述第二运算放大器的同相输入端用于接收所述第一温度补偿电路中的温度检测电路生成的温度信号，所述第二运算放大器的输出端用于输出所述第二控制信号。
  23. 根据权利要求16至22中任一项所述的相控阵装置，其特征在于，所述可变电阻电路包括至少两个并联的可变电阻，所述可变电阻的控制端由多路选择器控制，通过所述多路选择器的控制，将所述控制信号输入至所述可变电阻的控制端，或者，将固定电平输入至所述可变电阻的控制端。
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