一種超寬帶矢量調(diào)制芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，包括功分器、合成器，及兩個(gè)衰減器，功分器輸入端為該超寬帶矢量調(diào)制芯片輸入端，合成器輸出端為該超寬帶矢量調(diào)制芯片輸出端，功分器輸出端與兩個(gè)衰減器輸入端相連接，兩個(gè)衰減器輸出端與合成器輸入端相連接；功分器該采用威爾金森結(jié)構(gòu)，該合成器采用蘭格橋結(jié)構(gòu)；衰減器包括衰減器蘭格橋和贗高電子遷移率晶體管，該衰減器蘭格橋和贗高電子遷移率晶體管之間設(shè)置有衰減器電阻。該超寬帶矢量調(diào)制芯片工作頻率覆蓋十四吉赫至二十四吉赫，很大程度上拓寬了其使用帶寬。
【專利說明】一種超寬帶矢量調(diào)制芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波單片集成電路領(lǐng)域，具體涉及一種超寬帶矢量調(diào)制芯片。

【背景技術(shù)】
[0002]在微波電路中常會(huì)對(duì)信號(hào)的幅度、相位進(jìn)行加權(quán)控制。矢量調(diào)制芯片是一種新的調(diào)制部件，逐漸應(yīng)用于射頻、微波等各種系統(tǒng)中，已成為一種重要器件。
[0003]目前，矢量調(diào)制芯片的使用相對(duì)帶寬只有百分之十至百分之十五左右，在一定程度上限制了矢量調(diào)制芯片的應(yīng)用，所以亟需一種超寬帶矢量調(diào)制芯片以解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，該超寬帶矢量調(diào)制芯采用相對(duì)帶寬較寬的器件實(shí)現(xiàn)寬帶頻率，其中功分器采用威爾金森結(jié)構(gòu)，合成器采用蘭格橋結(jié)構(gòu)，該超寬帶矢量調(diào)制芯片在贗高電子遷移率晶體管和蘭格橋之間加入適當(dāng)?shù)碾娮?，從而降低晶體管寄生參數(shù)隨頻率變化的影響，加大了原有的工作頻率，很大程度上拓寬了其使用帶寬。
[0005]為達(dá)到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:提供一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，包括功分器、合成器，及兩個(gè)衰減器，功分器輸入端為該超寬帶矢量調(diào)制芯片輸入端，合成器輸出端為該超寬帶矢量調(diào)制芯片輸出端，功分器輸出端與兩個(gè)衰減器輸入端相連接，兩個(gè)衰減器輸出端與合成器輸入端相連接；功分器該采用威爾金森結(jié)構(gòu)，該合成器采用蘭格橋結(jié)構(gòu)；衰減器包括衰減器蘭格橋和贗高電子遷移率晶體管，該衰減器蘭格橋和贗高電子遷移率晶體管之間設(shè)置有衰減器電阻。
[0006]該超寬帶矢量調(diào)制芯片在電路設(shè)計(jì)過程中，從開始就將其定位為可以實(shí)現(xiàn)寬帶工作頻率應(yīng)用的芯片，在設(shè)計(jì)各子電路過程中，均考慮頻率變化對(duì)器件功能的影響，并且采用相對(duì)帶寬較寬的器件實(shí)現(xiàn)寬帶頻率，其中功分器采用威爾金森結(jié)構(gòu)，合成器采用蘭格橋結(jié)構(gòu)，該超寬帶矢量調(diào)制芯片在贗高電子遷移率晶體管和蘭格橋之間加入適當(dāng)?shù)碾娮?，從而降低晶體管寄生參數(shù)隨頻率變化的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)寬帶特性，使該芯片可以覆蓋十四吉赫至二十四吉赫頻率范圍，具有較高的移相衰減精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示相同或相似的部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0008]圖1示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的超寬帶矢量調(diào)制芯片的電路圖。
[0009]圖2示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的超寬帶矢量調(diào)制芯片的衰減器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的超寬帶矢量調(diào)制芯片的輸出合成信號(hào)相位幅度關(guān)系圖。
[0011]圖4示意性地示出了傳統(tǒng)的衰減器的電路圖。
[0012]圖5示意性地示出了贗高電子遷移率晶體管的電路圖。
[0013]圖6示意性地示出了贗高電子遷移率晶體管的簡化電路圖。
[0014]其中:1、功分器；2、衰減器；3、合成器；4、贗高電子遷移率晶體管；5、衰減器電阻；
6、衰減器蘭格橋。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0016]在以下描述中，對(duì)“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的實(shí)施例或示例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度，但并非每個(gè)實(shí)施例或示例都必然包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度。另外，重復(fù)使用短語“根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例”雖然有可能是指代相同實(shí)施例，但并非必然指代相同的實(shí)施例。
[0017]為簡單起見，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。
[0018]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，提供一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，如圖1所示，包括功分器1、合成器3及兩個(gè)衰減器2，功分器I輸入端為超寬帶矢量調(diào)制芯片輸入端，合成器3輸出端為超寬帶矢量調(diào)制芯片輸出端，功分器I輸出端與兩個(gè)衰減器2輸入端相連接，兩個(gè)衰減器2輸出端與合成器3輸入端相連接，該合成器3可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率合成和九十度的相位差別，功分器I將信號(hào)功分為正交的兩路信號(hào)，經(jīng)過兩個(gè)衰減器2后，合成為輸出信號(hào)，通過控制兩路正交信號(hào)的幅度，達(dá)到改變輸出信號(hào)幅度、相位的目的。
[0019]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，提供一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，如圖1所示，功分器I采用威爾金森結(jié)構(gòu)，合成器3采用蘭格橋結(jié)構(gòu)；衰減器2包括衰減器蘭格橋6和贗高電子遷移率晶體管4，衰減器蘭格橋6和贗高電子遷移率晶體管4之間設(shè)置有衰減器電阻5 ;該衰減器電阻5可以降低晶體管寄生參數(shù)隨頻率變化的影響，從而實(shí)現(xiàn)寬帶特性，從而使得矢量調(diào)制芯片可以覆蓋十四至二十四吉赫頻率范圍，并且具有較高的移相衰減精度。
[0020]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，提供一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，如圖2所示，衰減器2包括至少兩對(duì)衰減器蘭格橋6和贗高電子遷移率晶體管4。
[0021]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，矢量調(diào)制芯片將信號(hào)等分為幅度相等、相位相差九十度的兩路正交信號(hào)，這兩路信號(hào)分別進(jìn)入兩路獨(dú)立的信號(hào)衰減通道，可以控制衰減量及幅度的正負(fù)值，最后這兩路信號(hào)經(jīng)過合成器輸出所需要的信號(hào)矢量。
[0022]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，其中I路為信號(hào)的同相分量，Q路為正交分量；在矢量平面上，可以生成四個(gè)基本的分量，即零度、九十度、一百八十度、二百七十度的相位，通過對(duì)于兩路正交信號(hào)衰減強(qiáng)度的控制，可以使輸出的合成信號(hào)在三百六十度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及有一定的衰減控制范圍。
[0023]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，提供一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，其中功分器I和合成器3中的蘭格橋結(jié)構(gòu)可以采用單片微波集成電路芯片形式實(shí)現(xiàn)寬帶的功能。
[0024]圖4為傳統(tǒng)的衰減結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由兩個(gè)單衰減單元組成。包含蘭格橋和兩個(gè)贗高電子遷移率晶體管，贗高電子遷移率晶體管漏極和耦合器直通端連接，另一個(gè)和耦合端相連接，柵極接一千歐姆以上電路后由一路電壓控制。
[0025]如圖4所示，在理想狀態(tài)下，蘭格橋隔離度無窮大，同時(shí)可以忽略贗高電子遷移率晶體管引入的寄生參數(shù)，輸入信號(hào)進(jìn)入耦合器后，分為兩路正交信號(hào)，分別到達(dá)耦合、直通端口。贗高電子遷移率晶體管的柵極電壓可以控制溝道通斷，從而控制贗高電子遷移率晶體管源、漏之間的阻抗。當(dāng)處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，反射系數(shù)為1，當(dāng)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，反射系數(shù)為-1，即引入了一百八十度相移，該單元實(shí)現(xiàn)了 -1至I范圍內(nèi)的幅度控制。但在實(shí)際工作中，晶體管會(huì)引入寄生電容效應(yīng)，隨頻率變化阻抗會(huì)發(fā)射變化，從而限制了工作帶寬。
[0026]圖5為贗高電子遷移率晶體管小信號(hào)模型，在此基礎(chǔ)上可以得到圖6的簡化模型，等效電容大小可以根據(jù)C=CgsCgd/ (Cgs+Cgd) +Cds得出，贗高電子遷移率晶體管漏極的阻抗可以根據(jù) Zin=R+jX，R=RS+Rd+ Rds/(I+R2dsC2W2), X=w[Ls+Ld-R2dsC/(1+ R2dsC2W2)]得出。
[0027]對(duì)于單衰減單元的蘭格橋端口阻抗為Ztl,則單衰減單元的透射系數(shù)可以根據(jù)
[0028]τ =Zin-Z0/ Zin+Z0得出，從而可以計(jì)算出圖4中衰減器端口二匹配時(shí)，端口一到端口二的正向傳輸系數(shù)S21參數(shù)為S21=[ τ (Q)- T(Q’)]，隨著頻率變化，贗高電子遷移率晶體管、蘭格橋的特性都會(huì)發(fā)生變化，是限制頻率拓寬的重要因素。如圖2所示，該超寬帶矢量調(diào)制芯片提出一種新的結(jié)構(gòu)，在蘭格橋和贗高電子遷移率晶體管管之間加入合適的電阻，可以降低贗高電子遷移率晶體管寄生參數(shù)隨頻率變化的影響。
[0029]以上所述實(shí)施例僅表示本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能理解為對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以所述權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種超寬帶矢量調(diào)制芯片，其特征在于:包括功分器(I)、合成器(3)及兩個(gè)衰減器(2)，所述功分器(I)輸入端為超寬帶矢量調(diào)制芯片輸入端，合成器(3)輸出端為所述超寬帶矢量調(diào)制芯片輸出端，功分器(I)輸出端與兩個(gè)所述衰減器(2)輸入端相連接，兩個(gè)衰減器(2)輸出端與合成器(3)輸入端相連接；所述功分器(I)采用威爾金森結(jié)構(gòu)，所述合成器(3)采用蘭格橋結(jié)構(gòu)；所述衰減器(2)包括衰減器蘭格橋(6)和贗高電子遷移率晶體管(4)，所述衰減器蘭格橋(6)和贗高電子遷移率晶體管(4)之間設(shè)置有衰減器電阻(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶矢量調(diào)制芯片，其特征在于:所述衰減器(2)包括至少兩對(duì)衰減器蘭格橋(6 )和贗高電子遷移率晶體管(4 )。
【文檔編號(hào)】H03H7/21GK203951449SQ201420355241
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】陳陽, 童偉, 胡柳林, 呂繼平, 康婕, 文劍瀾, 歐陽耀果, 滑育楠, 楊洲 申請(qǐng)人:成都嘉納海威科技有限責(zé)任公司