一种高均衡量高线性高回损的负斜率均衡器的制作方法

1.本发明实施例涉微波发射技术，尤其涉及一种高均衡量高线性高回损的负斜率均衡器。


背景技术：

2.随着微波器件在军工和民用领域的广泛使用，微波器件的需求表现为集成更宽频段。放大器作为射频前端模块的常驻器件，所能集成的频段也是越来越宽。在宽带放大器的设计中，放大后的信号经常会随着频率而单向变化，导致增益没法在某一频段内保持一致。均衡器可以使全频段内的放大器增益保持一致还可以防止放大器饱和工作。
3.目前的均衡器均衡量较小，为了提高总体均衡量往往会采用级联方式连接多个均衡电路，电路面积较大。


技术实现要素：

4.本发明提供一种高均衡量高线性高回损的负斜率均衡器，以提高有限的电路面积内的信号均衡量，优化信号的线性趋势。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种均衡电路，均衡电路包括：非平衡桥接t型网络、并联谐振单元、串联谐振单元、两个对称线性均衡单元、输入端口和输出端口；所述非平衡桥接t型网络包括串联连接在所述输入端口与所述输出端口之间的第一阻抗模块和第二阻抗模块、耦接在所述第一阻抗模块与所述第二阻抗模块连接处的分路阻抗模块、以及与串联的所述第一阻抗模块和所述第二阻抗模块并联的桥阻抗模块；所述第一阻抗模块的阻抗与所述第二阻抗模块的阻抗之积小于所述分路阻抗模块的阻抗与所述桥阻抗模块的阻抗之积，所述第一阻抗模块的阻抗等于所述第二阻抗模块的阻抗，且所述第一阻抗模块的阻抗和所述第二阻抗模块的阻抗均小于50ω；所述并联谐振单元与所述桥阻抗模块并联；所述串联谐振单元与所述分路阻抗模块串联；一个所述对称线性均衡单元连接于所述输入端口与所述第一阻抗模块之间，另一个所述对称线性均衡单元连接于所述输出端口与所述第二阻抗模块之间。
6.可选地，所述桥阻抗模块包括第一电阻。
7.可选地，所述分路阻抗模块包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一阻抗模块和所述第二阻抗模块的连接处连接，所述第二电阻的另一端与所述串联谐振单元连接。
8.可选地，所述并谐振联单元包括第一电容和第一电感，所述第一电容和第一电感均与所述桥阻抗模块并联。
9.可选地，所述串联谐振单元包括第二电容和第二电感，所述第二电容和第二电感串联于所述分路阻抗模块与参考端之间。
10.可选地，所述对称线性均衡单元包括并联的第三电感和第三电阻。
11.可选地，所述第一电感、所述第二电感和所述第三电感均包括微带线。
12.第二方面，本发明实施例还提供了一种均衡器，均衡器包括第一方面任一所述的均衡电路。
13.本发明实施例提供的均衡电路和均衡器采用非平衡桥接t型网络，非平衡桥接t型网络中的桥阻抗模块与分路阻抗模块的阻抗之积大于第一阻抗模块与第二阻抗模块的阻抗之积，串联谐振单元和并联谐振单元的谐振点均控制在均衡频带之外，方便提高回波性能，实现了对线性趋势和谐振阻抗的优化，在有限的电路面积内提高了均衡量，从而减小了电路面积，优化了信号的线性趋势，使均衡后的信号线性趋势更理想。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的一种均衡电路的结构示意图；图2为本发明实施例提供的另一种均衡电路的结构示意图；图3为本发明实施例提供的又一种均衡电路的结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种待均衡放大信号的增益、均衡量和均衡后放大信号的增益的对比图；图5为现有的一种传统均衡电路的插入损耗和回波损耗的分布示意图；图6为现有的一种传统均衡电路的线性度的分布示意图；图7为本发明实施例提供的一种均衡电路的插入损耗和回波损耗的分布示意图；图8为本发明实施例提供的一种均衡电路的线性度的分布示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
16.为了解决背景技术中提出的问题，本发明实施例提供了一种均衡电路，均衡电路可以设置于射频放大器输出接口，根据放大器输出信号的斜率提供斜率不同的均衡量，均衡电路还可以与检波器连接，均衡检波器自身斜率。图1为本发明实施例提供的一种均衡电路的结构示意图，参照图1，均衡电路100包括：非平衡桥接t型网络101、并联谐振单元102、串联谐振单元103、对称线性均衡单元201、输入端口a和输出端口b；非平衡桥接t型网络101包括串联连接在输入端口a与输出端口b之间的第一阻抗模块104和第二阻抗模块105、耦接在第一阻抗模块104与第二阻抗模块105连接处的分路阻抗模块107、以及与串联的第一阻抗模块104和第二阻抗模块105并联的桥阻抗模块106；第一阻抗模块104的阻抗与第二阻抗模块105的阻抗之积小于分路阻抗模块107的阻抗与桥阻抗模块106的阻抗之积；并联谐振单元102与桥阻抗模块106并联；串联谐振单元103与分路阻抗模块107串联。一个对称均衡单元201连接于输入接口a与第一阻抗模块104之间，另一个对称均衡单元201连接于输出接口b与第二阻抗模块105之间。
17.具体地，非平衡桥接t型网络101可以是电阻网络，可以包括多个阻抗模块，第一阻抗模块104和第二阻抗模块105为非平衡桥接t型网络101的特性阻抗，第一阻抗模块104和第二阻抗模块105的阻抗相等，且第一阻抗模块104和第二阻抗模块105的阻抗均小于50ω。
非平衡桥接t型网络101和其他模块的连接和阻抗设置可以使输入端口a与输出端口b之间的实阻抗无限接近于50ω，回波损耗较好。分路阻抗模块107耦接于第一阻抗模块104和第二阻抗模块105的连接点与参考端d之间,参考端d可以为接地端。桥阻抗模块106与分路阻抗模块107的阻抗之积大于第一阻抗模块104与第二阻抗模块105的阻抗之积，使得非平衡桥接t型网络101不平衡。在设置非平衡桥接t型网络101的基础上，增加串联谐振单元103的阻值，可以增加串联谐振支路的内阻，可以降低谐振q值，扩宽均衡频段，优化边带的线性趋势。并联谐振单元102可以包括并联的电感元件和电容元件，与桥阻抗模块106并联。串联谐振单元103可以包括电感元件和电容元件，电感元件和电容元件串联于参考端d与分路阻抗模块107之间。串联谐振单元103和并联谐振单元102中的电感元件和电容元件组合均使该单元的谐振点控制在均衡频带之外，示例性地，均衡频带为2ghz-18ghz，则串联谐振单元103和并联单元102的谐振点可以设置于20ghz，在小幅度牺牲均衡量的同时方便了对回波性能的调节，优化了线性度趋势。
18.本发明实施例提供的均衡电路采用非平衡桥接t型网络，非平衡桥接t型网络中的桥阻抗模块与分路阻抗模块的阻抗之积大于第一阻抗模块与第二阻抗模块的阻抗之积，串联谐振单元和并联谐振单元的谐振点均控制在均衡频带之外，方便提高回波性能，实现了对线性趋势和谐振阻抗的优化，在有限的电路面积内提高了均衡量，从而减小了电路面积，扩宽了均衡频段，优化边带的线性趋势，使均衡后的信号线性趋势更理想。
19.可选地，图2为本发明实施例提供的另一种均衡电路的结构示意图，在前述实施例的基础上，均衡电路100还包括：两个对称线性均衡单元201，一个对称线性均衡单元201连接于输入端口a与第一阻抗模块104之间，另一个对称线性均衡单元201连接于输出端口b与第二阻抗模块105之间，对称线性均衡单元201用于调节输入端口a和输出端口b的实阻抗，进一步优化中高频段的回波损耗和线性趋势。
20.具体地，第一阻抗模块104和第二阻抗模块105可以为阻值相同的电阻，该电阻的阻值小于50欧姆。对称线性均衡单元201包括并联的第三电感l3和第三电阻r3。第三电阻r3的设置可以使输入端口a与输出端口b之间的实阻抗接近50欧姆，可以实现调节实阻抗的功能。第三电感l3与第三电阻r3并联，可以优化高频的回波损耗并优化线性。
21.进一步，第三电感l3可以设置包括电感器或微带线。电感器是指环绕线圈形式的电感器。考虑到电感器在实际工艺制造中为环绕的线圈，这种电感器非理想电感。一方面线圈的圈与圈之间存在寄生电容，另一方面电荷在电感器线圈中绕着内侧流动，会导致电荷分布不均，电感器线圈还有趋肤效应使电荷集中在表面而不在内部同样也会导致电荷分布不均。这就也会在电感器内产生寄生电容，会与电感谐振。随着电感器感值的增加，线圈绕制数量增加，寄生电容越大，自谐振点越低。相似地，考虑到微带线的自身性质，微带线的感抗随着频率的增加而增加，在接近微带线的自谐振频率时，感抗会逐渐降低，直至频率升至自谐振频率之外，微带线显容性。将第三电感l3设置为微带线，相比理想电感，修改了第三电感l3与第三电阻r3组成的并联支路的虚阻抗变化趋势，可以减小低频损耗。在2ghz-18ghz的均衡频带内，利用电感器的自谐振或微带线的自身性质，第三电阻r3和第三电感l3的并联组合的虚阻抗先增大后减小。在这种修正作用之下，均衡电路100在中间频段的衰减量大幅增加，相对地，在低频段和高频段的衰减量小幅增加，从而实现线性度的优化。
22.可选地，图3为本发明实施例提供的另一种均衡电路的结构示意图，在前述实施例
的基础上，继续参照图3，并联谐振单元102包括第一电容c1和第一电感l1，第一电容c1和第一电感l1均与桥阻抗模块106并联。串联谐振单元103包括第二电容c2和第二电感l2，第二电容c2和第二电感l2串联于分路阻抗模块107与参考端d之间。
23.具体地，第一电容c1的电容值小于第二电容c2的电容值。第一电感l1的电感值大于第二电感l2的电感值。并联谐振单元102中并联于桥阻抗模块106两端的第一电容c1和第一电感l1，采用大电感值和小电容值，提高在谐振点的峰值，可以进一步提升均衡量，但会恶化回波损耗。进而，串联谐振单元103中串联于分路阻抗模块107和参考端之间的第二电容c2和第二电感l2，采用小电感值和大电容值，可以增加均衡电路100的实阻抗，降低虚阻抗，提高了均衡量和线性度，优化了中间频段的回波损耗。并联谐振单元102和串联谐振单元103的设置，可以获得更大的均衡量以及更好的回波损耗。第一电感l1和第二电感l2也可以包括电感器或微带线。采用微带线作为第一电感l1的方式，修改了并联谐振时的虚阻抗变化函数，将微带线的阻抗等效成正弦函数形式，第一电感l1与第一电容c1并联，改变了谐振时的虚阻抗的趋势，使得线性趋势变化更平均，可以进一步优化信号的线性度。
24.可选地，继续参照图3，在前述实施例的基础上，分路阻抗模块107包括第二电阻r2，第二电阻r2的第一端与第一阻抗模块104和第二阻抗模块105的连接处连接，第二电阻r2的另一端与串联谐振单元103连接。桥阻抗模块106包括第一电阻r1。
25.具体地，均衡电路中的第一阻抗模块104的阻抗和第二阻抗模块105的阻抗均等于r0，第一电阻r1的阻值等于k*r0，第二电阻r2的阻值等于r0/k，其中，k为常系数，r0小于50ω。第三电阻r3的阻值等于50-[（k-r0）/（k+2）]-t，其中，t∈(0,1)。k大于1，增大第一电阻r1的阻抗值可以起到扩宽均衡频段，优化边带线性的作用。
[0026]
图4为本发明实施例提供的一种待均衡放大信号的增益、均衡量和均衡后放大信号的增益的对比图，参照图4，曲线x可以体现在均衡前2-18ghz均衡频段内待均衡放大信号的增益与频率的关系。如图4所示，在2-18ghz均衡频段内，待均衡放大信号的增益由12db单调增长至32db。曲线y为本发明实施例提供的均衡电路可以提供的均衡量，可以看出均衡量在2-18ghz均衡频段内的变化趋势与待均衡放大信号的变化趋势相反，故可以将待均衡放大信号的增益均衡至较为平稳的水平。如图4曲线z所示，在2-18ghz均衡频段内均衡后放大信号的最大增益波动量在-1db至1db之间，实现了对待均衡放大信号的增益的有效均衡。
[0027]
图5为现有的一种传统均衡电路的插入损耗和回波损耗的分布示意图，图6为现有的一种传统均衡电路的线性度的分布示意图。经发明人研究，现有技术中的传统均衡电路中的桥接t型网络均为平衡结构，即第一阻抗模块和第二阻抗模块的阻值均等于50ω，且桥接t型网络中的第一阻抗模块的阻抗与第二阻抗模块的阻抗之积等于分路阻抗模块的阻抗与桥阻抗模块的阻抗之积，谐振点设置于20ghz。参照图5和图6，这种传统的均衡电路在均衡量较小（示例性地，常系数k=2）的情况下，插入损耗、回波损耗和线性度均比较优秀。但随着均衡量的增加（k值增加），插入损耗变化较小，但线性度和回波损耗急剧恶化，故传统的均衡电路可引入的均衡量较小。
[0028]
为了解决传统均衡电路出现的问题，本技术提出前述实施例中的均衡电路，此处在前述实施例的基础上进行举例说明。结合图3，示例性地，均衡电路中的第一阻抗模104的阻抗和第二阻抗模块105的阻抗均等于r0，其中，r0=5ω。第一电阻r1的阻值等于k*r0，第二电阻r2的阻值等于r0/k，其中，k为常系数，k=3。第三电阻r3的阻值等于50-[（k-r0）/（k+
2）]-t，其中，t=0.3。第一电容c1的容值等于95ff，第二电容c2的电容值等于499.5ff。第一电感l1为微带线，该微带线的宽长比等于10*1510um，在2ghz附近呈感性，18ghz附近成容性。第二电感l2为微带线，该微带线的宽长比等于10*125um。第三电感l3为微带线，该微带线的宽长比等于10*1550um在2ghz附近呈感性，18ghz附近成容性。
[0029]
图7为本发明实施例提供的一种均衡电路的插入损耗和回波损耗的分布示意图，图8为本发明实施例提供的一种均衡电路的线性度的分布示意图。在均衡电路中的各元件的参数满足上述条件的基础上，本技术中的均衡电路在2-18ghz频段内的插入损耗如图7中曲线w所示，根据曲线w可以确定均衡电路在2g处的插损等于1.395db，均衡电路的最大均衡量等于26.798db。均衡电路在2-18ghz频段内的回波损耗如图7中曲线v所示，根据曲线v可以确定均衡电路的回波损耗小于-15db。均衡电路在2-18ghz频段内的线性度如图8中曲线m所示，结合图7和图8可知，在均衡电路提供的均衡量小于26.798db的情况下，均衡电路的回波损耗会小于-15db，线性度会在-0.75db至0.75db之间，由此可知，与传统的均衡电路相比，本均衡电路的可以在有限电路面积的基础上，提供较高的均衡量和较优的线性度的同时保持较小的回波损耗和插入损耗。
[0030]
本发明实施例还提供了一种均衡器。该均衡器包括前述任意的均衡电路。
[0031]
本发明实施例提供的均衡器和均衡电路均采用非平衡桥接t型网络，且非平衡桥接t型网络中的分路阻抗模块与桥阻抗模块的电阻值之积大于第一阻抗模块和第二阻抗模块的电阻之积，增加了边带的均衡量，此外使第一阻抗模块和第二阻抗模块的阻值均小于50ω，可以提高边带的均衡量。均衡电路还包括两个对称均衡单元，对称均衡单元中的电阻可以调节输入端口和输出端口的实阻抗，并联谐振单元中采用大电感和小电容，串联谐振单元中采用小电感和大电容，可以优化线性和高频信号的回波损耗，本均衡电路可以在有限的电路面积内提供更高的均衡量，优化信号线性度，扩宽均衡频段。
[0032]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。