毫米波4合1多功能发射芯片的制作方法

本实用新型涉及一种毫米波集成电路，具体的说，是涉及一种四通道带有移相、衰减功能的毫米波4合1多功能发射芯片。

背景技术：

微波/毫米波电路从20实际40年代的波导独立体电路，到20世纪60年代的平面混合集成电路，再到20世纪70年代的单片电路、多芯片模块混合集成电路，逐步演变成21世纪集成多种单片功能的多功能模块，系统进一步朝小型化、芯片化方向发展。高度集成的多功能芯片是电子技术和系统小型化发展的必然趋势，小型化、多功能、高集成度的微波/毫米波电路在国民经济建设和国防建设中必将发挥越来越重要的作用。

然而，现有的微波/毫米波集成电路尚未将多通道的发射、移相、衰减以及数字控制功能集成在同一芯片电路中。

现有专利如专利申请号为CN200710177851.3，申请日为2007.11.21，名称为“一个毫米波小型化多通道收发组件装置及其相位补偿方法”的发明专利，其技术方案为：本发明提供一个毫米波小型化多通道收发组件装置及其相位补偿方法，收发组件装置包括发射支路、接收支路、开关、功分电路和金属盒体，属于雷达组件技术领域。收发组件装置是以MMIC(毫米波单片集成电路)技术为基础的毫米波全平面集成电路实现的，并且收发组件内部没有有源相移器件。通道间相位补偿方法是利用收发组件内起级联作用的微带线加载高介电常数的介质。通过选取不同的加载介质可以实现0-360度范围内的相位误差补偿，并且不影响幅度一致性。

上述对比文件中收发组件装置是由多个芯片和电路搭建而成，存在尺寸大、集成度低的问题；对比文件中收发组件装置中的相位补偿功能仅是对相位误差进行一次性补偿，补偿后并没有移相的功能，对比文件中收发组件装置中的相位补偿功能必须通过测试、计算、调试等步骤的反复迭代才能将相位误差调整准确，存在调试速度慢、调试步骤繁琐、相位补偿范围受实际空间限制等缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，现在特别提出毫米波4合1多功能发射芯片，将4路放大、移相以及数字控制、温度补偿和电源控制功能全部集成在一片芯片电路中，解决相控阵雷达的小型化集成问题。

本实用新型技术方案如下：

毫米波4合1多功能发射芯片，其特征在于：包括射频部分、控制部分和电源部分，所述射频部分包含四路独立的射频发射通道一、射频发射通道二、射频发射通道三、射频发射通道四、驱动放大器电路和一分四功分器电路，每一个通道都包含功率放大器电路和六位移相器电路；所述控制部分包括数字控制电路；所述电源部分包括电源控制电路和温度检测电路。

所述驱动放大器电路连接到一分四功分器电路的公共端口；一分四功分器电路的四个分端口都连接到六位移相器电路；六位移相器电路后面连接到功率放大器；数字控制电路与每个六位移相器电路和电源控制电路连接；电源控制电路连接到驱动放大器电路和功率放大器电路的电源偏置端口；温度检测电路连接到电源控制电路。

四个通道的公共射频端口通过一分四功分器电路合成一路作为芯片的公共射频端口。

所述温度检测电路与电源控制电路之间具有反馈电路，温度检测电路将通过反馈电路控制电源控制电路用以调整放大器的偏置状态，达到温度补偿的作用。

每一个放大器、移相器的工作状态都被数字控制电路控制。

所述数字控制电路采用SPI通讯协议与芯片外部进行通讯。

四个射频接口分布在芯片左右两侧，射频公共输入端口在底部，控制及电源接口在顶部。

采用上述技术方案产生的有益效果：

1、本申请将多种功能全集成在同一个芯片中，集成度高、体积小、成本低、全数字化控制、使用简单。本申请将相控阵体系中常用的多种功能全部集成在一款芯片中，由一颗芯片代替以往的多颗芯片，从而大幅度减小体积和降低成本，同时实现全数字化控制。

2、与对比文件相比，本申请的单芯片集成尺寸小、集成度高，且移相功能是可以通过数字控制随时对相位进行改变；本申请的相位补偿功能无需通过测试、计算、调试等步骤的反复迭代才能将相位误差调整准确，所以调试速度快、调试步骤简化、相位补偿范围不受实际空间限制等优点。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路架构及功能描述图。

附图中：射频部分1，控制部分2，电源部分3，射频发射通道一4，射频发射通道二5，射频发射通道三6，射频发射通道四7，一分四功分器电路8，驱动放大器电路9，功率放大器电路10，六位移相器电路11，射频公共输入端口12。

具体实施方式

实施例1

毫米波4合1多功能发射芯片包括射频部分1、控制部分2和电源部分3，所述射频部分1包含四路独立的射频发射通道一4、射频发射通道二5、射频发射通道三6、射频发射通道四7、驱动放大器电路9和一分四功分器电路8，每一个通道都包含功率放大器电路10和六位移相器电路11；所述控制部分2包括数字控制电路；所述电源部分3包括电源控制电路、温度检测电路。本申请将多种功能全集成在同一个芯片中，集成度高、体积小、成本低、全数字化控制、使用简单。本申请将相控阵体系中常用的多种功能全部集成在一款芯片中，由一颗芯片代替以往的多颗芯片，从而大幅度减小体积和降低成本，同时实现全数字化控制。

实施例2

毫米波4合1多功能发射芯片包括射频部分1、控制部分2和电源部分3，所述射频部分1包含四路独立的射频发射通道一4、射频发射通道二5、射频发射通道三6、射频发射通道四7、驱动放大器电路9和一分四功分器电路8，每一个通道都包含功率放大器电路10和六位移相器电路11；所述控制部分2包括数字控制电路；所述电源部分3包括电源控制电路、温度检测电路。

所述驱动放大器电路9连接到一分四功分器电路8的公共端口；一分四功分器电路8的四个分端口都连接到六位移相器电路11；六位移相器电路11后面连接到功率放大器；数字控制电路与每个六位移相器电路11和电源控制电路连接；电源控制电路连接到驱动放大器电路9和功率放大器电路10的电源偏置端口；温度检测电路连接到电源控制电路。

四个通道的公共射频端口通过一分四功分器电路8合成一路作为芯片的公共射频端口。

所述温度检测电路与电源控制电路之间具有反馈电路，温度检测电路将通过反馈电路控制电源控制电路用以调整放大器的偏置状态，达到温度补偿的作用。

每一个放大器、移相器的工作状态都被数字控制电路控制。

所述数字控制电路采用SPI通讯协议与芯片外部进行通讯。

本申请将多种功能全集成在同一个芯片中，集成度高、体积小、成本低、全数字化控制、使用简单。本申请将相控阵体系中常用的多种功能全部集成在一款芯片中，由一颗芯片代替以往的多颗芯片，从而大幅度减小体积和降低成本，同时实现全数字化控制。

与对比文件相比，本申请的单芯片集成尺寸小、集成度高，且移相功能是可以通过数字控制随时对相位进行改变；本申请的相位补偿功能无需通过测试、计算、调试等步骤的反复迭代才能将相位误差调整准确，所以调试速度快、调试步骤简化、相位补偿范围不受实际空间限制等优点。

实施例3

在实施例1和实施例2的基础上，下面结合附图详细说明本实用新型的毫米波4合1多功能发射芯片。

如图1所示，本实用新型提出了一种毫米波4合1多功能发射芯片，芯片主要由数字控制电路、4个通道的射频通道电路、电源控制电路、驱动放大器电路9、一分四功分器电路85部分组成。所述芯片中的射频通道电路的四个通道采用同样的设计实现，每个射频通道电路中都包含：功率放大器电路10和六位移相器电路11。所述芯片中的电源控制电路包含放大器偏置电路、温度补偿电路和DC变换电路。

如图1所示，本实用新型提出的毫米波4合1多功能发射芯片中的数字控制电路与芯片中的每一个放大器电路、移相器电路以及电源控制电路相连，并可控制每一个放大器电路、移相器电路以及电源控制电路的工作状态。

如图1所示，本芯片中的驱动放大器的输入端口作为芯片的公共射频输入接口，由驱动放大器将射频信号放大后进入一分四功分器电路8，一分四功分器电路8实现公共射频端射频信号到四个射频端的射频功率四等分功能，将射频信号传输给四个射频通道。

如图1所示，本实用新型提出的毫米波4合1多功能发射芯片工作时，射频信号从一分四功分器电路8的公共端口进入，功分器将射频信号分成四路后由四个分端口将射频信号输入到四个射频通道中，经过移相器电路、功率放大器之后，从每个射频通道的发射端口输出。

如图2所示，本实用新型提出的毫米波4合1多功能发射芯片中的射频部分1主要完成射频信号的放大和移相功能；电源部分3完成各个通道的通断电、温度补偿和DC变换功能；控制部分2对射频部分1和电源部分3的工作状态进行控制，完成对移相工作状态的切换的控制以及控制数据的缓存功能。

本实用新型提出的毫米波4合1多功能发射芯片的对外接口布局如下：四个射频接口分布在芯片左右两侧，射频公共输入端口12在底部，控制及电源接口在顶部。