一种超宽带矢量调制芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种超宽带矢量调制芯片，包括功分器、合成器，及两个衰减器，功分器输入端为该超宽带矢量调制芯片输入端，合成器输出端为该超宽带矢量调制芯片输出端，功分器输出端与两个衰减器输入端相连接，两个衰减器输出端与合成器输入端相连接；功分器该采用威尔金森结构，该合成器采用兰格桥结构；衰减器包括衰减器兰格桥和赝高电子迁移率晶体管，该衰减器兰格桥和赝高电子迁移率晶体管之间设置有衰减器电阻。该超宽带矢量调制芯片工作频率覆盖十四吉赫至二十四吉赫，很大程度上拓宽了其使用带宽。
【专利说明】一种超宽带矢量调制芯片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微波单片集成电路领域，具体涉及一种超宽带矢量调制芯片。
【背景技术】
[0002]在微波电路中常会对信号的幅度、相位进行加权控制。矢量调制芯片是一种新的调制部件，逐渐应用于射频、微波等各种系统中，已成为一种重要器件。
[0003]目前，矢量调制芯片的使用相对带宽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调制芯片的应用，所以亟需一种超宽带矢量调制芯片以解决上述问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超宽带矢量调制芯片，该超宽带矢量调制芯采用相对带宽较宽的器件实现宽带频率，其中功分器采用威尔金森结构，合成器采用兰格桥结构，该超宽带矢量调制芯片在赝高电子迁移率晶体管和兰格桥之间加入适当的电阻，从而降低晶体管寄生参数随频率变化的影响，加大了原有的工作频率，很大程度上拓宽了其使用带宽。
[0005]为达到上述要求，本发明采取的技术方案是:提供一种超宽带矢量调制芯片，包括功分器、合成器，及两个衰减器，功分器输入端为该超宽带矢量调制芯片输入端，合成器输出端为该超宽带矢量调制芯片输出端，功分器输出端与两个衰减器输入端相连接，两个衰减器输出端与合成器输入端相连接；功分器该采用威尔金森结构，该合成器采用兰格桥结构；衰减器包括衰减器兰格桥和赝高电子迁移率晶体管，该衰减器兰格桥和赝高电子迁移率晶体管之间设置有衰减器电阻。
[0006]该超宽带矢量调制芯片在电路设计过程中，从开始就将其定位为可以实现宽带工作频率应用的芯片，在设计各子电路过程中，均考虑频率变化对器件功能的影响，并且采用相对带宽较宽的器件实现宽带频率，其中功分器采用威尔金森结构，合成器采用兰格桥结构，该超宽带矢量调制芯片在赝高电子迁移率晶体管和兰格桥之间加入适当的电阻，从而降低晶体管寄生参数随频率变化的影响，进而实现宽带特性，使该芯片可以覆盖十四吉赫至二十四吉赫频率范围，具有较高的移相衰减精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0008]图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的超宽带矢量调制芯片的电路图。
[0009]图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的超宽带矢量调制芯片的衰减器的结构示意图。
[0010]图3示意性地示出了根据本申请一个实施例的超宽带矢量调制芯片的输出合成信号相位幅度关系图。
[0011]图4示意性地示出了传统的衰减器的电路图。
[0012]图5示意性地示出了赝高电子迁移率晶体管的电路图。
[0013]图6示意性地示出了赝高电子迁移率晶体管的简化电路图。
[0014]其中:1、功分器；2、衰减器；3、合成器；4、赝高电子迁移率晶体管；5、衰减器电阻；
6、衰减器兰格桥。
【具体实施方式】
[0015]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。
[0016]在以下描述中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。
[0017]为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
[0018]根据本申请的一个实施例，提供一种超宽带矢量调制芯片，如图1所示，包括功分器1、合成器3及两个衰减器2，功分器I输入端为超宽带矢量调制芯片输入端，合成器3输出端为超宽带矢量调制芯片输出端，功分器I输出端与两个衰减器2输入端相连接，两个衰减器2输出端与合成器3输入端相连接，该合成器3可以同时实现功率合成和九十度的相位差别，功分器I将信号功分为正交的两路信号，经过两个衰减器2后，合成为输出信号，通过控制两路正交信号的幅度，达到改变输出信号幅度、相位的目的。
[0019]根据本申请的一个实施例，提供一种超宽带矢量调制芯片，如图1所示，功分器I采用威尔金森结构，合成器3采用兰格桥结构；衰减器2包括衰减器兰格桥6和赝高电子迁移率晶体管4，衰减器兰格桥6和赝高电子迁移率晶体管4之间设置有衰减器电阻5 ;该衰减器电阻5可以降低晶体管寄生参数随频率变化的影响，从而实现宽带特性，从而使得矢量调制芯片可以覆盖十四至二十四吉赫频率范围，并且具有较高的移相衰减精度。
[0020]根据本申请的一个实施例，提供一种超宽带矢量调制芯片，如图2所示，衰减器2包括至少两对衰减器兰格桥6和赝高电子迁移率晶体管4。
[0021]根据本申请的一个实施例，如图3所示，矢量调制芯片将信号等分为幅度相等、相位相差九十度的两路正交信号，这两路信号分别进入两路独立的信号衰减通道，可以控制衰减量及幅度的正负值，最后这两路信号经过合成器输出所需要的信号矢量。
[0022]根据本申请的一个实施例，如图3所示，其中I路为信号的同相分量，Q路为正交分量；在矢量平面上，可以生成四个基本的分量，即零度、九十度、一百八十度、二百七十度的相位，通过对于两路正交信号衰减强度的控制，可以使输出的合成信号在三百六十度范围内旋转，以及有一定的衰减控制范围。
[0023]根据本申请的一个实施例，提供一种超宽带矢量调制芯片，其中功分器I和合成器3中的兰格桥结构可以采用单片微波集成电路芯片形式实现宽带的功能。
[0024]图4为传统的衰减结构，该结构由两个单衰减单元组成。包含兰格桥和两个赝高电子迁移率晶体管，赝高电子迁移率晶体管漏极和耦合器直通端连接，另一个和耦合端相连接，栅极接一千欧姆以上电路后由一路电压控制。
[0025]如图4所示，在理想状态下，兰格桥隔离度无穷大，同时可以忽略赝高电子迁移率晶体管引入的寄生参数，输入信号进入耦合器后，分为两路正交信号，分别到达耦合、直通端口。赝高电子迁移率晶体管的栅极电压可以控制沟道通断，从而控制赝高电子迁移率晶体管源、漏之间的阻抗。当处于截止状态时，反射系数为1，当处于导通状态时，反射系数为-1，即引入了一百八十度相移，该单元实现了 -1至I范围内的幅度控制。但在实际工作中，晶体管会引入寄生电容效应，随频率变化阻抗会发射变化，从而限制了工作带宽。
[0026]图5为赝高电子迁移率晶体管小信号模型，在此基础上可以得到图6的简化模型，等效电容大小可以根据C=CgsCgd/ (Cgs+Cgd) +Cds得出，赝高电子迁移率晶体管漏极的阻抗可以根据 Zin=R+jX，R=RS+Rd+ Rds/(I+R2dsC2W2), X=w[Ls+Ld-R2dsC/(1+ R2dsC2W2)]得出。
[0027]对于单衰减单元的兰格桥端口阻抗为Ztl,则单衰减单元的透射系数可以根据
[0028]τ =Zin-Z0/ Zin+Z0得出，从而可以计算出图4中衰减器端口二匹配时，端口一到端口二的正向传输系数S21参数为S21=[ τ (Q)- T(Q’)]，随着频率变化，赝高电子迁移率晶体管、兰格桥的特性都会发生变化，是限制频率拓宽的重要因素。如图2所示，该超宽带矢量调制芯片提出一种新的结构，在兰格桥和赝高电子迁移率晶体管管之间加入合适的电阻，可以降低赝高电子迁移率晶体管寄生参数随频率变化的影响。
[0029]以上所述实施例仅表示本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。因此本实用新型的保护范围应该以所述权利要求为准。
【权利要求】
1.一种超宽带矢量调制芯片，其特征在于:包括功分器(I)、合成器(3)及两个衰减器(2)，所述功分器(I)输入端为超宽带矢量调制芯片输入端，合成器(3)输出端为所述超宽带矢量调制芯片输出端，功分器(I)输出端与两个所述衰减器(2)输入端相连接，两个衰减器(2)输出端与合成器(3)输入端相连接；所述功分器(I)采用威尔金森结构，所述合成器(3)采用兰格桥结构；所述衰减器(2)包括衰减器兰格桥(6)和赝高电子迁移率晶体管(4)，所述衰减器兰格桥(6)和赝高电子迁移率晶体管(4)之间设置有衰减器电阻(5)。
2.根据权利要求1所述的超宽带矢量调制芯片，其特征在于:所述衰减器(2)包括至少两对衰减器兰格桥(6 )和赝高电子迁移率晶体管(4 )。
【文档编号】H03H7/21GK203951449SQ201420355241
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】陈阳, 童伟, 胡柳林, 吕继平, 康婕, 文剑澜, 欧阳耀果, 滑育楠, 杨洲 申请人:成都嘉纳海威科技有限责任公司