一种相位温度补偿电路及装置的制作方法

本申请涉及电路领域，具体地涉及一种相位温度补偿电路及装置。

背景技术：

1、时钟同步链路在高速传输电路、相控阵雷达通信电路中得到广泛应用。随着通信系统传输速度增加，时钟速率随之提高，对时钟同步的要求也越来越高，多路时钟链路之间的同步，尤其是高低温情况下如何补偿温度引入的延时变化成为了时钟电路设计的一大挑战。

2、相关技术主要给出了常用的时钟同步链路中温度相位补偿方案，在时钟链路中的驱动级之间加入一个可变电容，在不同温度条件下改变可变电容容值，从而改变级间延迟。这种方案的有三个问题：单一电容调节范围有限，单一电容与电阻最多贡献90°相移；并联电容具有低通特性，时钟速度越高，损耗在电容上能量越多，不同容值电容损耗不同，改变电容容值改变延时的也会影响时钟能量；电容补偿范围小，电容-相位响应不一定有单调特性，曲线不平滑。此外，基于移相器（phase shifter, ps）的相位温补方案，在不同温度下改变移相器的相位，对不同温度下延迟变化进行补偿。然而这个方案也有两个问题：受限于移相器精度，例如时钟通路包含4比特（bits）的移相器，精度只有22.5°，无法满足更高精度要求，需要额外设计高精度移相器并且监测各个时钟通路温度，采得温度之后进行温度码字转换，系统复杂，资源开销大，成本高。

3、本背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。

技术实现思路

1、因此，本发明实施例意图提供一种相位温度补偿电路及装置。

2、在第一方面，本发明实施例提供了一种相位温度补偿电路，包括：

3、输入端，所述输入端为耦合器的输入端；

4、输出端，所述输出端为耦合器的隔离端口；

5、匹配网络，所述匹配网络与耦合器的直通和耦合端连接，用于扩大相位补偿范围；

6、耦合器的直通和耦合端经过所述匹配网络分别连接可变电容。

7、其中，所述电路还包括温度系数电压产生电路，所述温度系数电压产生电路产生温度系数电压控制所述可变电容。

8、其中，所述耦合器包括第一耦合器和第二耦合器+第一可变电容+第二可变电容+第一可调温度系数温度感应电流源+第二可调温度系数温度感应电流源，所述第一耦合器与所述第一可变电容连接的通道为第一通道，所述第二耦合器与所述第二可变电容连接的通道为第二通道，所述第一通道和所述第二通道的控制电压为第一第二温度感应电流源产生的可调温度系数电流乘以电阻。

9、其中，所述第一通道和所述第二通道之间的温度差转换为电流差，所述电流差经过电阻转换为电压差，所述电压差影响所述第一第二可变电容的容值，所述可变电容的容值的变化引起所述第一通道和所述第二通道正交耦合器输入输出的相位差，进行相位温度补偿。

10、其中，耦合器与可变电容间串联有电感。

11、其中，所述第一通道的电压控制所述第一通道的可变电容，所述第一通道和所述第二通道之间的温度差信息转换成为电流差，所述电流差经过电阻转换成电压差，所述电压差影响可变电容容值，所述可变电容容值的变化引起所述第一通道和所述第二通道正交耦合器输入输出的相位差，所述第一通道第二通道温度差值转化成第一通道第二通道电容差值，经过电感影响所述第一第二通道负载阻抗，改变第一第二通道正交耦合器输入输出相位差，从而进行温度相位补偿，所述耦合器的负载端的反射系数是电容与电感串联之后的反射系数。

12、其中，所述第一通道和第二通道的移相相位差计算式为：

13、

14、式中，x1为第一通道的负载阻抗，x2为第二通道的负载阻抗。

15、其中，所述第一通道和所述第二通道的温度系数电压与温度成线性关系，所述可变电容与控制电压成单调关系。

16、在第三方面，本发明实施例提供一种相位温度补偿装置，包括：

17、输入模块，所述输入模块为耦合器的输入端；

18、输出模块，所述输出模块为耦合器的隔离端口；

19、匹配网络模块，所述匹配网络与耦合器的直通和耦合端连接，用于扩大相位补偿范围；耦合器的直通和耦合端经过所述匹配网络分别连接可变电容。

20、本发明实施例中使用的一种相位温度补偿电路中，针对高速时钟同步电路中不同通路温度不同导致的延迟和相位偏移问题，提出了一种高精度、低复杂度、低成本的温度相位补偿方案。本发明基于耦合器进行温度相位补偿，耦合器在一定范围内是全通网络，没有浪费能量。先通过温度系数电流转成温度系数电压，控制可变电容，改变耦合器界面的反射系数，通过耦合器将带有温度信息的电容容值转化成相位差，具有恒定插损，面积小，精度高，成本低的特性，以极小的代价完成温度和相位补偿。

21、本发明实施例的其他可选特征和技术效果一部分在下文描述，一部分可通过阅读本文而明白。

技术特征：

1.一种相位温度补偿电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，所述电路还包括温度系数电压产生电路，所述温度系数电压产生电路产生温度系数电压控制所述可变电容。

3.根据权利要求1所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，所述耦合器包括第一耦合器和第二耦合器+第一可变电容+第二可变电容+第一可调温度系数温度感应电流源+第二可调温度系数温度感应电流源，所述第一耦合器与所述第一可变电容连接的通道为第一通道，所述第二耦合器与所述第二可变电容连接的通道为第二通道，所述第一通道和所述第二通道的控制电压为第一第二温度感应电流源产生的可调温度系数电流乘以电阻。

4.根据权利要求3所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，所述第一通道和所述第二通道之间的温度差转换为电流差，所述电流差经过电阻转换为电压差，所述电压差影响所述第一第二可变电容的容值，所述可变电容容值的变化引起所述第一通道和所述第二通道正交耦合器输入输出的相位差，进行相位温度补偿。

5.根据权利要求3所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，改变所述温度系数感应电流源的温度系数能够获得不同斜率、不同方向的温度补偿效果。

6.根据权利要求3所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，耦合器与可变电容间串联有电感。

7.根据权利要求5所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，所述第一通道的电压控制所述第一通道的可变电容，所述第一通道和所述第二通道之间的温度差信息转换成为电流差，所述电流差经过电阻转换成电压差，所述电压差影响可变电容容值，所述可变电容容值的变化引起所述第一通道和所述第二通道正交耦合器输入输出的相位差，所述第一通道第二通道温度差值转化成第一通道第二通道电容差值，经过电感影响所述第一第二通道负载阻抗，改变第一第二通道正交耦合器输入输出相位差，从而进行温度相位补偿，所述耦合器的负载端的反射系数是电容与电感串联之后的反射系数。

8.根据权利要求3所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，所述第一通道和第二通道的移相相位差计算式为：

9.根据权利要求3所述的一种相位温度补偿电路，其特征在于，所述第一通道和所述第二通道的温度系数电压与温度成线性关系，所述可变电容与控制电压成单调关系。

10.一种相位温度补偿装置，包括：

技术总结
本申请公开一种相位温度补偿电路及装置，包括：输入端，所述输入端为耦合器的输入端；输出端，所述输出端为耦合器的隔离端口；匹配网络，所述匹配网络与耦合器的直通和耦合端连接，用于扩大相位补偿范围；耦合器的直通和耦合端经过所述匹配网络分别连接可变电容。本发明基于耦合器进行温度相位补偿，耦合器在一定范围内是全通网络，没有浪费能量。先通过温度系数电流转成温度系数电压，控制可变电容，改变耦合器界面的反射系数，通过耦合器将带有温度信息的电容容值转化成相位差，具有恒定插损，面积小，精度高，成本低的特性，以极小的代价完成温度和相位补偿。

技术研发人员：林水洋,宋颖,丁博文,林立
受保护的技术使用者：隔空（上海）智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13