一种温度补偿型移相器制造技术

本发明专利技术涉及一种温度补偿型移相器，包括温度检测单元，移相单元和可调器件单元，其中移相器单元输入端口连接射频输入端口，移相单元输入/输出端口连接可调器件单元输出/输入端口，移相单元输出端连接射频输出端口；温度检测单元输入端口连接电压/电流源信号输入端口，温度检测单元输出端口连接可调器件单元输入端口，温度检测单元输出控制信号，可调器件单元改变对射频信号的处理并反馈至移相器单元，移相单元综合处理射频输入信号和可调器件单元反馈信号后，输出射频信号。优点：1）对整个移相器的温度特性进行补偿，实现从‑55至125℃甚至更宽温度范围内的稳定移相特性。2）可单片集成，亦可采用分立器件搭建，应用灵活，成本较低。

A temperature compensated phase shifter

The invention relates to a temperature compensated phase shifter, which comprises a temperature detecting unit, a phase shifting unit and an adjustable device unit. The input port of the phase shifter unit is connected with a radio frequency input port, the input/output port of the phase shifting unit is connected with an adjustable device unit output/input port, and the output port of the phase shifting unit is connected with a radio frequency output port. The input port of the degree detecting unit is connected with the input port of the voltage/current source signal, the output port of the temperature detecting unit is connected with the input port of the adjustable device unit, the temperature detecting unit outputs the control signal, the adjustable device unit changes the processing of the radio frequency signal and feeds back to the phase shifter unit, and the phase shifting unit synthetically processes the radio frequency input signal. And the adjustable device unit outputs the RF signal after feedback signal. Advantages: 1) Compensation for the temperature characteristics of the whole phase shifter to achieve stable phase shifting characteristics from 55 to 8206 2) it can be monolithically integrated, and can also be constructed by discrete devices, with flexible application and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种温度补偿型移相器
本专利技术是一种温度补偿型移相器，属于集成电路

技术介绍
从60年代第一部相控阵雷达研究成功以来,相控阵天线已经广泛应用于雷达、对抗、通讯、敌我识别和探测等领域,目前各功能雷达均已采用相控阵技术，因为只有相控阵天线才能使单个雷达同时具有全固态、电扫描、多目标、多功能、作用距离大、作用时间短等各种战术要求所需要的优良性能。同时随着5G通信的到来，相控阵技术作为其关键技术，其使用将越来越广泛。移相器作为相控阵天线的核心器件，其性能对整个系统起着决定性作用，因此对移相器性能优化的研究具有广阔的市场前景和应用价值。同时，雷达应用环境温度变化剧烈，本专利技术可以有效解决温度变化对移相器性能的影响，提高雷达在温度跨度较大环境下工作时的精度。传统的移相器电路结构如图1（a）所示，该电路由晶体管M1、M2、M3，电感L1、L2、L3组成。晶体管M1、M2、M3均工作在开关模式，Ven为高和低时的等效电路分别如图1（b）和图1（c）所示，图中Coff2和Coff3分别为晶体管M2和M3关态下的等效电容，通过两种工作模式的差别，实现信号的移相功能。传统的移相器电路结构具有以下缺点：1）传统的移相器由无源器件构成，晶体管工作在开关模式，温度对性能影响较大时，无法对温度影响进行补偿，不适合在高精以及温度范围变化较大的情况下应用。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种温度补偿型移相器，其目的是为克服传统移相器电路中存在的当晶体管工作在开关模式，温度对性能影响较大时，无法对温度影响进行补偿，不适合在高精以及温度范围变化较大的情况下应用不足的缺陷，提供一种移相性能在工作温度跨度较大时保持恒定的温度补偿型移相器。本专利技术的技术解决方案：一种温度补偿型移相器，包括温度检测单元，移相单元和可调器件单元，其中移相器单元的输入端连接至射频输入端口，移相单元的输入/输出端口（a）连接至可调器件单元的输出/输入端口（b），移相单元的输出端连接射频输出端口；温度检测单元输入端口连接电压/电流源信号输入端口，温度检测单元的输出端口连接可调器件单元的输入端口（c），温度检测单元根据工作温度通过输出端口输出控制信号至可调器件单元，可调器件单元根据温度检测单元输出的控制信号，调整自身参数，改变对射频信号的处理，并通过输出/输入端口反馈至移相器单元，移相单元综合处理射频输入信号和可调器件单元反馈信号后，输出射频信号至射频输出端口。本专利技术的有益效果：1）利用温度检测单元输出与温度相关的控制电压，该电压控制可调器件单元的特性，从而对整个移相器的温度特性进行补偿，可以实现从-55至125℃甚至更宽温度范围内的稳定移相特性。2）可采用RFCMOS、GaN，GaAs、BiCMOS、SOI等多种工艺实现，可单片集成，亦可采用分立器件搭建，应用灵活，成本较低。附图说明附图1是传统的移相器电路原理图。附图2是温度补偿型移相器电路方框图。附图3是温度补偿型移相器电路原理图。附图4是采用传统电路和温度补偿型电路实现的45°移相器温度性能比较图。图中M1、M2、M3、M4、P1和P2是晶体管、R1、R2、R3和R4是电阻、L1、L2和L3是电感、VC1是压控电容、C1是隔直电容、D1是二极管、VDD是电源端、Ven、Venf是控制信号端口、RFin是射频输入端口、RFou是射频输出端口、Iref是电流源信号输入端口、Vref是电压源信号输入端口，coff1、coff2、coff3是晶体管M1、M2和M3的关态等效电容。具体实施方式一种温度补偿型移相器，包括温度检测单元，移相单元和可调器件单元，其中移相器单元的输入端连接至射频输入端口，移相单元的输入/输出端口（a）连接至可调器件单元的输出/输入端口（b），移相单元的输出端连接射频输出端口；温度检测单元输入端口连接电压/电流源信号输入端口，温度检测单元的输出端口连接可调器件单元的输入端口（c），温度检测单元根据工作温度通过输出端口输出控制信号至可调器件单元，可调器件单元根据温度检测单元输出的控制信号，调整自身参数，改变对射频信号的处理，并通过输出/输入端口反馈至移相器单元，移相单元综合处理射频输入信号和可调器件单元反馈信号后，输出射频信号至射频输出端口。移相单元包括三个晶体管：M1晶体管、M2晶体管和M3晶体管，三个电阻：R1电阻、R2电阻和R3电阻，以及三个电感：L1电感、L2电感和L3电感；其中M1晶体管的栅极和R1电阻的A端连接，M1晶体管的源极和L1电感的A端连接同时连接射频输入端口，M1晶体管的漏极与L2电感的A端连接同时连接至输出端口，R1电阻的B端连接至控制信号Ven，L1电感的B端与L2电感的B端相连，同时与M2晶体管的漏极相连；M2晶体管的栅极与R2电阻的A端相连，M2晶体管的源极与M3晶体管的漏极相连，同时与L3电感的A端、可调器件单元输出/输入端口（b）相连，R2电阻的B端与控制信号Ven相连；M3晶体管的栅极与R3电阻的A端相连，M3晶体管的源极接地；R3电阻的B端与控制电压Venf相连；电感L3的B端接地。移相单元中的M1晶体管、M2晶体管和M3晶体管为NMOS管。可调器件单元包括一个VC1压控电容和C1隔直电容；VC1压控电容的A端与C1隔直电容的A端相连，同时连到可调器件单元的输入端口（c），VC1压控电容的B端接地；C1隔直电容的B端与可调器件单元的输出/输入端口（b）相连。所述的温度检测单元包括三个晶体管：M4晶体管、P1晶体管和P2晶体管，R4电阻和D1二极管；P1晶体管源极与VDD电源端相连，P1晶体管的栅极与P2晶体管的栅极以及P1晶体管的漏极相连，P1晶体管的漏极还与M4晶体管的漏极相连；P2晶体管的源极与VDD电源端相连，P2晶体管的漏极与R4电阻的A端相连，同时与可调器件单元的输入端口（c）相连；R4电阻的B端与地相连；M4晶体管的栅极与D1二极管的正极相连，M4晶体管的源极与地相连；D1二极管的负极接地。所述的温度检测单元中M4晶体管为NMOS管，P1晶体管和P2晶体管为PMOS管。其工作方法为：所述的Ven控制信号端口和Venf控制信号端口输出的信号是一对反相控制信号，M1晶体管、M2晶体管、M3晶体管工作在开关模式，M4晶体管为电流源，P1晶体管、P2晶体管工作在电流镜模式，当Ven控制信号端口为低电平时，M1晶体管、M2晶体管关闭，M3晶体管导通，电路工作参考状态；当Ven控制信号端口为高电平时，M1晶体管、M2晶体管打开，M3晶体管关闭（等效成关态电容Coff3），此时Coff3、L3电感和VC1压控电容组成并联谐振电路，VC1压控电容将谐振电路的温度特性调整为所需值，来补偿整个移相器的温度变化，使移相器从-55至125℃甚至更宽温度范围内的移相特性恒定。下面结合附图对本专利技术技术方案进一步说明如图2所示，一种温度补偿型移相器，其结构包括温度检测单元，移相单元和可调器件单元，其中移相器单元的输入端连接至射频输入端口，移相单元端口a连接至可调器件单元的端口b，移相单元的输出端连接射频输出端口；温度检测单元输入端口连接电压/电流源信号输入端口，温度检测单元的输出端口连接至可调器件单元的输入端口c，温度检测单元根据工作温度通过输出端口输出控制信号至可调器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度补偿型移相器，其特征是包括温度检测单元，移相单元和可调器件单元，其中移相器单元的输入端口连接至射频输入端口，移相单元的输入/输出端口（a）连接至可调器件单元的输出/输入端口（b），移相单元的输出端连接射频输出端口；温度检测单元输入端口连接电压/电流源信号输入端口，温度检测单元的输出端口连接可调器件单元的输入端口（c），温度检测单元根据工作温度通过输出端口输出控制信号至可调器件单元，可调器件单元根据温度检测单元输出的控制信号，调整自身参数，改变对射频信号的处理，并通过输出/输入端口反馈至移相器单元，移相单元综合处理射频输入信号和可调器件单元反馈信号后，输出射频信号至射频输出端口。

【技术特征摘要】
1.一种温度补偿型移相器，其特征是包括温度检测单元，移相单元和可调器件单元，其中移相器单元的输入端口连接至射频输入端口，移相单元的输入/输出端口（a）连接至可调器件单元的输出/输入端口（b），移相单元的输出端连接射频输出端口；温度检测单元输入端口连接电压/电流源信号输入端口，温度检测单元的输出端口连接可调器件单元的输入端口（c），温度检测单元根据工作温度通过输出端口输出控制信号至可调器件单元，可调器件单元根据温度检测单元输出的控制信号，调整自身参数，改变对射频信号的处理，并通过输出/输入端口反馈至移相器单元，移相单元综合处理射频输入信号和可调器件单元反馈信号后，输出射频信号至射频输出端口。2.根据权利要求1所述的一种温度补偿型移相器，其特征是所述的移相单元包括三个晶体管：M1晶体管、M2晶体管和M3晶体管，三个电阻：R1电阻、R2电阻和R3电阻，以及三个电感：L1电感、L2电感和L3电感；其中M1晶体管的栅极和R1电阻的A端连接，M1晶体管的源极和L1电感的A端连接同时连接射频输入端口，M1晶体管的漏极与L2电感的A端连接同时连接至输出端口，R1电阻的B端连接至Ven控制信号端，L1电感的B端与L2电感的B端相连，同时与M2晶体管的漏极相连；M2晶体管的栅极与R2电阻的A端相连，M2晶体管的源极与M3晶体管的漏极相连，同时与L3电感的A端、可调器件单元输出/输入端口（b）相连，R2电阻的B端与B控制信号端相连；M3晶体管的栅极与R3电阻的A端相连，M3晶体管的源极接地；R3电阻的B端与Venf控制电压端相连；L3电感的B端接地。3.根据权利要求2所述的一种温度补偿型移相器，其特征是所述的移相单元中的M1晶体管、M2晶体管和M3晶体管为NMOS管。4.根据权利要求1所述的一种温度补偿型移相器，其特征是所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，
申请(专利权)人：南京国博电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32