一种矢量相加移相器象限切换电路制造技术

本实用新型专利技术提出了一种矢量相加移相器象限切换电路，在不同的象限区间之间进行移相变化时产生单调性变化趋势不同的增益调节电压与相应同步变化的极性选择信号，使得信号相位可以由单一电压单方向控制在多个象限区间之间自动连续变化。矢量相加移相器象限切换电路包括增益调节电压产生电路与极性选择信号产生电路；增益调节电压产生电路包含由四个差分放大器和一个输出级电路组成，输入为控制电压VC，输出为增益调节电压VM；极性选择信号产生电路由两个窗口比较器组成，输入为控制电压VC，输出为极性选择信号SI、

【技术实现步骤摘要】
一种矢量相加移相器象限切换电路
本技术涉及通信设备及测量设备中所使用的信号处理移相电路。技术背景矢量相加移相原理如图1所示。图中I+与Q+是两个正极性的单位正交矢量，I-与Q-是两个负极性的单位正交矢量。假设正交矢量I+和Q+可以表示为cos(θ)与sin(θ)，I+和Q+分别乘以相应的控制系数A与B并且相加可以得到输出信号y：在A,B满足的条件下改变A、B值的大小，则输出信号可以保持幅值不变，而相角随(B/A)的比值而改变。这样可以通过两个正交信号的幅值改变实现输出信号移相。这样可以实现90°范围内的移相。当移相范围超过90°时，即在跨象限移相时，I支路或Q支路的正交基矢量的极性需要进行切换，在相位增加或减小时其所需的控制系数的变化规律也不同。如从第一象限移相到第二象限时，I支路正交基矢量由正极性单位矢量I+变化为负极性单位矢量I-。在第一象限，随着相位增加，I支路控制系数系数A单调减，而Q支路控制系数B单调增；而在第二象限，随着相位增加，I支路控制系数A单调增，而Q支路控制B单调减。表1表示了不同象限的I、Q支路基矢量的极性和相应的控制系数随相移增加的变化规律。表1不同象限之间的I、Q支路基矢量极性与控制系数2016年第一期《微电子学》苏州科技大学田学农等人发表的“一种低增益波动模拟矢量相加移相器的设计”一文描述了如图2所示的模拟矢量相加移相器。图2电路主要包络两个模块，即I/Q网络与矢量求和网络。其中I/Q网络的实现为图3所示的多项滤波器，矢量求和网络的实现如图4所示。图3所示的多项滤波网络的输出的两路正交信号，即以VI+与VI-为输出端子的I支路信号和以VQ+和VQ-为输出端子的Q支路信号。I支路信号与Q支路信号被连接到矢量相加电路的差分输入端作为基矢量信号，如图4所示。通过极性选择信号SI,、SQ、可以实现对于输入信号极性的选择，这样也决定了输出信号相位的象限范围，这里的SI与为逻辑非关系，即SI＝1时或SI＝0时SQ与之间也是类似的逻辑非关系。假设SI＝1，SQ＝1时I支路基矢量与Q支路基矢量极性都为正，输出相位在第一象限范围内，则要产生在第二象限的输出相位需要I支路基矢量极性为负，Q支路基矢量为正，即需要SI＝0，SQ＝1。图4左边部分为增益控制电路，随着增益调节电压VM变化可以实现电流IA在II与IQ之间的不同分配比例变化，进而控制矢量相加电路中I支路与Q支路差分电路的跨导以实现矢量合成过程中输出信号相位角的变化。在90°移相范围内，这个增益控制电路可以简单的利用增益调节电压的单向变化实现对于输出信号相位的自动连续调节。在跨象限移相时，相位增加时增益调节电压VM的单调性变化趋势在不同象限会有不同。假设相位在第一象限变化时，可以通过单调增大VM使得相位增大；则当相位变化到第二象限时，为了使得相位增加，增益调节电压VM需要单调减小。即在不同象限增益调节电压相对于相位变化的变化趋势不同。由以上可以看出，图2方案同一象限范围内移相时，可以通过改变增益调节电压VM实现连续自动移相；而当跨象限移相时，则需要改变极性选择信号的值以实现不同极性的基矢量信号输入，也需要改变增益调节电压随相位变化的变化趋势。但是图2方案没有说明跨象限移相时如何产生所需的极性选择信号与增益调节电压，这样的方案只能手动控制实现原理性验证，不能实现单一电压控制360°全相位连续自动移相。本专利技术在图2方案基础上提出了一种象限切换电路，可以在跨象限移相时根据控制信号的变化产生不同象限的极性选择信号，也可以产生在不同的象限中单调性变化趋势不同的增益调节电压，实现单一电压单方向控制360°全相位连续自动移相。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于矢量相加移相器的象限切换电路，可以在跨象限移相时根据控制信号的变化产生不同象限的极性选择信号，也可以产生在不同的象限中单调性变化趋势不同的增益调节电压，实现单一电压单方向控制360°全相位连续自动移相。本专利技术所提出的象限切换电路包括增益调节电压产生电路与极性选择信号产生电路；增益调节电压产生电路输入为控制电压VC，输出为增益调节电压VM；极性选择信号产生电路输入为控制电压VC，输出为极性选择信号SI、SQ，SI与为逻辑非关系，与SQ为逻辑非关系。进一步，所述增益调节电压产生电路的第一差分对的第一支路为MOS管M0A的源极与电阻R0A连接的支路，第一差分对的第二支路为MOS管M0B的源极与电阻R0B连接的支路，MOS管M0C的漏极与电阻R0A和R0B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M0C的源极接地，MOS管M0A的栅极与参考电压Vref0连接，MOS管M0B的栅极与控制电压VC连接，MOS管M0C的栅极与偏置电压VS连接。所述增益调节电压产生电路第二差分对的第三支路为MOS管M1A的源极与电阻R1A连接的支路，第二差分对的第四支路为MOS管M1B的源极与电阻R1B连接的支路，MOS管M1C的漏极与电阻R1A和R1B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M1C的源极接地，MOS管M1B的栅极与参考电压Vref1连接，MOS管M1A的栅极与控制电压VC连接，MOS管M1C的栅极与偏置电压VS连接。所述增益调节电压产生电路第三差分对的第五支路为MOS管M2A的源极与电阻R2A连接的支路，第三差分对的第六支路为MOS管M2B的源极与电阻R2B连接的支路，MOS管M2C的漏极与电阻R2A和R2B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M2C的源极接地，MOS管M2A的栅极与参考电压Vref2连接，MOS管M2B的栅极与控制电压VC连接，MOS管M2C的栅极与偏置电压VS连接。所述增益调节电压产生电路第四差分对的第七支路为MOS管M3A的源极与电阻R3A连接的支路，第四差分对的第八支路为MOS管M3B的源极与电阻R3B连接的支路，MOS管M3C的漏极与电阻R3A和R3B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M3C的源极接地，MOS管M3B的栅极与参考电压Vref3连接，MOS管M3A的栅极与控制电压VC连接，MOS管M3C的栅极与偏置电压VS连接。晶体管M4与M5的栅极与漏极短接并且与电源连接作为有源负载，M4的源极与M0A、M1A、M2A、M3A的漏极连接，M5的源极与M0B、M1B、M2B、M3B的漏极连接；MOS管M6的栅极接偏置电压VB，源极接地，漏极与电阻RL连接，M4的源极与电阻RL连接，M4的源极电压作为所输出的增益调节电压VM。MOS管M0C、M1C、M2C、M3C工作在饱和状态时的漏极电流相等。进一步，参考电压Vref0＜Vref1＜Vref2＜Vref3，并且满足如下关系：Vref1-Vref0＝Vref2-Vref1＝Vref3-Vref2＝2ΔVinM；其中ISSM为M0C、M1C、M2C与M3C工作在饱和状态时的漏极电流。进一步，极性选择信号产生电路的第一窗口比较器的第一支路有比较器C1与二极管D1，第一窗口比较器的第二支路有比较器C2与二极管D2，比较器C1的反相输入端与参考电压UDM连接，比较器C2的同相输入端与参考电压UBM连接，比较器C1的同相输入端与C2的反相输入端连接并且连接到控制电压VC；比较器C1的输出端与二极管D1的正极连接，比较器C2的输出端与二极管D2的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矢量相加移相器象限切换电路，其特征是：矢量相加移相器象限切换电路包括增益调节电压产生电路与极性选择信号产生电路；增益调节电压产生电路输入为控制电压VC，输出为增益调节电压VM；极性选择信号产生电路输入为控制电压VC，输出为极性选择信号SI、

【技术特征摘要】
1.一种矢量相加移相器象限切换电路，其特征是：矢量相加移相器象限切换电路包括增益调节电压产生电路与极性选择信号产生电路；增益调节电压产生电路输入为控制电压VC，输出为增益调节电压VM；极性选择信号产生电路输入为控制电压VC，输出为极性选择信号SI、SQ，SI与为逻辑非关系，与SQ为逻辑非关系。2.根据权利要求1所述的矢量相加移相器象限切换电路，其特征是：所述增益调节电压产生电路的第一差分对的第一支路为MOS管M0A的源极与电阻R0A连接的支路，第一差分对的第二支路为MOS管M0B的源极与电阻R0B连接的支路，MOS管M0C的漏极与电阻R0A和R0B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M0C的源极接地，MOS管M0A的栅极与参考电压Vref0连接，MOS管M0B的栅极与控制电压VC连接，MOS管M0C的栅极与偏置电压VS连接；所述增益调节电压产生电路第二差分对的第三支路为MOS管M1A的源极与电阻R1A连接的支路，第二差分对的第四支路为MOS管M1B的源极与电阻R1B连接的支路，MOS管M1C的漏极与电阻R1A和R1B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M1C的源极接地，MOS管M1B的栅极与参考电压Vref1连接，MOS管M1A的栅极与控制电压VC连接，MOS管M1C的栅极与偏置电压VS连接；所述增益调节电压产生电路第三差分对的第五支路为MOS管M2A的源极与电阻R2A连接的支路，第三差分对的第六支路为MOS管M2B的源极与电阻R2B连接的支路，MOS管M2C的漏极与电阻R2A和R2B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M2C的源极接地，MOS管M2A的栅极与参考电压Vref2连接，MOS管M2B的栅极与控制电压VC连接，MOS管M2C的栅极与偏置电压VS连接；所述增益调节电压产生电路第四差分对的第七支路为MOS管M3A的源极与电阻R3A连接的支路，第四差分对的第八支路为MOS管M3B的源极与电阻R3B连接的支路，MOS管M3C的漏极与电阻R3A和R3B的公共端连接作为尾电流源，MOS管M3C的源极接地，MOS管M3B的栅极与参考电压Vref3连接，MOS管M3A的栅极与控制电压VC连接，MOS管M3C的栅极与偏置电压VS连接；晶体管M4与M5的栅极与漏极短接并且与电源连接作为有源负载，M4的源极与M0A、M1A、M2A、M3A的漏极连接，M5的源极与M0B、M1B、M2B、M3B的漏极连接；MOS管M6的栅极接偏置电压VB，源极接地，漏极与电阻RL连接，M4的源极与电阻RL连接，M4的源极电压作为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雅儒，田学农，
申请(专利权)人：平湖市奥特模星电子有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33