一种6-18GHz的幅相控制多功能芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种6‑18GHz多功能芯片，包括第一单刀双掷开关、数控衰减器、第一驱动放大器、数控移相器、第二驱动放大器、第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关、接收输入端、发射输出端和收发公共端；其中数控衰减器、第一驱动放大器、数控移相器和第二驱动放大器顺次级联，数控衰减器连接第一单刀双掷开关的公共触点，第二驱动放大器连接第二单刀双掷开关的公共触点；第一单刀双掷开关的第一触点连接接收输入端，第二触点连接第三单刀双掷开关的第二触点；第二单刀双掷开关的第二触连接同发射输出端，第一触点连接第三单刀双掷开关的第一触点；第三单刀双掷开关的公共触点连接收发公共端。本实用新型专利技术具有集成度高、装配简单、一致性好的优点。

A 6-18ghz multi-function chip for amplitude and phase control

【技术实现步骤摘要】
一种6-18GHz的幅相控制多功能芯片
本技术属于微波毫米波幅相控制芯片
，特别是一种6-18GHz的幅相控制多功能芯片。
技术介绍
随着有源相控阵雷达在电子侦查以及电子对抗中的广泛应用，收发(T/R)组件作为相控阵技术的核心部分，决定了整个相控阵系统是否达标。典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器，改变天线孔径上的相位分布，来实现波束在空间扫描，由于该工作机制，幅相控制是T/R组件的重要组成部分。传统的T/R组件中仍采用独立的数控移相器和数控衰减器来实现幅相控制功能，这种方法一方面装配较为复杂，另一方面额外的装配不利于数控移相器和数控衰减器的一致性，直接影响了整个T/R组件的性能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种同时集成数控移相、数控衰减、放大以及收发切换功能的6-18GHz的幅相控制多功能芯片，从而减轻T/R组件批产时的装配工作量，提高芯片的可靠性和一致性。实现本技术的目的的技术方案为：一种6-18GHz的幅相控制多功能芯片，包括第一单刀双掷开关、数控衰减器、第一驱动放大器、数控移相器、第二驱动放大器、第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关、接收输入端、发射输出端和收发公共端；所述接收输入端与第一单刀双掷开关的第一触点连接，第一单刀双掷开关的公共触点与数控衰减器的输入端连接；数控衰减器的输出端与第一驱动放大器的输入端连接，第一驱动放大器的输出端与数控移相器的输入端连接；数控移相器的输出端与第二驱动放大器的输入端连接，第二驱动放大器的输出端与第二单刀双掷开关的公共触点连接；第二单刀双掷开关的第二触点与发射输出端连接，第二单刀双掷开关的第一触点与第三单刀双掷开关的第一触点连接；第三单刀双掷开关的公共触点与收发公共端连接，第三单刀双掷开关的第二触点与第一单刀双掷开关的第二触点连接。进一步地，所述第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第三单刀双掷开关结构相同，均采用4个N沟道MOSFET进行串并级联，实现对信号的通断控制，具体为：第一MOSFET的漏极与第二MOSFET的漏极连接且该连接点为公共触点，第一MOSFET的源极一方面连接第二触点、另一方面连接第三MOSFET的漏极，第三MOSFET的源极接地；第二MOSFET的源极一方面连接第一触点、另一方面连接第四MOSFET的漏极，第四MOSFET的源极接地；第一MOSFET、第四MOSFET的栅极电压为Vg1，第二MOSFET、第三MOSFET的栅极电压为Vg2，Vg1和Vg2是互为反相的控制电平，Vg1为高电平，Vg2为低电平时，第二触点打开；相反地，Vg1为低电平，Vg2为高电平时，第一触点打开。进一步地，所述数控衰减器采用开关电阻法，有6位数控衰减位，分别是0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB和16dB；其中0.5dB和1dB采用T型衰减结构，2dB、4dB和8dB采用π型衰减结构，16dB采用两个π型衰减结构串联实现。进一步地，所述第一驱动放大器和第二驱动放大器采用相同结构，均采用两级放大器级联，第一级放大器采用最佳噪声匹配，并在源端引入串联电感，使得噪声匹配和输入驻波匹配接近；第二级放大器采用LRC并联负反馈结构；在选取直流工作点时，第一级放大器工作点选在饱和电流的30％，第二级放大器工作点选在饱和电流的50％。进一步地，所述数控移相器采用高低通滤波器型拓扑结构，有6位移相位，分别是5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°和180°，从而实现5.625°-360°的移相范围，其中5.625°，11.25和22.5°采用并联电感型结构，其它的移相位采用π/T混合型高低通结构。进一步地，所述T型衰减结构的电路具体为：第五MOSFET的漏极连接信号链路，源极通过电阻连接到地，栅极连接控制电平Q1；当Q1为高电平时，信号链路并联电阻到地，工作在衰减状态，当Q1为低电平时，信号链路同电阻R断开，工作在直通状态。进一步地，所述π型衰减结构电路具体为：第六MOSFET的漏极连接π输出端、源极连接π输入端；第七MOSFET的漏极连接第一电阻的一端、源极接地；第八MOSFET的漏极连接第三电阻的一端、源极接地；第二电阻的一端连接第一电阻的另一端以及π输入端，第二电阻的另一端连接第三电阻的另一端以及π的输出端，其中，第二电阻同第三电阻的阻值相等；第六MOSFET的栅极控制电平为Q2，第七MOSFET和第八MOSFET的栅极电压为其中Q2和反相；当Q2为高电平时，为低电平，第六MOSFET导通，第七MOSFET和第八MOSFET关断，π输入端和π输出端直接连通，工作在直通状态；当Q2为低电平时，为高电平，第六MOSFET关断，第七MOSFET和第八MOSFET导通，第一电阻R1和第三电阻R3连接到地，同第二电阻R2组成π型衰减网络，工作在衰减状态。进一步地，所述第一驱动放大器和第二驱动放大器采用相同结构，具体电路如下：第一pHEMT管的源极串联第四电阻和第十电感到地、漏极作为第一pHEMT管的输出端、栅极作为电路输入端；第二pHEMT管的源极接地、漏极串联第十一电感到电路输出端，电路输出端并联第十一电容到地，另一方面电路输出端串联第十二电感、第五电阻以及第十二电容到第二pHEMT管的栅极，作为第二pHEMT管的输入端；第一pHEMT管和第二pHEMT管的级联，通过第一pHEMT管的输出端和第二pHEMT管的输入端之间串联第十三电感，以及并联第十三电容到地实现。进一步地，所述并联电感型结构，具体为：第九MOSFET的漏极和源极同第七电感并联，漏极连接电路输入端，源极连接电路输出端，栅极连接控制电平Q3；当Q3为高电平时，第九MOSFET导通，输入端和输出端直接连接，工作在直通状态；当Q3为低电平时，第九MOSFET关断，输入端串联第七电感至输出端，形成低通网络，工作在相位滞后状态。进一步地，所述π/T混合型高低通结构，具体为：在电路输入端，第十MOSFET的源极接地，漏极同第十一MOSFET的源极相连，第十一MOSFET的漏极同第十二MOSFET的漏极相连，并作为电路输入端，第十二MOSFET的源极同第十三MOSFET漏极相连，第十三MOSFET的源极接地；在电路输出端，第十四MOSFET源极接地，漏极同第十五MOSFET的源极相连，第十五MOSFET的漏极同第十六MOSFET的漏极相连，并作为电路输出端，第十六MOSFET的源极同第十七MOSFET漏极相连，第十七MOSFET的源极接地；第七电容、第八电容以及第八电感组成π型低通网络，并同第十MOSFET的漏极和第十四MOSFET的漏极串联；第九电容、第十电容以及第九电感组成T型高通网络，并同第十三MOSFET的漏极和第十七MOSFET的漏极串联；第十MOSFET、第十二MOSFET、第十四MOSFET以及第十六MOSFET栅极控制电平Q4，第十一MOSFET、第十三MOSFET、第十五MOSFET以及第十七MOSFET栅极控制电平其中Q4和反相；当Q4为高电平时，为低电平，第十MOSFET、第十二MOSFET、第十四MOSFET和第十六MOSFET导通，第十一MOSFET、第十三MOSFET、第十五MOSFET以及第十七MOSFET关断，输入端和输出端通过T型高通网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种6‑18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，包括第一单刀双掷开关、数控衰减器、第一驱动放大器、数控移相器、第二驱动放大器、第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关、接收输入端、发射输出端和收发公共端；所述接收输入端与第一单刀双掷开关的第一触点连接，第一单刀双掷开关的公共触点与数控衰减器的输入端连接；数控衰减器的输出端与第一驱动放大器的输入端连接，第一驱动放大器的输出端与数控移相器的输入端连接；数控移相器的输出端与第二驱动放大器的输入端连接，第二驱动放大器的输出端与第二单刀双掷开关的公共触点连接；第二单刀双掷开关的第二触点与发射输出端连接，第二单刀双掷开关的第一触点与第三单刀双掷开关的第一触点连接；第三单刀双掷开关的公共触点与收发公共端连接，第三单刀双掷开关的第二触点与第一单刀双掷开关的第二触点连接。

【技术特征摘要】
1.一种6-18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，包括第一单刀双掷开关、数控衰减器、第一驱动放大器、数控移相器、第二驱动放大器、第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关、接收输入端、发射输出端和收发公共端；所述接收输入端与第一单刀双掷开关的第一触点连接，第一单刀双掷开关的公共触点与数控衰减器的输入端连接；数控衰减器的输出端与第一驱动放大器的输入端连接，第一驱动放大器的输出端与数控移相器的输入端连接；数控移相器的输出端与第二驱动放大器的输入端连接，第二驱动放大器的输出端与第二单刀双掷开关的公共触点连接；第二单刀双掷开关的第二触点与发射输出端连接，第二单刀双掷开关的第一触点与第三单刀双掷开关的第一触点连接；第三单刀双掷开关的公共触点与收发公共端连接，第三单刀双掷开关的第二触点与第一单刀双掷开关的第二触点连接。2.根据权利要求1所述的6-18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，所述第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第三单刀双掷开关结构相同，均采用4个N沟道MOSFET进行串并级联，实现对信号的通断控制，具体为：第一MOSFET(M1)的漏极与第二MOSFET(M2)的漏极连接且该连接点为公共触点，第一MOSFET(M1)的源极一方面连接第二触点、另一方面连接第三MOSFET(M3)的漏极，第三MOSFET(M3)的源极接地；第二MOSFET(M2)的源极一方面连接第一触点、另一方面连接第四MOSFET(M4)的漏极，第四MOSFET(M4)的源极接地；第一MOSFET(M1)、第四MOSFET(M4)的栅极电压为Vg1，第二MOSFET(M2)、第三MOSFET(M3)的栅极电压为Vg2，Vg1和Vg2是互为反相的控制电平，Vg1为高电平，Vg2为低电平时，第二触点打开；相反地，Vg1为低电平，Vg2为高电平时，第一触点打开。3.根据权利要求1所述的6-18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，所述数控衰减器采用开关电阻法，有6位数控衰减位，分别是0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB和16dB；其中0.5dB和1dB采用T型衰减结构，2dB、4dB和8dB采用π型衰减结构，16dB采用两个π型衰减结构串联实现。4.根据权利要求1所述的6-18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，所述第一驱动放大器和第二驱动放大器采用相同结构，均采用两级放大器级联，第一级放大器采用最佳噪声匹配，并在源端引入串联电感，使得噪声匹配和输入驻波匹配接近；第二级放大器采用LRC并联负反馈结构；在选取直流工作点时，第一级放大器工作点选在饱和电流的30％，第二级放大器工作点选在饱和电流的50％。5.根据权利要求1所述的6-18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，所述数控移相器采用高低通滤波器型拓扑结构，有6位移相位，分别是5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°和180°，从而实现5.625°-360°的移相范围，其中5.625°，11.25和22.5°采用并联电感型结构，其它的移相位采用π/T混合型高低通结构。6.根据权利要求3所述的6-18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，所述T型衰减结构的电路具体为：第五MOSFET(M5)的漏极连接信号链路，源极通过电阻(R)连接到地，栅极连接控制电平Q1；当Q1为高电平时，信号链路并联电阻(R)到地，工作在衰减状态，当Q1为低电平时，信号链路同电阻(R)断开，工作在直通状态。7.根据权利要求3所述的6-18GHz的幅相控制多功能芯片，其特征在于，所述π型衰减结构电路具体为：第六MOSFET(M6)的漏极连接π输出端、源极连接π输入端；第七MOSFET(M7)的漏极连接第一电阻(R1)的一端、源极接地；第八MOSFET(M8)的漏极连接第三电阻(R3)的一端、源极接地；第二电阻(R2)的一端连接第一电阻(R1)的另一端以及π输入端，第二电阻(R2)的另一端连接第三电阻(R3)的另一端以及π的输出端，其中，第二电阻(R2)同第三电阻(R3)的阻值相等；第六MOSFET(M6)的栅极控制电平为Q2，第七MOSFET(M7)和第八MOSFET(M8)的栅极电压为其中Q2和反相；当Q2为高电平时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪大海，陈坤，王洪林，笪林荣，
申请(专利权)人：扬州海科电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32