多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构及校准方法技术

本发明专利技术公开了属于集成电路设计领域的一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构及校准方法。该小型化非对称功率合成网络包括16路输入，4路输出，每4路到1路的功率合成采用非对称式的结构，中间采用耦合传输线连接在一起；在芯片上，四组耦合传输线水平排开。采用移相器、可变增益放大器、功率合成器和功率测试器组成的校准装置进行校准，本发明专利技术通过使用非对称式的全连接功率合成网络，降低功率合成网络的走线复杂度和所占据的芯片面积，并采用校准技术补偿非对称式引入的失配，最终实现紧凑化的功率合成网络。为减小相控阵功率合成网络的面积，从而减小芯片面积，减小成本。

【技术实现步骤摘要】
多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构及校准方法
本专利技术属于集成电路设计领域。特别涉及一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构及校准方法。
技术介绍
在现有的相控阵设计中，功率合成网路大都采用多级对称式的二到一功率合成器级联而成，这种方式走线复杂，需要占据大量的芯片面积，同时每级功率合成器的损耗相叠加，造成整体损耗过大。图1中给出了应用于四天线四波束相控阵的对称式全连接功率合成网络的例子，其中，四组耦合传输线水平排开的具体布置为芯片左边依次布置1#天线、2#天线、2#天线和4#天线；芯片右边对应依次布置1#发射通路、2#发射通路、2#发射通路和4#发射通路；分别由四组耦合传输线连接。走线已经非常复杂，当天线数目或者接受通路数目进一步增大，其连线会变得更加复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构及校准方法，其特征在于，所述小型化非对称功率合成网络包括16路输入，4路输出，每4路输入到4路输出中的1路输出的功率合成采用非对称式的结构，中间采用耦合传输线连接在一起；在芯片上，四组耦合传输线水平排开。所述在芯片上，四组耦合传输线水平排开是将16路输入每4路分为一组，每一组中的1路输入与4路输出的1路对应连接；即第1路至第4路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接；第5路至第8路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接；第9至第12路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接和第13至第16路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接。一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络的校准方法：包括如下步骤1)建立各个通路之间的相位失配较准装置，移相器与可变增益放大器连接后再4路并联，其中，四个移相器的输入端分别通过耦合传输线连接，缓冲级从第一路、第二路之间接入，输入功率加在缓冲级输入端；第1路、第2路的可变增益放大器输出端连接、第3路、第4路的可变增益放大器输出端连接后，二者再连接功率合成器和功率测试器；2)，只打开第1路输入和第2路输入通路，注入一定的功率，观测输出端功率检测器给出的电压值，将第1路输入通路的第1路移相器的控制码置零，调节第2路输入通路中的第2路移相器，使得功率检测器的输出电压值达到最大；当两路信号同相叠加的时候输出功率最大，可认为此时第1路输入、第2路输入通路的相位已经对齐，第2路输入通路中的移相值即为其偏置码；3)，只打开第1路输入和第2路输入通路，采用与步骤2)相同的方式，得到第4路输入通路中的移相器偏置码；4)，打开所有16路输入通路，注入一定的功率，在上述偏置码的基础上，同时调节3#移相器、4#移相器，使得功率检测器的输出电压值达到最大；此时即可认为完成相位较准，各路输入通路的移相值即为各自移相器的偏置码；5)，当校准完毕之后，各个移相器得到一组偏置码；当进行波束方向控制时，在此偏置码上叠加波束方向控制码；由于波束方向仅仅与通道之间的相邻相移有关，因此偏置码不会影响波束方向的控制。本专利技术的有益效果是通过使用非对称式的全连接功率合成网络，降低功率合成网络的走线复杂度和所占据的芯片面积，并采用校准技术补偿非对称式引入的失配，最终实现紧凑化的功率合成网络。为减小相控阵功率合成网络的面积，从而减小芯片面积，减小成本。附图说明图1为对称式全连接功率合成网络示意图。图2为非对称式的全连接功率合成网络示意图。图3为各个通路之间的相位失配较准示意图。具体实施方式本专利技术提供一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构及校准方法，下面结合附图予以说明。图2所示为非对称式的全连接功率合成网络示意图。该小型化非对称功率合成网络包括16路输入，4路输出，每4路到1路的功率合成采用非对称式的结构，中间采用耦合传输线连接在一起；在芯片上，四组耦合传输线水平排开。所述在芯片上，四组耦合传输线水平排开是将16路输入每4路分为一组，每一组中的1路输入与4路输出的1路对应连接；即第1路至第4路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接；第5路至第8路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接；第9至第12路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接和第13至第16路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接。一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络的校准方法：包括如下步骤：1)建立各个通路之间的相位失配较准装置，如图3所示的各个通路之间的相位失配较准示意图，图中移相器与可变增益放大器连接后再4路并联，其中，1#、2#、3#、4#移相器四个移相器的输入端分别通过耦合传输线连接，缓冲级从第一路可变增益放大器、第二路可变增益放大器之间接入，输入功率加在缓冲级输入端；第1路、第2路的可变增益放大器输出端连接、第3路、第4路的可变增益放大器输出端连接后，二者再连接功率合成器和功率测试器；2)，只打开第1路输入和第2路输入通路，注入一定的功率，观测输出端功率检测器给出的电压值，将第1路输入通路的第1路移相器的控制码置零，调节第2路输入通路中的第2路移相器，使得功率检测器的输出电压值达到最大；当两路信号同相叠加的时候输出功率最大，可认为此时第1路输入、第2路输入通路的相位已经对齐，第2路输入通路中的移相值即为其偏置码；3)，只打开第1路输入和第2路输入通路，采用与步骤2)相同的方式，得到第4路输入通路中的移相器偏置码；4)，打开所有16路输入通路，注入一定的功率，在上述偏置码的基础上，同时调节3#移相器、4#移相器，使得功率检测器的输出电压值达到最大；此时即可认为完成相位较准，各路输入通路的移相值即为各自移相器的偏置码；5)，当校准完毕之后，各个移相器得到一组偏置码；当进行波束方向控制时，在此偏置码上叠加波束方向控制码；由于波束方向仅仅与通道之间的相邻相移有关，因此偏置码不会影响波束方向的控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构，其特征在于，所述小型化非对称功率合成网络包括16路输入，4路输出，每4路输入到4路输出中的1路输出的功率合成采用非对称式的结构，中间采用耦合传输线连接在一起；在芯片上，四组耦合传输线水平排开。/n

【技术特征摘要】
1.一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构，其特征在于，所述小型化非对称功率合成网络包括16路输入，4路输出，每4路输入到4路输出中的1路输出的功率合成采用非对称式的结构，中间采用耦合传输线连接在一起；在芯片上，四组耦合传输线水平排开。


2.根据权利要求1所述一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络结构，其特征在于，所述在芯片上，四组耦合传输线水平排开是将16路输入每4路分为一组，每一组中的1路输入与4路输入的1路对应连接；即第1路至第4路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接；第5路至第8路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接；第9至第12路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接和第13至第16路输入中某1路输入通过耦合传输线与4路输出的某1路输出对应连接。


3.一种多波束相控阵小型化非对称功率合成网络的校准方法：包括如下步骤
1)建立各个通路之间的相位失配较准装置，移相器与可变增益放大器连接后再4路并联，其中，四个移相器的输入端分别通过耦合传输线连接，缓冲级从第一路、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾海昆，邓伟，池保勇，
申请(专利权)人：北京博瑞微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11