一种基于功率检测计的自检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于功率检测计的自检测电路，包括：功率检测计、耦合器、相控阵发射通道1与相控阵发射通道2，功率检测计分为相位检测和幅度检测两种工作模式。本发明专利技术解决了自检测电路复杂度高、芯片面积较大的问题。芯片面积较大的问题。芯片面积较大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率检测计的自检测电路


[0001]本专利技术属于先进半导体工艺领域，具体涉及一种基于功率检测计的自检测电路。

技术介绍

[0002]随着相控阵系统应用场景多样化，相控阵系统在极端环境下的应用需求也相应变高。极高温与极低温的工作环境下，相控阵系统的相位控制与幅度控制受到较大影响，尽管针对高低温的应用场景，研究人员也对相控阵系统进行大量研究，但是相位、幅度等关键指标的精度恶化始终无法得到很好的改善。相位、幅度控制精度不仅受限于工作环境，还受限于大规模阵列集成下的散热不均匀导致的通道间性能不一致。解决相控阵系统中相位控制模块、幅度控制模块精度恶化的办法之一就是校正，而校正的前提则是能够准确地对相控阵系统的幅相信息进行检测。因此，针对这类问题的研究在近年来已成为研究热点。
[0003]目前已有的检测方式主要是通过将相控阵系统的信号耦合到自检测链路，通过混频到零中频使射频信号变为直流信号。目前通过正交I/Q两路信号幅度求得，所以对链路中正交信号的正交性要求较高，如果链路正交信号正交性不够，会直接导致检测到的相位信息误差过大；自检测链路复杂度较高，采用了正交信号发生器、混频器以及驱动放大器等模块造成其芯片面积较大，现有技术自检测电路复杂度高、具有芯片面积较大的缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于功率检测计的自检测电路，解决了自检测电路复杂度高、芯片面积较大的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于功率检测计的自检测电路，包括：功率检测计、耦合器、相控阵发射通道1和相控阵发射通道2；
[0007]其中，功率检测计分为相位检测和幅度检测两种工作模式：
[0008]当工作模式为相位检测模式时，管子Q3、Q4、Q5、Q6通过偏置Vbias_amp＝0V，处于截止状态，管子Q1、Q2、Q7、Q8和Q9通过偏置Vbias_phase＝400mV处于正常工作状态；此时，管子Q1、Q2和管子Q7、Q8工作在同一直流点，四个管子都偏置在Vbias_phase，携带相位信息的差分信号为V+_phase和V
‑
_phase，经过管子Q1、Q2其电压信号转换为电流信号由i
1ph
和i
2ph
携带，而V+_amp和V
‑
_amp此时无信号；同时，Q7、Q8在相同偏置下，对应的直流电流为i
dc
，在节点A，i
1ph
和i
2ph
相加为I1并通过cap2滤除高频信号，经过电阻R2由电流信号转换为电压信号，将节点A与节点B的电压相减就得到了代表相位信息的直流电压；
[0009]当工作模式为幅度检测时，管子Q1、Q2、Q7、Q8偏置为Vbias_phase＝0V，管子不工作，管子Q3、Q4、Q5、Q6偏置在Vbias_amp＝400mV，管子正常工作；此时，携带幅度信息的差分信号V+_amp和V
‑
_amp，经过管子Q3、Q4转换为电流信号由电流i
1amp
和i
2amp
携带，而V+_phase和V
‑
_phase无信号；管子Q5、Q6仅有直流偏置，偏置产生的电流为i
dc
，在节点A，i
1amp
和i
2amp
相加为I1，其中高频信号被cap2滤除，管子Q5、Q6对应的直流电流i
dc
相加为I2，电流I1、I2经
过电阻R2转换为直流电压，二者相减即得到携带幅度信息的直流电压。
[0010]优选地，相控阵发射通道1与相控阵发射通道2中，可变增益放大器通过改变增益实现对射频信号幅度进行控制，移相器则是在360
°
范围内改变射频信号的相位，功率放大器则是提供增益且对射频信号功率进行放大，提高天线的发射功率；相控阵发射通道1与相控阵发射通道2的幅相信息，通过耦合器提取到自检测电路，功率检测计对幅相信息进行检测，输出检测电压。
[0011]优选地，功率检测计工作模式为相位检测模式时，相控阵发射通道1经过耦合器的信号为相控阵发射通道2经过耦合器的信号为两个信号经过变压器做差并变为差分信号，
[0012][0013]差分信号分别为：
[0014][0015][0016]差分信号进入功率检测计，检测幅度：
[0017]在对相位进行检测时，携带相位信息的差分信号进入管子Q1、Q2转换为电流i
1ph
、i
2ph
，同时Q7、Q8与Q1、Q2工作在相同的直流工作点，因此Q1、Q2这一路输出电流I1与Q7、Q8这一路输出电流I2做差就能得出：
[0018]i
1ph
＝K(ΔV
+
+v
gs
‑
v
th
)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0019]i
2ph
＝K(ΔV
‑
+v
gs
‑
v
th
)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0020]i
dc
＝K(v
gs
‑
v
th
)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0021][0022]I1＝i
1ph
+i
2ph
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0023]I2＝2
×
i
dc
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0024][0025][0026][0027][0028]得到包含相位信息的电流ΔI，最后通过负载电阻R2就变为电压信息V
out
；最后就得到了一个相位与输出电压差对应的函数即公式(14)；即与成线性相关。
[0029]优选地，功率检测计对幅度进行检测时，相控阵发射通道1经过耦合器的信号为相控阵发射通道2经过耦合器的信号为两个信号经过变压器做差并变为差分信号，
[0030][0031][0032]i
1amp
＝K(ΔV
+
+v
gs
‑
v
th
)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0033]i
2amp
＝K(ΔV
‑
+v
gs
‑
v
th
)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0034][0035]I1＝i
1anp
+i
2amp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功率检测计的自检测电路，其特征在于，包括：功率检测计、耦合器、相控阵发射通道1和相控阵发射通道2；其中，所述功率检测计分为相位检测和幅度检测两种工作模式：当工作模式为相位检测模式时，管子Q3、Q4、Q5、Q6通过偏置Vbias_amp＝0V，处于截止状态，管子Q1、Q2、Q7、Q8和Q9通过偏置Vbias_phase＝400mV处于正常工作状态；此时，管子Q1、Q2和管子Q7、Q8工作在同一直流点，四个管子都偏置在Vbias_phase，携带相位信息的差分信号为V+_phase和V
‑
_phase，经过管子Q1、Q2其电压信号转换为电流信号由i
1ph
和i
2ph
携带，而V+_amp和V
‑
_amp此时无信号；同时，Q7、Q8在相同偏置下，对应的直流电流为i
dc
，在节点A，i
1ph
和i
2ph
相加为I1并通过cap2滤除高频信号，经过电阻R2由电流信号转换为电压信号，将节点A与节点B的电压相减就得到了代表相位信息的直流电压；当工作模式为幅度检测时，管子Q1、Q2、Q7、Q8偏置为Vbias_phase＝0V，管子不工作，管子Q3、Q4、Q5、Q6偏置在Vbias_amp＝400mV，管子正常工作；此时，携带幅度信息的差分信号V+_amp和V
‑
_amp，经过管子Q3、Q4转换为电流信号由电流i
1amp
和i
2amp
携带，而V+_phase和V
‑
_phase无信号；管子Q5、Q6仅有直流偏置，偏置产生的电流为i
dc
，在节点A，i
1amp
和i
2amp
相加为I1，其中高频信号被cap2滤除，管子Q5、Q6对应的直流电流i
dc
相加为I2，电流I1、I2经过电阻R2转换为直流电压，二者相减即得到携带幅度信息的直流电压。2.根据权利要求1所述的一种基于功率检测计的自检测电路，其特征在于，所述相控阵发射通道1与相控阵发射通道2中，可变增益放大器通过改变增益实现对射频信号幅度进行控制，移相器则是在360
°
范围内改变射频信号的相位，功率放大器则是提供增益且对射频信号功率进行放大，提高天线的发射功率；所述相控阵发射通道1与相控阵发射通道2的幅相信息，通过耦合器提取到自检测电路，所述功率检测计对幅相信息进行检测，输出检测电压。3.根据权利要求2所述一种基于功率检测计的自检测电路，其特征在于，所述功率检测计工作模式为相位检测模式时，所述相控阵发射通道1经过耦合器的信号为所述相控阵发射通道2经过耦合器的信号为两个信号经过变压器做差并变为差分信号，差分信号分别为：差分信号分别为：差分信号进入功率检测计，检测幅度：在对相位进行检测时，携带相位信息的差分信号进入管子Q1、Q2转换为电流i
1ph
、i
2ph
，
同时Q7、Q8与Q1、Q2工作在相同的直流工作点，因此Q1、Q2这一路输出电流I1与Q7、Q8这一路输出电流I2做差就能得出：i
1ph
＝K(ΔV
+
+v
gs
‑
v
th
)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)i
2ph
＝K(ΔV
‑
+v
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴延鹏，
申请(专利权)人：成都通量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：