片上射频雷达发射系统、片上射频雷达技术方案

本发明专利技术公开了一种片上射频雷达发射系统、片上射频雷达。其中，发射系统包括：压控振荡器，包括LC谐振腔，用于输出本振信号，其中，LC谐振腔中的电感复用变压器的初级线圈；变压器，变压器的次级线圈的第一端为输出端，变压器的次级线圈的第二端接地，变压器用于对本振信号进行差分转单端处理，并将处理后的本振信号通过输出端输出。该系统可以降低片上射频雷达的尺寸和功耗。达的尺寸和功耗。达的尺寸和功耗。

【技术实现步骤摘要】
片上射频雷达发射系统、片上射频雷达


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种片上射频雷达发射系统、片上射频雷达。

技术介绍

[0002]射频表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300kHz～300GHz之间，不易受到干扰，具有探测性能稳定、环境适应性能好的特点。对于片上的射频雷达，其对空间尺寸的要求较高，而相关技术中的射频雷达尺寸较大，难以满足需求。而且，相关技术中片上的射频雷达功耗较大，难以满足需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种片上射频雷达发射系统，以降低片上射频雷达的尺寸和功耗。
[0004]本专利技术的第二个目的在于提出一种片上射频雷达。
[0005]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种片上射频雷达发射系统，所述系统包括：压控振荡器，包括LC谐振腔，用于输出本振信号，其中，所述LC谐振腔中的电感复用变压器的初级线圈；所述变压器，所述变压器的次级线圈的第一端为输出端，所述变压器的次级线圈的第二端接地，所述变压器用于对所述本振信号进行差分转单端处理，并将处理后的本振信号通过所述输出端输出。
[0006]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种片上射频雷达，包括上述的片上射频雷达发射系统。
[0007]根据本专利技术实施例的片上射频雷达发射系统、片上射频雷达，设置包括压控振荡器和变压器，其中，压控振荡器包括LC谐振腔，用于输出本振信号，其中，LC谐振腔中的电感复用变压器的初级线圈，变压器的次级线圈的第一端为输出端，变压器的次级线圈的第二端接地，变压器用于对本振信号进行差分转单端处理，并将处理后的本振信号通过输出端输出。由此，通过设置LC谐振腔复用变压器的初级线圈，使得变压器起到谐振腔电感和输出巴伦的双重作用，实现了低尺寸的片上射频雷达发射系统，从而降低了片上射频雷达的尺寸。而且，由于LC谐振腔中的电感复用变压器的初级线圈，使得变压器同时起到生成本振信号和输出信号的作用，缩短了信号通路经过的长度，减小了信号功率的损耗，降低了功耗。
[0008]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0009]图1是一个示例的射频雷达发射电路的电路图；图2是一个示例的射频雷达发射电路的电路版图；图3是一个示例的射频雷达发射电路的性能图；图4是根据一个具体实施例的片上射频雷达发射系统的电路图；
图5是根据一个具体实施例的片上射频雷达发射系统的电路版图；图6是根据一个具体实施例的片上射频雷达发射系统的性能图；图7是根据一个或多个实施例的片上射频雷达的结构框图。
具体实施方式
[0010]下面参考附图描述本专利技术实施例的片上射频雷达发射系统、片上射频雷达，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本专利技术的限制。
[0011]为了实现片上射频雷达，可以设计如图1所示的射频雷达发射电路，射频雷达采用图1所示的射频雷达发射电路，可以减小射频雷达的尺寸。
[0012]其中，图1所示的发射电路包括片上VCO（Voltage Controlled Oscillator，压控振荡器）和片上PA（Power Amplifier，功率放大器）。片上VCO，是射频雷达电路的重要组成部分，其采用电压控制振荡回路中电容的电容量的方式，改变振荡回路谐振频率。为了获得更好的相位噪声，可以采用差分形式的VCO，因为差分信号可以抑制地噪声或电源噪声，相位抖动较小。片上PA，是用于输出大功率信号的放大电路。对于片上PA而言，其输出级需要带动片外的负载，如天线等，常为单端输出形式。差分转单端电路一般通过巴伦器件实现。
[0013]在射频应用中工作频率较高，VCO与PA都需要使用电感、变压器这些感性器件，以便与电容形成高Q值的谐振腔。
[0014]在低功耗应用中，由于雷达应用只需要发射本振而不需要调制信号，因此VCO与PA可以通过直接耦合、电容耦合或变压器耦合等方式直接级联在一起，以减少能量损耗降低功耗。在VCO与PA之间使用倍频器或分频器的方案会引起额外的功耗，不适用于低功耗应用。
[0015]在图1中，VCO与PA直接级联在一起。VCO由M1、M2、M3、M4两对MOS管提供负阻，由C1、C2的电容阵列与L1形成LC谐振腔，输出V
+
/V
‑
本振信号。PA收到本振信号后，通过M5和M6进行放大，之后通过T2巴伦进行差分转单端，送出片外。
[0016]片上巴伦的占用面积基本等同于感值相同的单级电感。图1所示的方案至少要使用2个感性器件L1、T2，所占用的较大面积导致信号从VCO产生到PA的输出端走过了较远的距离，从而产生损耗。PA需要通过一定的电流消耗放大信号，补足这一部分损耗的信号功率，或者进一步提升信号的功率。
[0017]图1所示的方案，尺寸可以参见图2所示的版图，性能可以参见图3，即图1所示的方案，VCO和PA（包括输出PAD）占用的总面积为500
×
280μm2，在9.8GHz
–
10.7GHz之间，输出功率约为+3dBm，整体功耗约为12.8mW，且不随频率变化而改变。
[0018]因而，本专利技术提出一种片上射频雷达发射系统。
[0019]图4是本专利技术一个实施例的片上射频雷达发射系统的结构框图。
[0020]如图4所示，片上射频雷达发射系统100，包括：压控振荡器101，包括LC谐振腔，用于输出本振信号，其中，LC谐振腔中的电感复用变压器T3的初级线圈；变压器T3的次级线圈的第一端为输出端V
out
，变压器T3的次级线圈的第二端接地，变压器T3用于对本振信号进行差分转单端处理，并将处理后的本振信号通过输出端V
out
输出。需要说明的是，图4中所使用的压控振荡器101仅仅为一个具体实施例，在实际应用中不局限于此。
[0021]具体地，压控振荡器101中的LC谐振腔中的电感复用变压器T3的初级线圈，输出本振信号。变压器T3还对本振信号进行差分转单端处理，送出片外。
[0022]由此，通过变压器T3与压控振荡器101之间的结合，可以实现较小尺寸的发射系统。
[0023]而且，变压器T3同时起到压控振荡器101谐振腔电感和输出巴伦的双重作用，从而通过恰当结合感性器件，使得发射电路仅需使用1个感性器件，减小了芯片的面积，缩短了信号通路经过的长度，减小了信号功率的损耗，降低了电路总体的功耗。
[0024]在图4所示的具体实施例中，LC谐振腔还包括：第一电容阵列和第二电容阵列，第一电容阵列的第一端与第二电容阵列的第一端连接，并用以接入控制电压V
ctrl
，第一电容阵列的第二端与变压器T3的初级线圈的第一端连接，第二电容阵列的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片上射频雷达发射系统，其特征在于，所述系统包括：压控振荡器，包括LC谐振腔，用于输出本振信号，其中，所述LC谐振腔中的电感复用变压器的初级线圈；所述变压器，所述变压器的次级线圈的第一端为输出端，所述变压器的次级线圈的第二端接地，所述变压器用于对所述本振信号进行差分转单端处理，并将处理后的本振信号通过所述输出端输出。2.根据权利要求1所述的片上射频雷达发射系统，其特征在于，所述LC谐振腔还包括：第一电容阵列和第二电容阵列，所述第一电容阵列的第一端与所述第二电容阵列的第一端连接，并用以接入控制电压，所述第一电容阵列的第二端与所述变压器的初级线圈的第一端连接，所述第二电容阵列的第二端与所述变压器的初级线圈的第二端连接。3.根据权利要求2所述的片上射频雷达发射系统，其特征在于，所述第一电容阵列包括：第一可变电容，所述第一可变电容的一端用以接入控制电压，所述第一可变电容的另一端与所述变压器的初级线圈的第一端连接。4.根据权利要求3所述的片上射频雷达发射系统，其特征在于，所述第二电容阵列，包括：第二可变电容，所述第二可变电容的一端用以接入控制电压，所述第二可变电容的另一端与所述变压器的初级线圈的第二端连接。5.根据权利要求4所述的片上射频雷达发射系统，其特征在于，所述第一电容阵列还包括N个第一电容，所述第二电容阵列还包括N个第二电容，N个所述第一电容与N个所述第二电容一一对应，N为正整数；其中，每个所述第一电容的一端与所述第一可变电容的另一端连接，每个所述第一电容的另一端用过可控开关与对应的述第二电容的一端连接，每个所述第二电容的另一端与所述第二可变电容的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博豪，尹雪松，
申请(专利权)人：北京大有半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：