本實(shí)用新型涉及一種具有超寬帶與超高延時(shí)的相控陣時(shí)延線電路，屬于通信電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前公知的相控陣天線系統(tǒng)中，其核心部件相位延時(shí)線大多采用微帶線或者傳統(tǒng)低通LC網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)延單元，并配合增益補(bǔ)償放大器來(lái)形成完整時(shí)延線，存在平坦時(shí)延帶寬與時(shí)延的乘積小的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高相控陣系統(tǒng)中時(shí)延線的帶寬，并且增加通帶內(nèi)相位時(shí)延的平坦性的具有超寬帶與超高延時(shí)的相控陣時(shí)延線電路。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種具有超寬帶與超高延時(shí)的相控陣時(shí)延線電路，包包括多個(gè)輸入線時(shí)延單元T_n1、多個(gè)增益開(kāi)關(guān)放大器G_n、多個(gè)輸出線時(shí)延單元T_n2；

所述多個(gè)輸入線時(shí)延單元T_n1之間串聯(lián)連接，多個(gè)輸出線時(shí)延單元T_n2之間串聯(lián)連接，所述輸入線時(shí)延單元T_n1、輸出線時(shí)延單元T_n2之間通過(guò)增益開(kāi)關(guān)放大器G_n連接；

所述輸入線時(shí)延單元T_n1包括一對(duì)相互耦合的電感L、串聯(lián)電容C_S和并聯(lián)電容C_P，所述一對(duì)相互耦合的電感L中間具有連接點(diǎn)T_P，所述串聯(lián)電容C_S兩端分別連接在一對(duì)相互耦合的電感L的輸入端、輸出端，所述并聯(lián)電容C_P一端連接在連接點(diǎn)T_P上，另一端接地；

所述輸出線時(shí)延單元T_n2與輸入線時(shí)延單元T_n1的電路結(jié)構(gòu)相同，所述增益開(kāi)關(guān)放大器G_n兩端分別連接在輸入線時(shí)延單元T_n1、輸出線時(shí)延單元T_n2的連接點(diǎn)T_P上。

進(jìn)一步的是，所述增益開(kāi)關(guān)放大器G_n包括第一N型MOS晶體管M₁、第二N型MOS晶體管M₂、第一電容C₁、第二電容C₂、第三電容C₃、第一電感L₁、第一電阻R₁，所述第一電容C₁與第一電阻R₁并聯(lián)連接，第一電容C₁、第一電阻R₁與第一N型MOS晶體管M₁的源極連接，第一電容C₁、第一電阻R₁與第三電容C₃連接，所述第二電容C₂、第一電感L₁與第一N型MOS晶體管M₁的漏極連接，所述第三電容C₃、第一電感L₁與第二N型MOS晶體管M₂的源極連接，所述第一電容C₁、第二電容C₂、第一電阻R₁均接地。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型通過(guò)采用新型時(shí)延單元結(jié)構(gòu)，提出了一種新型增益開(kāi)關(guān)放大器，并創(chuàng)新性的分配增益開(kāi)關(guān)放大器與時(shí)延單元的連接位置，有效的增加了時(shí)延電路系統(tǒng)的帶寬與時(shí)延值乘積；同時(shí)，對(duì)增益開(kāi)關(guān)放大器的改進(jìn)，也進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的增益帶寬積。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例中時(shí)延單元的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為實(shí)施例中增益開(kāi)關(guān)放大器電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述，并不因此將本實(shí)用新型限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

如圖1和2所示，本實(shí)用新型的一種具有超寬帶與超高延時(shí)的相控陣時(shí)延線電路，包括多個(gè)輸入線時(shí)延單元T_n1、多個(gè)增益開(kāi)關(guān)放大器G_n、多個(gè)輸出線時(shí)延單元T_n2；其中n為時(shí)延線的級(jí)數(shù)，如圖1所述，該電路結(jié)構(gòu)為喇叭結(jié)構(gòu)，具有輸入線和輸出線，輸入線由各級(jí)輸入線時(shí)延單元T_n1串聯(lián)而成，輸出線由各級(jí)輸出線時(shí)延單元T_n2串聯(lián)而成，每一級(jí)輸入線時(shí)延單元T_n1和輸出線時(shí)延單元T_n2之間均通過(guò)增益開(kāi)關(guān)放大器G_n連接，該放大器同時(shí)也作為各級(jí)時(shí)延狀態(tài)的開(kāi)關(guān)；

上述中輸入線時(shí)延單元T_n1和輸出線時(shí)延單元T_n2的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述輸入線時(shí)延單元T_n1包括一對(duì)相互耦合的電感L、串聯(lián)電容C_S和并聯(lián)電容C_P，所述一對(duì)相互耦合的電感L中間具有連接點(diǎn)T_P，所述串聯(lián)電容C_S兩端分別連接在一對(duì)相互耦合的電感L的輸入端、輸出端，所述并聯(lián)電容C_P一端連接在

連接點(diǎn)T_P上，另一端接地；電感之間的耦合電感值為M。其中，各個(gè)元件的值由下式確定：

該單元在DC附近的時(shí)延值為：

所述輸出線時(shí)延單元T_n2與輸入線時(shí)延單元T_n1的電路結(jié)構(gòu)相同，所述增益開(kāi)關(guān)放大器G_n兩端分別連接在輸入線時(shí)延單元T_n1、輸出線時(shí)延單元T_n2的連接點(diǎn)T_P上。

本實(shí)用新型新性的使用T_P點(diǎn)為輸入線時(shí)延單元T_n1、輸出線時(shí)延單元T_n2與增益開(kāi)關(guān)放大器G_n的連接點(diǎn)。其好處是時(shí)延單元本身的并聯(lián)電容C_P可以有效的吸收所連接的增益開(kāi)關(guān)放大器G_n自身的寄生電容，達(dá)到增大帶寬的效果。例如，當(dāng)使用傳統(tǒng)傳輸線作為時(shí)延單元時(shí)，增益開(kāi)關(guān)放大器G_n所帶來(lái)的的寄生電容將導(dǎo)致其最大匹配頻率下降，帶內(nèi)時(shí)延平坦度惡化等問(wèn)題，極大的降低了傳輸線時(shí)延單元的性能。而普通LC時(shí)延單元中并聯(lián)的電容，其容值極大的受限于LC時(shí)延單元的截止頻率，故而對(duì)增益開(kāi)關(guān)放大器G_n的寄生吸收效能也大打折扣。

本實(shí)用新型中使用的時(shí)延單元的時(shí)延值為：

其中τ₀為該時(shí)延單元在極低頻(DC附近)的時(shí)延值，Q為時(shí)延單元中串聯(lián)電容與并聯(lián)電容的比值(C_S/C_P)，Ω為歸一化頻率，其計(jì)算公式為ωτ₀。可以看到，相對(duì)于傳統(tǒng)時(shí)延單元，該時(shí)延單元產(chǎn)生了一個(gè)高階低通響應(yīng)，可以增加通帶內(nèi)時(shí)延響應(yīng)的平坦性，從而增大了時(shí)延系統(tǒng)的最大可用帶寬。理論上，時(shí)延變化在±5％內(nèi)的可用頻率可以達(dá)到例如在時(shí)延單元在DC附近的時(shí)延值為16ps時(shí)，其±5％時(shí)延變化的最大可用頻率達(dá)到25GHz。而普通LC時(shí)延單元的截止頻率最高為其最大平坦時(shí)延頻率更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其截止頻率。

為了提高增益開(kāi)關(guān)放大器G_n的平坦增益帶寬，優(yōu)選的實(shí)施方式是，所述增益開(kāi)關(guān)放大器G_n包括第一N型MOS晶體管M₁、第二N型MOS晶體管M₂、第一電容C₁、第二電容C₂、第三電容C₃、第一電感L₁、第一電阻R₁，所述第一電容C₁與第一電阻R₁并聯(lián)連接，第一電容C₁、第一電阻R₁與第一N型MOS晶體管M₁的源極連接，第一電容C₁、第一電阻R₁與第三電容C₃連接，所述第二電容C₂、第一電感L₁與第一N型MOS晶體管M₁的漏極連接，所述第三電容C₃、第一電感L₁與第二N型MOS晶體管M₂的源極連接，所述第一電容C₁、第二電容C₂、第一電阻R₁均接地。其中的第二電容C₂、第三電容C₃表征了晶體管自身的寄生電容。區(qū)別于傳統(tǒng)放大器結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型創(chuàng)新性地使用了由第一電容C₁、第一電阻R₁組成的源極反饋電路來(lái)提高放大器的頻率補(bǔ)償帶寬。該放大器的增益可以表示為：

其中，G_m1為第一N型MOS晶體管M₁的等效小型號(hào)跨導(dǎo)，Z_L為放大器的負(fù)載，s為復(fù)頻率，g_m2為第二N型MOS晶體管M₂的小型號(hào)自跨導(dǎo)。C_Σ為第一電容C₁、第二電容C₂的和,C_Π為第一電容C₁、第二電容C₂的積。

其中增益開(kāi)關(guān)放大器G_n的第一級(jí)等效跨導(dǎo)值G_m1可以由下式計(jì)算:

其中g(shù)_m1為第一N型MOS晶體管M₁的自跨導(dǎo)?？梢钥吹?，采用了源極反饋結(jié)構(gòu)后，增益開(kāi)關(guān)放大器G_n第一級(jí)的等效跨導(dǎo)隨頻率增加而緩慢增大：DC處的，G_m1的值為當(dāng)頻率足夠高時(shí)，該值增大到g_m1。這種特性能夠極大的補(bǔ)償普通增益開(kāi)關(guān)放大器G_n的增益總是隨著頻率的增大而降低的趨勢(shì)，從而提高了增益開(kāi)關(guān)放大器的平坦增益帶寬。

綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)采用新型時(shí)延單元結(jié)構(gòu)，提出了一種新型增益開(kāi)關(guān)放大器，并創(chuàng)新性的分配增益開(kāi)關(guān)放大器與時(shí)延單元的連接位置，有效的增加了時(shí)延電路系統(tǒng)的帶寬與時(shí)延值乘積；同時(shí)，對(duì)增益開(kāi)關(guān)放大器的改進(jìn)，也進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的增益帶寬積。