基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬集成電路技術領域，具體涉及一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號產(chǎn)生電路，旨在解決傳統(tǒng)正交信號產(chǎn)生電路中由于工藝、電源電壓及溫度變化而引入的相位失配問題。
【背景技術】
[0002]在高速通信系統(tǒng)中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC, Analog to Digital Converter)由于其設計復雜、工藝要求苛刻、成本高等原因一直是系統(tǒng)設計的核心點，為了在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下降低ADC的成本，通常會采用時分交織技術來降低ADC的成本，而時分交織技術的核心在于正交/多相時鐘信號的生成。一般而言，正交/多相信號產(chǎn)生電路一般米用無源電阻電容級聯(lián)的方式構(gòu)成，它可以將輸入信號進行相位整形以得到特定頻點的正交相位四路輸出信號。正交信號產(chǎn)生電路被廣泛應用于射頻集成收發(fā)機和模擬正交采樣系統(tǒng)中，可以作為魯棒性良好的正交信號源使用。但是，正交信號產(chǎn)生電路的階數(shù)以及工藝角的波動會影響四路輸出信號的相位失配和幅度失配。
[0003]在傳統(tǒng)正交信號產(chǎn)生電路中，輸出信號的相位失配很大程度上取決于信號產(chǎn)生電路的階數(shù)和工作頻率。一般而言，增加正交信號產(chǎn)生電路的階數(shù)，可以將輸出信號的相位失配和幅度失配控制在系統(tǒng)可接受的范圍內(nèi)。但隨著工作頻率的升高，由互連線寄生效應和元器件失配而引入的相位失配會顯著增大，這將會降低多通道信號的整體信噪比，從而弱化正交解調(diào)系統(tǒng)的性能。而相位失配屬于模擬域引入的問題，在數(shù)字后端采用相位校正算法需要耗費大量的硬件資源，并且很難完成實時相位校正或后臺反饋處理。
[0004]共面波導慢波結(jié)構(gòu)屬于微波領域的一種相位調(diào)諧技術:垂直排布于共面波導傳輸線下方(或上方)的金屬線條陣列可以改變共面波導傳輸線周圍的電場分布，電場分布的改變則會導致共面波導所處介質(zhì)的等效介電常數(shù)發(fā)生變化，從而影響電磁波的傳播速度，這樣便可以調(diào)節(jié)通路信號的相位，以得到系統(tǒng)所需的各通路信號相位關系。但由于共面波導慢波結(jié)構(gòu)屬于無源結(jié)構(gòu)，一般采用板級或模塊級實現(xiàn)，在頻率較低時占用面積較大，成本代價極高，極少出現(xiàn)在片上系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器，該發(fā)生器解決了正交信號產(chǎn)生電路中由于工藝、電源電壓及溫度變化而引入的相位失配問題，提升了高頻工作時正交信號產(chǎn)生網(wǎng)絡輸出信號的相位精度，同時實現(xiàn)了通路信號相位的實時連續(xù)調(diào)諧，提升了系統(tǒng)的抗干擾能力;其結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
[0006]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術方案是:
一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器，包括正交信號產(chǎn)生電路、共面波導慢波裝置，所述共面波導慢波裝置包括共面波導傳輸線、金屬線條陣列、開關陣列，所述共面波導傳輸線設在金屬線條陣列的上方，所述開關陣列的兩端壓在金屬線條陣列上;所述正交信號產(chǎn)生電路由電阻、電容無源網(wǎng)絡級聯(lián)組成，所述正交信號產(chǎn)生電路與所述共面波導傳輸線連接。
[0007]進一步地，為了降低通路信號與外界信號的相互干擾，上述共面波導傳輸線上還設有腔體屏蔽盒。
[0008]進一步地，為了使產(chǎn)生的信號實時連續(xù)，上述金屬線條陣列為兩層或兩層以上。
[0009]進一步地，為了模擬電壓可以連續(xù)調(diào)諧得到理想的各通路信號相位關系，上述開關陣列上還連接有電壓控制芯片。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
(一)、本發(fā)明消除了正交信號產(chǎn)生電路因工藝角、電源電壓、溫度變化而引入的輸出信號相位失配問題，保證了正交信號產(chǎn)生電路在高頻工作時的輸出相位匹配度。
[0011](二)、本發(fā)明模擬信號可調(diào)諧正交信號產(chǎn)生電路，提升了高頻工作時正交信號產(chǎn)生網(wǎng)絡輸出信號的相位精度，同時實現(xiàn)了通路信號相位的實時連續(xù)調(diào)諧。
[0012](三)、本發(fā)明將金屬線條陣列中的部分金屬線條接地，并用片上金屬實現(xiàn)了類腔體屏蔽盒，大大提升了隔離度，以降低通路信號與外界信號的相互干擾。
[0013](四)、本發(fā)明的開關陣列采用mos場效應晶體管開關實現(xiàn)，可以獲得較大的相位調(diào)諧范圍。
[0014](五)本發(fā)明在頻率較高時占用面積較小，成本代價也低。
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例一的電路原理不意圖。
[0017]圖2是圖1中共面波導慢波裝置的電路示意圖。
[0018]圖3是圖1中三階正交信號產(chǎn)生電路的電路示意圖。
[0019]圖4是實施例一的相位調(diào)諧范圍仿真圖。
[°02°]圖5是本發(fā)明實施例二的電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 實施例一
圖1示出，高相位精度正交信號發(fā)生器包括三階正交信號產(chǎn)生電路Ia與共面波導慢波裝置2兩部分，具體的三階正交信號產(chǎn)生電路Ia如圖3所示，共面波導慢波裝置2示意圖如圖2所示，圖中G表示接地。共面波導慢波裝置包括共面波導傳輸線3、五層的金屬線條陣列4、MOS開關管陣列5，且共面波導傳輸線3設在金屬線條陣列4的上方，所述開關陣列5的兩端壓在金屬線條陣列4上，且開關陣列5的柵極電壓由片外電壓源給定，共面波導傳輸線3之下的金屬線條陣列4由開關陣列5實現(xiàn)接地或部分浮置。
[0022]本例的共面波導傳輸線3上還設有腔體屏蔽盒6，M0S開關管陣列5上還連接有電壓控制芯片7。
[0023]本例的三階正交信號產(chǎn)生電路Ia采用的是電阻電容型三階網(wǎng)絡，且三階正交信號產(chǎn)生電路Ia與共面波導傳輸線3連接。
[0024]本實施例以SGHz作為中心工作頻率，采用硅基半導體工藝進行電路級設計，圖4所示為本實施例的相位調(diào)諧范圍仿真圖。
[0025]當電壓控制芯片7將高壓MOS開關管柵壓從1.5V增加到6V時，共面波導慢波裝置產(chǎn)生的信號的可調(diào)相位范圍為2.3度，若改變金屬線條陣列的尺寸可以得到更高度數(shù)的調(diào)諧范圍。對于SGHz頻點處的三階正交信號產(chǎn)生電路Ia的相位失配小于0.5度，因此通過這種共面波導慢波裝置可以達到所需的相位精度要求。
[0026]實施例二
圖5示出，本例與實施例一基本相同，不同的是:
高相位精度正交信號發(fā)生器包括四階正交信號產(chǎn)生電路Ib與共面波導慢波裝置2兩部分，共面波導慢波裝置包括共面波導傳輸線3、四層的金屬線條陣列4、M0S開關管陣列5，且共面波導傳輸線3設在金屬線條陣列4的上方，所述開關陣列5柵壓在金屬線條陣列4上。
[0027]本例的共面波導傳輸線3上還設有腔體屏蔽盒6，M0S開關管陣列5上還連接有電壓控制芯片7。
[0028]本例的四階正交信號產(chǎn)生電路Ib采用的是電阻電容型四階網(wǎng)絡，且四階正交信號產(chǎn)生電路Ib與共面波導傳輸線3連接。
[0029]本例的四階正交信號產(chǎn)生電路Ib采用四級一階正交信號產(chǎn)生電路級聯(lián)生成。一階正交信號產(chǎn)生電路利用電阻電容在某一頻點的90度移相特性，進行四路輸出級聯(lián)成環(huán)，通過環(huán)路反饋穩(wěn)定四路輸出信號相互之間的相位特性，而采用四級一階正交信號產(chǎn)生電路則是通過四級級聯(lián)實現(xiàn)了四路輸出正交相位特性的匹配，大大降低了相位失配。
[0030]本實施例以8GHz作為中心工作頻率，采用硅基半導體工藝進行電路級設計。當MOS開關管柵壓從1.5V增加到6V時，共面波導慢波裝置產(chǎn)生的信號的可調(diào)相位范圍為2.3度，若改變金屬線條陣列的尺寸可以得到更高度數(shù)的調(diào)諧范圍。對于SGHz頻點處的四階正交信號產(chǎn)生電路Ib的相位失配小于0.2度，因此通過這種共面波導慢波裝置可以達到所需的相位精度要求。
[0031]本發(fā)明正交信號產(chǎn)生電路可是其它電阻電容無源網(wǎng)絡級聯(lián)生成，金屬線條陣列根據(jù)需求，設計為多層。。
【主權(quán)項】
1.一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器，其特征在于:包括正交信號產(chǎn)生電路、共面波導慢波裝置，所述共面波導慢波裝置包括共面波導傳輸線、金屬線條陣列、開關陣列，所述共面波導傳輸線設在金屬線條陣列的上方，所述開關陣列的兩端壓在金屬線條陣列上;所述正交信號產(chǎn)生電路由電阻、電容無源網(wǎng)絡級聯(lián)組成，所述正交信號產(chǎn)生電路與所述共面波導傳輸線連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器，其特征在于:所述共面波導傳輸線上還設有腔體屏蔽盒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器，其特征在于:所述金屬線條陣列為兩層或兩層以上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器，其特征在于:所述開關陣列上還連接有電壓控制芯片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于共面波導慢波結(jié)構(gòu)的相位可調(diào)諧正交信號發(fā)生器，包括正交信號產(chǎn)生電路、共面波導慢波裝置，所述共面波導慢波裝置包括共面波導傳輸線、金屬線條陣列、開關陣列，所述共面波導傳輸線設在金屬線條陣列的上方，所述開關陣列的兩端壓在金屬線條陣列上；所述正交信號產(chǎn)生電路由電阻、電容無源網(wǎng)絡級聯(lián)組成，所述正交信號產(chǎn)生電路與所述共面波導傳輸線連接。該發(fā)生器解決了正交信號產(chǎn)生電路中由于工藝、電源電壓及溫度變化而引入的相位失配問題，提升了高頻工作時正交信號產(chǎn)生網(wǎng)絡輸出信號的相位精度，同時實現(xiàn)了通路信號相位的實時連續(xù)調(diào)諧，提升了系統(tǒng)的抗干擾能力；其結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
【IPC分類】H03K5/15
【公開號】CN105610417
【申請?zhí)枴緾N201511003667
【發(fā)明人】程序, 張亮, 熊永忠
【申請人】中國工程物理研究院電子工程研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月28日