[发明专利]有源幅相控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及幅相控制,具体涉及有源幅相控制电路。

背景技术

幅相控制电路是一种主要用于电子对抗雷达、数字移动通信、微波毫米波通信等电子通信系统中的关键元器件，其功能是将输入信号的幅度与相位进行一定值的控制后进行输出，其在相控阵雷达的应用示意图如图1所示；多功能电路主要分为无源结构与有源结构两种，其中无源幅相控制多功能电路具有高线性、低功耗等优点，但是无源幅相控制多功能电路面积较大且不能宽带应用；有源幅相控制多功能电路具有高集成度、宽带等优点，是未来硅基相控阵雷达应用的主流方向。

现在电子对抗雷达系统对幅相控制多功能电路的要求是高线性度、超宽带、高集成度；在电子对抗雷达应用中，较强的干扰信号会导致雷达系统失效，为了提高电子对抗雷达的系统的抗干扰能力，提高幅相控制多功能电路的线性度是必然之选；宽带应用甚至超宽带应用是未来雷达发展的重要方向之一；与此同时，为了减小雷达系统体积，增加雷达系统集成度，提高雷达系统可靠性，必须使用大规模集成芯片，将一个甚至多个雷达接收/发射通道集成在一个硅片上；但是，无源多功能电路因为芯片面积大而无法大规模集成，且无法宽带应用。

传统有源电路采用可变增益放大器与移相器串联而成，最主要的问题是线性度较差，这给有源幅相控制多功能电路的应用带来瓶颈；因此，设计发明硅基大规模集成幅相控制多功能电路具有非常重要的工程价值。

现有的有源移相器的技术方案采用将射频信号经过有源巴伦转为差分信号后，经正交移相网络输出四路正交信号，然后经模拟加法器进行幅度合成，数模转换器通过控制模拟加法器中I/Q路的信号幅度进而控制相位合成输出，通过5位数模转换器便能实现5位移相功能。该方案幅度控制只能通过控制总电流的方式实现，这种控制方式在低增益情况下的线性度迅速恶化，且电流的变化会使得有源电感变化从而使得在不同增益的情况下带宽发生变化。并且，现有的幅相控制多功能电路都采用两级电路串联实现幅度与相位控制；一级实现幅度控制，另一级实现相位控制；但这种串联的形式会在一定程度上损失线性度或者噪声系数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供有源幅相控制电路。

本发明的技术方案是，有源幅相控制电路，包括正交产生器、移相调幅单元、幅度控制DAC和相位控制DAC；其特点是：移相调幅单元包括移相单元和调幅单元；幅度控制DAC包括幅度控制电路和第一译码器，相位控制DAC包括相位控制电路和第二译码器；

第一译码器用于将外部数字控制信号转换为模拟控制电平输出到幅度控制电路；

第二译码器用于将外部数字控制信号转换为模拟控制电平输出到相位控制电路；

幅度控制电路用于将第一参考电流进行放大和电流切换，转换成二路电流信号，再将该二路电流信号转换成二路电压控制信号输出到调幅单元；

相位控制电路用于将第二参考电流进行放大和电流切换，转换成二路电流信号，再将该二路电流信号转换成四路电压控制信号输出到移相单元；

正交产生器用于将差分射频信号转换成四路正交信号输出到移相单元；

移相单元用于将正交产生器输出的四路正交信号进行信号放大，再合成为两路差分信号输出到调幅单元，以实现360度移相；信号放大倍数由相位控制电路输出的电压控制信号进行控制；

调幅单元用于将移相单元输出的两路差分信号进行放大，放大倍数由幅度控制电路输出的电压控制信号进行控制，以实现幅度控制。

本发明利用正交产生器产生宽带正交的IQ差分四路正交信号，通过幅度控制电路与相位控制电路的控制信号在移相调幅单元里分别对调幅单元与移相单元进行控制，实现调幅移相；这种结构能在单级中实现调幅与移相，不仅节省了功耗，更重要的是减少了一级放大器带来的线性度恶化；只采用同一级电路同时实现调幅移相功能，能大大提高线性度和噪声系数；与现有技术方案相比具有低功耗、高线性度等优点。从而提高了线性度，解决了硅基幅相控制电路特别是微波/毫米波频段幅相控制电路电气指标差的难题，为雷达系统单片化、小型化提供了可实现性；采用此结构的电路能够实现宽带、高线性度、高移相精度的360度移相与控幅。

根据本发明所述的有源幅相控制电路的优选方案，所述移相单元包括由四组共源差分对管组成的共源电路；四组共源差分对管分别对四路正交信号进行信号放大，并合成为两路差分信号输出到调幅单元；相位控制电路输出的电压控制信号输入到共源差分对管的栅极，对共源差分对管进行电流控制。