[发明专利]一种具有温度补偿功能的信号幅度控制装置

说明书

本发明公开了一种具有温度补偿功能的信号幅度控制装置，涉及通信雷达系统的信号控制领域，它包括衰减器和温度补偿电压源；所述的温度补偿电压源的输出端与衰减器的控制端连接；温度补偿电压源检测工作环境温度，并将不同的环境温度转换为不同的控制电压供给衰减器的控制端，衰减器则在不同的环境温度下，由于温度补偿电压源的补偿作用，将衰减量保持恒定。本发明的优势在于结构简单、容易实现，不需要额外的软件控制，也不需要人工干预即可实现稳定准确的信号幅度控制。

技术领域

本发明涉及通信雷达系统的信号控制领域，尤其涉及一种具有温度补偿功能的信号幅度 控制装置。

背景技术

高性能的定向通信系统和相控阵雷达系统在现代战争中的应用是至关重要的。而位于收 发链路中具有幅相控制功能的多功能收发芯片，是实现高精确度定向通信系统和雷达系统的 关键部件。整机系统的发射信号的功率和波束方向性都是通过调整系统中多个信号通道中各 自通道的特定的信号幅度和相位，经过功率合成的方式来实现的。

而衰减器作为多功能收发芯片的重要组成部分，对信号幅度的精确控制起到了至关重要 的作用；主流的数控衰减器实现工艺包括砷化镓（GaAs）和互补金属氧化物半导体（CMOS）。而基于硅基的CMOS工艺正在以低成本和高集成度的优势成为研究的热点。

多功能芯片应用环境多种多样，温度变化剧烈，因此保证衰减器在不同温度下衰减量的 恒定是非常重要的。而步进数控衰减器中的各类器件尤其是MOSFET和电阻的性能受温度影 响很大，难以在较宽的温度范围内实现恒定的衰减量。

目前国内外的论文与专利极少提及关于衰减器的衰减量温度补偿方面的技术。大量专利 和文献均讨论如何利用衰减器的衰减量随温度的变化来补偿系统链路中增益的波动，而对衰 减器本身衰减量随温度的波动并没有采取补偿措施，也并没有搜索到相关的论文与专利。发 表在《IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》上的题为“Amplitude/Phase Temperature Compensation Attenuators With Variable-Q FETResonators”的文章和《1990 IEEE MTT-SDigest》上的题为“A Temperature-CompensatedLinearizing Technique for MMIC Attenuators Utilizing GaAs MESEFTSas Voltage-Variable Resistors”的文章, 都描述了一种衰减量随温度变化的步进式衰减器，作者通过提供随温度变化的栅极电压，改变衰减单元中晶体管的导通电阻，达到改变衰减量的目的。美国专利申请号为US7521980B2 中公开了一种不随温度与工艺变化的压控衰减器电路；该电路的衰减器部分为简单的电阻分压电路，固定电阻与作为可变电阻场效应管串联，场效应管两端电压作为衰减器输出，场效应管栅极连接可变控制信号；为消除工艺偏差对温度的影响，该专利引入带隙基准电压源与运算放大电路产生与工艺无关且不受温度影响的栅极控制电压信号，该控制信号只与运算放大电路的输入参考电压和输入控制电压的比值有关。美国专利申请号为US8988127B2中公开了一种补偿衰减量和链路增益的衰减器电路，包括由场效应管构成的衰减网络和温度补偿电路，其结构示意图如图1所示。该专利声称，温度补偿电路的输出可变电压随温度改变，该输出电压连接衰减器中场效应管的栅极，控制不同温度下场效应管的导通电阻，从而达到补偿环境温度给衰减量带来变化的目的。

上述论文与专利均通过栅极来调控 nMOS 开关管的开关电压，源漏极直流电压一般与地 相同。这种栅极控制电路通常需要额外提供一个比 nMOS 开关管标称工作电压更高的电源电 压来实现栅极温控电路。