[发明专利]一种基于低频参考信号的片上同步自修复系统

说明书

本发明公开了一种基于低频参考信号的片上同步自修复系统，该系统采用双输入型PLL星状耦合结构或双输入型PLL蝶形耦合结构，通过发射出去的参考信号和接收到的参考信号同步使整个回路的延时是参考信号的整数倍，以此保证各IC芯片的本振信号同步，并应用基于可调左手材料的传输线作为延迟线连接双输入型PLL，实现低损耗，同时减小了延迟线的物理距离。该系统具有面积小、损耗低，自适应强，在各种环境下严格同步的优点。

技术领域

本发明涉及雷达相控阵领域，具体涉及相控阵列中阵元瓦片上数字收发芯片间本振信号相位的同步自修复系统。

背景技术

在大型阵列中，如何同步各个阵元是相控阵的关键技术。阵列使用要求严格同步，对于模拟阵各阵元之间相位差固定，对于数字阵各阵元之间相位相同；大型数字相控阵通常由多个阵元瓦片构成，各阵元瓦片包含几个到几十个数字收发芯片。系统中有两类同步要求：阵元瓦片内同步和阵元瓦片间同步。环境的变化会导致安装时的同步失效，阵元瓦片内多个IC芯片的LO信号之间存在相位偏移，这种静态偏移对于相控阵来说是不希望出现的，需要最小化实现阵元瓦片内的同步。

另外，同步系统需要将时延补到整数倍周期，由于低频信号的波长太长(如10MHz的参考信号在空气中的波长为30米)，而阵元瓦片的尺寸通常远小于1米，采用低频同步系统需要产生长达30米的等效延迟线，这是不可以接受的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于可调左手材料传输线的双输入型PLL耦合的片上同步自修复系统，该系统基于低频参考信号，整个同步系统连接成星状或蝶形结构，IC芯片通过锁相环将发射出去的参考信号和接收到的参考信号同步，假设各阵元瓦片可以得到一个相位相同的参考信号，在此基础上保证瓦片内各射频收发芯片的本振信号同步。

本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种基于低频参考信号的片上同步自修复系统，其特征在于，所述的系统采用双输入型PLL星状耦合结构或双输入型PLL蝶形耦合结构，且PLL之间单线耦合，双输入型PLL星状耦合结构通过链式闭合连接n个双输入型PLL，互传四分之一的本振信号进行互锁实现片上本振信号同步；双输入型PLL蝶形耦合结构通过集总连接m个双输入型PLL，通过给定的参考信号使得片内各IC芯片上的本振信号同步；其中，n≥3，m≥3，所述的双输入型PLL间的互连采用基于左手材料的传输线。

进一步地，所述的双输入型PLL星状耦合结构，其特征在于，其双输入型PLL模块在IC芯片内，各个IC芯片依次通过一个公共IO端口互连，通过DLL模块补偿传输线产生的互连相移，其结构为：

双输入型PLL1的一公共IO端与双输入型PLL2的一公共IO端相连，双输入型PLL2的另一公共IO端与双输入型PLL3的一公共IO端相连，双输入型PLL3的另一公共IO端与双输入型PLL4的一公共IO端相连，以此类推，双输入型PLLn-1的一公共IO端与双输入型PLLn的一公共IO端相连，双输入型PLLn的另一公共IO端与双输入型PLL1的另一公共IO端相连，形成一个闭合环路。

进一步地，所述的双输入型PLL蝶形耦合结构，其特征在于，其LO以及PLL模块在IC芯片内，但其DLL模块处于IC芯片外，全部连接在一起，集总传输给定的参考信号，每个IC芯片与集总DLL模块通过一个公共IO端口相连，其结构为：

双输入型PLL1、PLL2直到PLLm的m个DLL彼此相连，经过DLL模块补偿传输相移，集总传输给定的参考信号，并通过公共IO端口分别与PLL1、PLL2直到PLLm相连，使片上各个IC芯片的LO信号同步。