本發(fā)明涉及射頻/毫米波芯片設(shè)計(jì)技術(shù)、汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)前端電路等領(lǐng)域，具體的說，是一種用于毫米波車載雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射芯片。

背景技術(shù)：

雷達(dá)按照電磁波輻射能量的特點(diǎn)可以分為脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)。和脈沖雷達(dá)相比，連續(xù)波雷達(dá)發(fā)射功率隨時(shí)間無明顯變化，更容易和射頻前端兼容，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單因而成本較低，成為汽車前視雷達(dá)的主流技術(shù)。調(diào)頻連續(xù)波（fmcw）雷達(dá)系統(tǒng)包括天線、射頻收發(fā)前端、信號(hào)處理模塊、報(bào)警裝置和汽車控制單元。雷達(dá)利用電磁波發(fā)射后遇到障礙物反射的回波信號(hào)對(duì)其不斷檢測(cè)，射頻收發(fā)前端通過天線接收回波信號(hào)并與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行差頻處理，再送至后級(jí)信號(hào)處理模塊，根據(jù)中頻信號(hào)來探測(cè)目標(biāo)的相對(duì)速度和距離等信息，向司機(jī)發(fā)出報(bào)警，使司機(jī)及時(shí)作出反應(yīng)，同時(shí)雷達(dá)輸出信號(hào)到達(dá)汽車控制單元，根據(jù)情況自動(dòng)進(jìn)行剎車或者減速，保證行車安全。

fmcw雷達(dá)發(fā)射連續(xù)調(diào)制信號(hào)，信號(hào)頻率在時(shí)域中按照調(diào)制電壓的規(guī)律線性上升或者下降，常用的調(diào)制信號(hào)包括方波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)以及三角波信號(hào)等。圖1為采用三角波調(diào)制形式的fmcw雷達(dá)測(cè)距原理示意圖，上圖為發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的波形，下圖為混頻以后產(chǎn)生的中頻信號(hào)。調(diào)頻信號(hào)中心頻率為fo，tc為調(diào)頻信號(hào)周期、bc為調(diào)頻帶寬。信號(hào)上升過程，發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的差頻頻率表示為fbup；信號(hào)下降過程，發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的差頻頻率表示為fbdn。當(dāng)目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射信號(hào)經(jīng)過δt時(shí)間延遲被雷達(dá)接收，δt=2r/c,式中c為光速，r為雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離。此時(shí)上升和下降過程差頻頻率fbup=fbdn=fr1=f1-f2,雷達(dá)與目標(biāo)物體之間的距離r=c?tc?fr1/4bc。如果目標(biāo)正在移動(dòng)，則反射信號(hào)包含一個(gè)由目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的多普勒頻移fd。fd=2vr?fo/c，vr為相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，多普勒頻移會(huì)使得差頻信號(hào)在上升和下降過程產(chǎn)生變化，其中信號(hào)上升過程的差頻信號(hào)fbup=fr2-fd，信號(hào)下降過程的差頻信號(hào)fbdn=fr2+fd，因此可以計(jì)算出雷達(dá)與目標(biāo)相對(duì)速度vr=c?（fbdn-fbup）/4fo，當(dāng)目標(biāo)正在靠近雷達(dá)時(shí)，相對(duì)速度取值為正；當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離雷達(dá)時(shí)，相對(duì)速度取值為負(fù)。基于距離r和相對(duì)速度vr公式，可以進(jìn)一步確定雷達(dá)系統(tǒng)處理距離和相對(duì)速度的分辨率。

目標(biāo)的檢測(cè)主要通過雷達(dá)發(fā)射和接收的波束決定。通過集成多個(gè)天線、多個(gè)收發(fā)通道以及數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)的數(shù)字波束形成系統(tǒng)，可以完成多路信號(hào)的處理，擴(kuò)寬雷達(dá)監(jiān)測(cè)的角度。此外，毫米波車載雷達(dá)系統(tǒng)還需要滿足不同距離的應(yīng)用要求，其中76ghz～77ghz頻段用于遠(yuǎn)距離檢測(cè)、77ghz～81ghz頻段用于近距離檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字波束形成系統(tǒng)。

射頻收發(fā)前端是雷達(dá)系統(tǒng)的核心模塊。發(fā)射信號(hào)由發(fā)射機(jī)內(nèi)部集成的壓控振蕩器在調(diào)制信號(hào)的作用下產(chǎn)生，其輸出信號(hào)一部分經(jīng)過功率放大器放大輸出，一部分作為接收機(jī)本振信號(hào)與目標(biāo)反射的回波信號(hào)進(jìn)行混頻。發(fā)射信號(hào)的幅度和相位噪聲會(huì)影響信號(hào)頻譜和噪聲底板。相位噪聲增加混頻以后的中頻信號(hào)噪聲譜密度，降低雷達(dá)系統(tǒng)整體的信噪比。當(dāng)應(yīng)用在多個(gè)目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，過高的相位噪聲有可能使得遠(yuǎn)處部分目標(biāo)反射產(chǎn)生的中頻信號(hào)被位于雷達(dá)附近目標(biāo)產(chǎn)生的更高功率的中頻信號(hào)噪聲邊帶所覆蓋，導(dǎo)致系統(tǒng)無法將這些目標(biāo)區(qū)分開來。

現(xiàn)有的車載毫米波雷達(dá)發(fā)射芯片方案分為兩種。一種采用分離器件的形式，通過單獨(dú)的壓控振蕩器、倍頻器以及功率放大器芯片實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的發(fā)射，該方案集成度較低、不利于汽車?yán)走_(dá)小型化的需求。另一種方案采用全集成的形式，所有功能單元均在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。已有的覆蓋76ghz～81ghz頻段發(fā)射芯片方案需要采用兩個(gè)壓控振蕩器分別實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和近距離頻段，芯片設(shè)計(jì)方案仍然較為復(fù)雜，需要增加巴倫、功率合成器等額外的電路配合兩個(gè)振蕩器共同工作，使得芯片面積較大，功耗也隨之增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于遠(yuǎn)距離和近距離檢測(cè)的車載毫米波雷達(dá)的發(fā)射芯片，該芯片基于晶體管截止頻率ft=200ghz的sigebicmos工藝，結(jié)合雷達(dá)系統(tǒng)的接收芯片共同完成76ghz～81ghz頻段收發(fā)信號(hào)的處理，通過集成低相位噪聲的寬帶壓控振蕩器和高輸出功率放大器，實(shí)現(xiàn)發(fā)射芯片全集成、高性能、低成本和小型化。

一種用于毫米波車載雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射芯片，包括與壓控振蕩器連接的、用于控制提供基頻和二倍頻兩路信號(hào)的細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口和粗調(diào)諧電壓輸入接口，所述壓控振蕩器還依次連接有第一緩沖器、第三功率放大器、第一巴倫，所述第一巴倫還連接有本振信號(hào)輸出端口；所述第一緩沖器還連接有十六分頻器，十六分頻器連接射頻信號(hào)輸出端口；所述壓控振蕩器還依次連接有第二緩沖器、第二巴倫、功分器，所述功分器還分別連接有第一功率放大器和第二功率放大器，所述第一功率放大器、第二功率放大器分別和第一信號(hào)發(fā)射端口、第二信號(hào)發(fā)射端口連接。

具體地，第一功率放大器和第二功率放大器皆為多級(jí)級(jí)聯(lián)功率放大器，所述第一功率放大器與第二功率放大器結(jié)構(gòu)相同，皆包括三級(jí)級(jí)聯(lián)的差分共射共基放大器。

具體地，所述壓控振蕩器包括晶體管t1、t2，晶體管t1、t2的基極之間連接有第一細(xì)調(diào)諧電容支路，晶體管t1、t2發(fā)射極之間連接有第二細(xì)調(diào)諧電容支路和粗調(diào)諧電容支路。第二細(xì)調(diào)諧電容支路的兩端分別和粗調(diào)諧電容支路的兩端連接。

進(jìn)一步地，所述第一細(xì)調(diào)諧電容支路包括電阻r5、r6，變?nèi)荻O管cvar5、cvar6和電容c7、c8。電阻r5、r6分別與變?nèi)荻O管cvar5和cvar6連接并接入電容c7、c8的一端，電容c7、c8的另一端分別與晶體管t1、t2的基級(jí)連接。變?nèi)荻O管cvar5和cvar6的公共端連接細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口，變?nèi)荻O管cvar5和cvar6另一端分別通過電阻r5和r6連接低電平vss；細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口給電路提供細(xì)調(diào)諧電壓。

所述第二細(xì)調(diào)諧電容支路包括電阻r1、r2，變?nèi)荻O管cvar1、cvar2和電容c3、c4，電阻r1、r2分別與變?nèi)荻O管cvar1、cvar2連接并接入電容c3、c4的一端，電容c3、c4的另一端分別與晶體管t1、t2的發(fā)射級(jí)連接。變?nèi)荻O管cvar1和cvar2公共端同樣連接細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口，另一端分別通過電阻r1和r2連接低電平vss；所述晶體管t1、t2的基極之間還通過傳輸線l1、l2連接，傳輸線l1、l2之間還連接有偏置電壓接口，接收偏置電壓；所述晶體管t1的基極和發(fā)射極之間還連接有電容c1，晶體管t2的基極和發(fā)射極之間還連接有電容c2。

所述粗調(diào)諧電容支路包括電阻r3、r4，變?nèi)荻O管cvar3、cvar4和電容c5、c6，電阻r3、r4分別與變?nèi)荻O管cvar3、cvar4連接并接入電容c5、c6的一端，電容c5、c6的另一端分別與晶體管t1、t2的發(fā)射級(jí)連接。變?nèi)荻O管cvar3、cvar4公共端連接粗調(diào)諧電壓輸入接口，另一端分別通過電阻r3和r4連接低電平vss。

所述晶體管t1、t2的發(fā)射極之間還通過傳輸線l3、l4形成通路，所述傳輸線l3、l4的一端通過傳輸線l11、電阻r7連接到低電平vss，晶體管t1、t2的集電極之間連接有依次連接的傳輸線l5、l7、l8、l6，電容c9的一端連接在傳輸線l5、l7之間，電容c9的另一端連接在傳輸線l8、l6之間，所述晶體管t1、t2的集電極分別連接傳輸線l5、l6的一端，所述傳輸線l7、l8的公共端還通過傳輸線l9連接電源vcc。

具體地，所述第一緩沖器與第二緩沖器結(jié)構(gòu)相同，所述第一緩沖器包括晶體管t3、t4，輸入信號(hào)分別經(jīng)隔直電容c12、c13輸送給晶體管t3、t4基級(jí)，晶體管t3、t4基極分別連接r8、r9后相連；晶體管t3、t4集電級(jí)連接到電源vcc。晶體管t3發(fā)射極連接電阻r10的一端和晶體管t5基極，晶體管t4發(fā)射極連接電阻r11的一端和晶體管t6基極，電阻r10和r11另一端連接到低電平vss；晶體管t5集電極通過傳輸線l13連接晶體管t7發(fā)射極，晶體管t6集電極通過傳輸線l14連接晶體管t8發(fā)射極，晶體管t5、t6發(fā)射極相連經(jīng)傳輸線l19和電阻r12接地，晶體管t7和t8基級(jí)連接接收偏置電壓，晶體管t7、t8集電級(jí)分別通過傳輸線l15、l16連接到電源vcc，晶體管t7、t8集電級(jí)還分別經(jīng)傳輸線l17和l18連接到緩沖器輸出端口。

具體地，發(fā)射芯片的第一功率放大器前兩級(jí)差分共射共基放大器的結(jié)構(gòu)相同，包括晶體管t9、t10，偏置電壓通過傳輸線l27和l28連接到晶體管t9、t10基極；輸入信號(hào)通過傳輸線l22、l23、l25傳輸給晶體管t9基極；輸入信號(hào)還通過傳輸線l22、電容c15、傳輸線l26連接到晶體管t10基極；傳輸線l23、l25之間通過電容c14連接到地；電容c15、傳輸線l26之間通過傳輸線l24連接到地；晶體管t9、t10發(fā)射極相連后通過傳輸線l29、電阻r13連接到地；晶體管t9、t10集電極分別通過傳輸線l30、l31連接到晶體管t11、t12發(fā)射極，晶體管t11、t12基極相連后接收偏置電壓，晶體管t11、t12集電極分別通過傳輸線l32、l33連接到電源vcc，所述晶體管t11、t12集電極還分別通過傳輸線l35、l34輸出信號(hào)。

具體地，第三級(jí)差分共射共基放大器包括晶體管t13、t14,偏置電壓通過傳輸線l36、l37連接到晶體管t13和t14基極，輸入信號(hào)分別輸入到晶體管t13、t14基極，晶體管t13、t14發(fā)射極通過傳輸線l38、電阻r14接地；晶體管t13集電極通過傳輸線l39、l41連接到電源vcc，晶體管t14集電極通過傳輸線l40、l42連接到電源vcc；晶體管t13集電極還通過傳輸線l39、電容c16、傳輸線l43連接到晶體管t15發(fā)射極；晶體管t14集電極還通過傳輸線l40、電容c17、傳輸線l44連接到晶體管t16發(fā)射極；晶體管t15、t16發(fā)射極分別通過傳輸線l46、l47連接后經(jīng)傳輸線l45、電阻r15連接到地；晶體管t15集電極通過傳輸線l48、l50連接到電源vcc，晶體管t16集電極通過傳輸線l49、l51連接到電源vcc；輸出信號(hào)分別由晶體管t15、t16集電極通過傳輸線l48、l49輸出；晶體管t15、t16基極連接接收偏置電壓。

具體地，所述十六分頻器由四級(jí)級(jí)聯(lián)的二分頻器組成，每級(jí)二分頻器包括射頻輸入對(duì)晶體管、開關(guān)對(duì)晶體管、差分放大器以及源跟隨器；晶體管t17、t18形成射頻輸入對(duì)晶體管，晶體管t17、t18基級(jí)分別連接接收輸入信號(hào)，偏置電壓經(jīng)電阻r16和r17連接到晶體管t17、t18基極，晶體管t17、t18發(fā)射極經(jīng)電阻r18連接到地；晶體管t17集電極經(jīng)傳輸線l54、l52連接到電壓vcc；晶體管t18集電極經(jīng)傳輸線l55、l53連接到電壓vcc。

晶體管t19、t20、t21、t22組成開關(guān)對(duì)晶體管，晶體管t19、t20發(fā)射極相連并通過傳輸線l60、l62、電阻r19連接到地；晶體管t21、t22發(fā)射極相連并通過傳輸線l61、l63、電阻r19連接到地；晶體管t19和t22集電極相連，晶體管t19、t22基級(jí)分別連接相位相反輸入信號(hào)；晶體管t20、t21集電極相連，晶體管t20、t21基級(jí)同樣分別連接相位相反的輸入信號(hào)；晶體管t21、t22發(fā)射極相連并通過傳輸線l61、l58、電容c18、傳輸線l56、l54連接到晶體管t17集電極；晶體管t19、t20發(fā)射極相連并通過傳輸線l60、l59、電容c19、傳輸線l57、l55連接到晶體管t18集電極。

差分放大器包括晶體管t23、t24，晶體管t23、t24發(fā)射極相連并通過電阻r24連接到地，晶體管t23基極、集電極之間連接有電阻r20，晶體管t24基極、集電極之間連接有電阻r21，晶體管t23、t24集電極分別通過電阻r22、r23連接到電源vcc；晶體管t23基極分別連接有晶體管t19、t22集電極，晶體管t24基極分別連接有晶體管t20、t21集電極。

晶體管t25、t26、t27、t28組成源跟隨器，晶體管t25、t26、t27、t28發(fā)射極分別通過電阻r25、r26、r27、r28連接到地；晶體管t25、t26、t27、t28集電極連接到電源vcc。t25、t26基極分別通過電阻r23、r22連接到電源vcc。晶體管t27、t28發(fā)射極分別連接相位相反輸出信號(hào)端口；晶體管t25發(fā)射極連接晶體管t27基極，晶體管t27發(fā)射極反饋連接到晶體管t19和t21基極；晶體管t26發(fā)射極連接晶體管t28基極，晶體管t28發(fā)射極反饋連接到晶體管t20和t22基極。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

（1）本發(fā)明采用sigebicmos工藝，設(shè)計(jì)了與雷達(dá)系統(tǒng)的接收芯片共同完成76ghz～81ghz頻段收發(fā)信號(hào)處理的發(fā)射芯片。

（2）本發(fā)明集成低相位噪聲的寬帶壓控振蕩器和高輸出功率放大器，實(shí)現(xiàn)發(fā)射芯片全集成、高性能、低成本和小型化。

（3）本發(fā)明效果突出，值得大規(guī)模推廣使用。

附圖說明

圖1為fmcw雷達(dá)測(cè)距原理示意圖。

圖2為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實(shí)施例2的電路原理圖。

圖4為colpitts三點(diǎn)式振蕩器工作原理圖。

圖5為實(shí)施例3的電路原理圖。

圖6為實(shí)施例4的電路原理圖。

圖7為實(shí)施例5中第一功率放大器、第二功率放大器前兩級(jí)電路的電路原理圖。

圖8為實(shí)施例5中第一功率放大器、第二功率放大器第三級(jí)電路的電路原理圖。

圖9為實(shí)施例6的電路原理圖。

其中，附圖標(biāo)記如下所示：1-壓控振蕩器，2-第一緩沖器，3-第三功率放大器，4-第一巴倫，5-十六分頻器，6-第二緩沖器，7-第二巴倫，8-功分器，9-第二功率放大器，10-第一功率放大器，11-功率檢測(cè)器，12-溫度傳感器，13-細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口，14-粗調(diào)諧電壓輸入接口，15-本振信號(hào)輸出端口，16-射頻信號(hào)輸出端口，17-第一信號(hào)發(fā)射端口，18-第二信號(hào)發(fā)射端口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

如圖2所示，一種用于毫米波車載雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射芯片，包括所述與壓控振蕩器1連接的、用于控制提供基頻和二倍頻兩路信號(hào)的細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口（fine）13和粗調(diào)諧電壓輸入接口（coarse）14，所述壓控振蕩器還依次連接有第一緩沖器2、第三功率放大器3、第一巴倫4，所述第一巴倫還連接有本振信號(hào)輸出端口（loout）15。所述第三功率放大器3為中等增益功率放大器。

所述第一緩沖器還連接有十六分頻器5，十六分頻器還連接有射頻信號(hào)輸出端口（divout)16。

值得特別說明的是，基頻信號(hào)輸出頻率為38ghz～40.5ghz，一部分基頻信號(hào)通過第三功率放大器放大后經(jīng)第一巴倫轉(zhuǎn)為單端輸出，為雷達(dá)系統(tǒng)的接收芯片提供本振信號(hào)。另一部分基頻信號(hào)經(jīng)過十六分頻器在divout產(chǎn)生2.4ghz左右的頻率，作為外部鎖相環(huán)的射頻輸入信號(hào)。

所述壓控振蕩器還依次連接有第二緩沖器6、第二巴倫7、功分器8，所述功分器還分別連接有第一功率放大器10和第二功率放大器9，所述第一功率放大器、第二功率放大器分別和第一信號(hào)發(fā)射端口（txouta）17、第二信號(hào)發(fā)射端口(txoutb)18連接。

基頻信號(hào)在壓控振蕩器內(nèi)部進(jìn)行倍頻處理，輸出76ghz～81ghz振蕩信號(hào)，經(jīng)過功分器轉(zhuǎn)換成兩路相同信號(hào)后分別由第一功率放大器、第二功率放大器放大輸出，總共提供四路輸出信號(hào)。所述第一功率放大器、第二功率放大器為多級(jí)級(jí)聯(lián)的功率放大器。第一功率放大器、第二功率放大器分別通過第一信號(hào)發(fā)射端口和第二信號(hào)發(fā)射端口輸出信號(hào)。第一功率放大器、第二功率放大器發(fā)射端口還連接有功率檢測(cè)器11。功率檢測(cè)器用于檢測(cè)四路發(fā)射信號(hào)的大小。

所述芯片上還設(shè)有溫度傳感器12用于采集芯片的溫度。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，進(jìn)一步地，如圖3所示，在壓控振蕩器中，核心振蕩電路工作在38ghz～40.5ghz頻段，基頻信號(hào)通過壓控振蕩器的端口voutp@w和voutn@w輸出；結(jié)點(diǎn)a和b處產(chǎn)生二次諧波頻率，經(jīng)過倍頻的基頻信號(hào)通過壓控振蕩器的端口voutp@2w和voutn@2w輸出；所述端口voutp@w和voutn@w連接有第一緩沖器，所述端口voutp@2w和voutn@2w連接有第二緩沖器。

所述壓控振蕩器包括晶體管t1、t2，晶體管t1、t2的基級(jí)之間連接有第一細(xì)調(diào)諧電容支路，晶體管的發(fā)射極之間連接有第二細(xì)調(diào)諧電容支路和粗調(diào)諧電容支路。第二細(xì)調(diào)諧電容支路的兩端分別和粗調(diào)諧電容支路的兩端連接。

所述第一細(xì)調(diào)諧電容支路包括電阻r5、r6，變?nèi)荻O管cvar5、cvar6和電容c7、c8。電阻r5、r6分別與變?nèi)荻O管cvar5和cvar6連接并接入電容c7、c8的一端，電容c7、c8的另一端分別與晶體管t1、t2的基級(jí)連接。變?nèi)荻O管cvar5和cvar6的公共端連接細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口，變?nèi)荻O管cvar5和cvar6另一端分別通過電阻r5和r6連接低電平vss；細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口給電路提供細(xì)調(diào)諧電壓vtune,fine。

所述第二細(xì)調(diào)諧電容支路包括電阻r1、r2，變?nèi)荻O管cvar1、cvar2和電容c3、c4，電阻r1、r2分別與變?nèi)荻O管cvar1、cvar2連接并接入電容c3、c4的一端，電容c3、c4的另一端分別與晶體管t1、t2的發(fā)射級(jí)連接。變?nèi)荻O管cvar1和cvar2公共端同樣連接細(xì)調(diào)諧電壓輸入接口，另一端分別通過電阻r1和r2連接低電平vss；所述晶體管t1、t2的基極之間還通過傳輸線l1、l2連接，傳輸線l1、l2之間還連接有偏置電壓接口，接收偏置電壓；所述晶體管t1的基極和發(fā)射極之間還連接有電容c1，晶體管t2的基極和發(fā)射極之間還連接有電容c2。

所述粗調(diào)諧電容支路包括電阻r3、r4，變?nèi)荻O管cvar3、cvar4和電容c5、c6，電阻r3、r4分別與變?nèi)荻O管cvar3、cvar4連接并接入電容c5、c6的一端，電容c5、c6的另一端分別與晶體管t1、t2的發(fā)射級(jí)連接。變?nèi)荻O管cvar3、cvar4公共端連接粗調(diào)諧電壓輸入接口，另一端分別通過電阻r3和r4連接低電平vss。由于壓控振蕩器振蕩頻率隨溫度升高而逐漸降低，減少了可以使用的調(diào)諧電壓范圍，因此通過引入粗調(diào)諧電容支路可以補(bǔ)償頻率隨溫度的變化。當(dāng)溫度升高，變?nèi)荻O管cvar3和cvar4容值減??；溫度降低，變?nèi)荻O管cvar3和cvar4容值增加，從而保證振蕩頻率在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定。此外，通過接收粗調(diào)諧電壓輸入接口輸入的粗調(diào)諧電壓vtune,coarse設(shè)置不同偏置電壓，可以調(diào)節(jié)壓控振蕩器振蕩的中心頻率。

本實(shí)施例的壓控振蕩器是根據(jù)如圖4所示的colpitts三點(diǎn)式振蕩器工作原理設(shè)計(jì)的。根據(jù)colpitts三點(diǎn)式振蕩器工作原理，振蕩頻率fosc=1/,其中l(wèi)為圖3中與晶體管t1和t2基級(jí)連接的傳輸線l1、l2形成，輸入電容cin=cb+（cbe?ce）/（cbe+ce）。為獲得寬調(diào)諧范圍，應(yīng)增加cbe/ce比例以及減小cb/ce比例。cbe/ce比例可以通過增加晶體管t1、t2基級(jí)和發(fā)射極間電容c1、c2而提高，cb/ce比例可以通過增大晶體管發(fā)射極的調(diào)諧可變電容而減小。但是電容c1、c2繼續(xù)增大會(huì)使得頻率調(diào)諧范圍達(dá)到飽和同時(shí)增加壓控振蕩器相位噪聲；發(fā)射極調(diào)諧可變電容的增加又會(huì)降低cbe/ce比例，減小整體調(diào)諧范圍。通過在晶體管t1、t2基級(jí)加入cvar5和cvar6組成的細(xì)調(diào)諧電容支路，由于不受電容c1、c2的影響，可以有效提高壓控振蕩器輸出頻率范圍。

電容c1、c3、c5的一端連接輸出端口voutp@w，電容c2、c4、c6的一端連接輸出端口voutn@w。

所述晶體管t1、t2的發(fā)射極之間還通過傳輸線l3、l4形成通路，所述傳輸線l3、l4為工作在基頻頻率w，波長(zhǎng)為λ/4的傳輸線，傳輸線l3、l4用于在b結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生二次諧波2w，并在晶體管t1、t2發(fā)射極與b結(jié)點(diǎn)之間形成高阻通路，減小諧振網(wǎng)絡(luò)q值損耗，提高壓控振蕩器振蕩幅度，優(yōu)化相位噪聲性能。所述傳輸線l3、l4的一端通過傳輸線l11、電阻r7連接到低電平vss，所述傳輸線l3、l4的一端還通過傳輸線l12、電容c11連接輸出端口voutn@2w。

晶體管t1、t2的集電極之間連接有傳輸線l5、l6、l7、l8、電容c9構(gòu)成的匹配電路。上述匹配電路中，傳輸線l5、l7、l8、l6依次連接，電容c9的一端連接在傳輸線l5、l7之間，電容c9的另一端連接在傳輸線l8、l6之間，所述晶體管t1、t2的集電極分別連接傳輸線l5、l6的一端，所述傳輸線l7、l8的公共端還通過傳輸線l9連接電源vcc，所述傳輸線l7、l8公共端還通過傳輸線l10、電容c10連接輸出端口voutp@2w。

由傳輸線l5～l8以及電容c9組成的匹配電路連接晶體管t1、t2的集電極與a結(jié)點(diǎn)，在a結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生二次諧波2w。工作在二倍諧振頻率2w，波長(zhǎng)為λ/4的傳輸線l9和l11作為扼流電感用于在a、b結(jié)點(diǎn)提供直流偏置。由于諧振腔傳輸線存在相移，a、b兩點(diǎn)信號(hào)相位不能達(dá)到180相位差，需要選取不同長(zhǎng)度傳輸線l10和l12進(jìn)行相位調(diào)節(jié)，最終通過電容c10和c11輸出二倍基頻振蕩信號(hào)。

本實(shí)施例中，w指38ghz～40.5ghz，2w指76ghz～81ghz。

實(shí)施例3

如圖5所示，所述第一緩沖器和第二緩沖器皆包含源跟隨器和共射共基級(jí)電路，用于減小后級(jí)負(fù)載對(duì)壓控振蕩器性能的影響，同時(shí)提供足夠的輸出信號(hào)擺幅，電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。輸入信號(hào)vinp和vinn分別經(jīng)隔直電容c12、c13輸送給晶體管t3、t4基級(jí)，晶體管t3、t4基極分別連接r8、r9后相連；其中電阻r8、r9用于提供偏置電壓vb1。晶體管t3、t4集電級(jí)連接到電源vcc。晶體管t3發(fā)射極連接電阻r10的一端和晶體管t5基極，晶體管t4發(fā)射極連接電阻r11的一端和晶體管t6基極，電阻r10和r11另一端連接到低電平vss。晶體管t5集電極通過傳輸線l13連接晶體管t7發(fā)射極，晶體管t6集電極通過傳輸線l14連接晶體管t8發(fā)射極，晶體管t5和t6發(fā)射極相連經(jīng)傳輸線l19和電阻r12接地，其中傳輸線l13、l14用于共射和共基晶體管級(jí)間匹配，提高增益；傳輸線l19用于獲得高阻抗電流源特性，增強(qiáng)共模抑制能力。晶體管t7和t8基級(jí)連接接收偏置電壓vb2，晶體管t7、t8集電級(jí)分別通過波長(zhǎng)皆為λ/4的傳輸線l15、l16連接到電源vcc，晶體管t7、t8集電級(jí)還分別經(jīng)傳輸線l17和l18連接到緩沖器輸出端口voutn和voutp。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，進(jìn)一步地，為提高系統(tǒng)集成度，發(fā)射芯片內(nèi)部的功分器采用wilkinson功率分配器，產(chǎn)生兩條信號(hào)發(fā)射支路，結(jié)構(gòu)如圖6所示。輸入與輸出傳輸線特征阻抗均為z0，輸入傳輸線分別通過特征阻抗為z0、波長(zhǎng)為λ/4傳輸線l20、l21和兩個(gè)輸出傳輸線連接，傳輸線l20、l21用于實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換。兩條輸出傳輸線的輸出端口d、e之間通過電阻r進(jìn)行隔離以及匹配，r=2z0。由于電路對(duì)稱，當(dāng)信號(hào)從輸入傳輸線的輸入端口c輸入，在輸出端口d、e會(huì)產(chǎn)生大小相等、相位相同的兩路信號(hào)，d、e兩端信號(hào)輸出功率pd=pe=pa-3db。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，進(jìn)一步地，毫米波頻段晶體管增益受到很大限制，因此為了滿足車載雷達(dá)應(yīng)用對(duì)于發(fā)射功率的要求，發(fā)射芯片的第一功率放大器和第二功率放大器通過三級(jí)級(jí)聯(lián)的差分共射共基放大器實(shí)現(xiàn)，前兩級(jí)采用相同的結(jié)構(gòu)，前兩級(jí)放大器電路如圖7所示，電壓vb1通過波長(zhǎng)為λ/4的傳輸線l27和l28連接到晶體管t9、t10基極；輸入信號(hào)vin通過傳輸線l22、l23、l25連接到晶體管t9基極；輸入信號(hào)vin還通過傳輸線l22、電容c15、傳輸線l26連接到晶體管t10基極。傳輸線l23、l25之間通過電容c14連接低電平vss（即連接到地）。電容c15、傳輸線l26之間通過傳輸線l24連接到地。晶體管t9、t10發(fā)射極相連后通過傳輸線l29、電阻r13連接到地。晶體管t9、t10集電極分別通過傳輸線l30、l31連接到晶體管t11、t12發(fā)射極，晶體管t11、t12基極相連后接收電壓vb2，晶體管t11、t12集電極分別通過傳輸線l32、l33連接到電源vcc，所述晶體管t11、t12集電極還分別通過傳輸線l35、l34輸出信號(hào)voutn、voutp。

傳輸線l23、l24以及電容c14、c15組成的lc_balun結(jié)構(gòu)產(chǎn)生±90度相移，將前級(jí)功分器輸出的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，傳輸線l29、l32和電阻r13為晶體管t9和t11構(gòu)成的共射共基級(jí)支路提供直流通路，傳輸線l29、l33和電阻r13為晶體管t12和t10構(gòu)成的共射共基級(jí)支路提供直流通路，傳輸線l22、l25、l26、l30、l31、l34、l35用于級(jí)間匹配。

第三級(jí)放大器結(jié)構(gòu)如圖8所示，電壓vb1通過傳輸線l36和l37連接到晶體管t13和t14基極，輸入信號(hào)vinp、vinn分別輸入到晶體管t13、t14基極，晶體管t13、t14發(fā)射極通過傳輸線l38、電阻r14接地。晶體管t13集電極通過傳輸線l39、l41連接到電源vcc，晶體管t14集電極通過傳輸線l40、l42連接到電源vcc。晶體管t13集電極還通過傳輸線l39、電容c16、傳輸線l43連接到晶體管t15發(fā)射極；晶體管t14集電極還通過傳輸線l40、電容c17、傳輸線l44連接到晶體管t16發(fā)射極。晶體管t15、t16發(fā)射極分別通過傳輸線l46、l47連接后經(jīng)傳輸線l45、電阻r15連接到地。晶體管t15集電極通過傳輸線l48、l50連接到電源vcc，晶體管t16集電極通過傳輸線l49、l51連接到電源vcc。輸出信號(hào)voutp、voutn分別由晶體管t15、t16集電極通過傳輸線l48、l49輸出。晶體管t15、t16基極連接電壓vb2。

共射級(jí)晶體管t13和t14與共基級(jí)晶體管t15和t16通過電容c16和c17交流耦合，分別由電壓vb1和vb2單獨(dú)進(jìn)行偏置。采用交流耦合的共射共基級(jí)電路可以使得晶體管t15和t16集電極獲得更多的電壓空間，從而有利于提高功率放大器輸出功率。

實(shí)施例6

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，進(jìn)一步地，十六分頻器基于miller動(dòng)態(tài)除二分頻器結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，如圖9所示，包括射頻輸入對(duì)晶體管、開關(guān)對(duì)晶體管、差分放大器以及源跟隨器。晶體管t17、t18形成射頻輸入對(duì)晶體管，晶體管t17、t18基級(jí)分別連接輸入信號(hào)vinp、vinn，電壓vb經(jīng)電阻r16和r17連接到晶體管t17、t18基極，為晶體管t17、t18提供基級(jí)偏置電壓，晶體管t17、t18發(fā)射極經(jīng)電阻r18連接到地。晶體管t17經(jīng)傳輸線l54、l52連接到電壓vcc。晶體管t18經(jīng)傳輸線l55、l53連接到電壓vcc。

晶體管t19、t20、t21、t22組成開關(guān)對(duì)晶體管，晶體管t19、t20發(fā)射極相連并通過傳輸線l60、l62、電阻r19連接到地；晶體管t21、t22發(fā)射極相連并通過傳輸線l61、l63、電阻r19連接到地。電阻r19提供該開關(guān)對(duì)晶體管支路所需電流。晶體管t19和t22集電極相連，晶體管t19、t22基級(jí)分別連接相位相反輸入信號(hào)voutn、voutp；晶體管t20、t21集電極相連，晶體管t20、t21基級(jí)同樣分別連接相位相反的輸入信號(hào)voutp、voutn。晶體管t21、t22發(fā)射極相連并通過傳輸線l61、l58、電容c18、傳輸線l56、l54連接到晶體管t17集電極。晶體管t19、t20發(fā)射極相連并通過傳輸線l60、l59、電容c19、傳輸線l57、l55連接到晶體管t18集電極。

差分放大器包括晶體管t23、t24，晶體管t23、t24發(fā)射極相連并通過電阻r24連接到地，晶體管t23基極、集電極之間連接有電阻r20，晶體管t24基極、集電極之間連接有電阻r21，晶體管t23、t24集電極分別通過電阻r22、r23連接到電源vcc。晶體管t23基極分別連接有晶體管t19、t22集電極，晶體管t24基極分別連接有晶體管t20、t21集電極。

開關(guān)對(duì)晶體管輸出信號(hào)通過由電阻r20～r24以及晶體管t23和t24組成的差分放大器進(jìn)行放大，同時(shí)利用放大器自身的有限增益帶寬濾除混頻后產(chǎn)生的雜波信號(hào)，保留除二分頻頻率成分。

晶體管t25、t26、t27、t28組成源跟隨器，晶體管t25、t26、t27、t28發(fā)射極分別通過電阻r25、r26、r27、r28連接到地。晶體管t25、t26、t27、t28集電極連接到電源vcc。t25、t26基極分別通過電阻r23、r22連接到電源vcc。晶體管t27、t28發(fā)射極分別連接相位相反輸出信號(hào)端口。

晶體管t25～t28作為源跟隨器將直流電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)更好的驅(qū)動(dòng)后級(jí)負(fù)載。其中晶體管t25發(fā)射極連接晶體管t27基極，晶體管t27發(fā)射極反饋連接到晶體管t19和t21基極；晶體管t26發(fā)射極連接晶體管t28基極，晶體管t28發(fā)射極反饋連接到晶體管t20和t22基極，電阻r25～r28分別與晶體管t25～t28串聯(lián)，產(chǎn)生直流通路，除二分頻信號(hào)最終通過端口voutp和voutn輸出。傳輸線l52、l53、l62、l63作為扼流電感，提供直流偏置，減少信號(hào)損耗；傳輸線l54～l61用于射頻輸入對(duì)和開關(guān)晶體管對(duì)級(jí)間匹配，提高工作頻帶處電壓增益，電容c18、c19用于交流隔直。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。