本實用新型涉及一種微波/毫米波集成電路，具體的說，是涉及一種能實現(xiàn)四通道微波/毫米波收發(fā)、帶有移相、衰減功能的多功能4合1收發(fā)芯片。

背景技術(shù)：

微波/毫米波電路從20世紀(jì)40年代的波導(dǎo)獨立體電路，到20世紀(jì)60年代的平面混合集成電路，再到20世紀(jì)70年代的單片電路、多芯片模塊混合集成電路，逐步演變成21世紀(jì)集成多種單片功能的多功能模塊，系統(tǒng)進一步朝小型化、芯片化方向發(fā)展。高度集成的多功能芯片是電子技術(shù)和系統(tǒng)小型化發(fā)展的必然趨勢，小型化、多功能、高集成度的微波/毫米波電路在國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中必將發(fā)揮越來越重要的作用。

然而，現(xiàn)有的微波/毫米波集成電路尚未將多通道的收發(fā)、移相、衰減以及數(shù)字控制功能集成在同一芯片電路中。

現(xiàn)有專利如專利申請?zhí)枮镃N200710177851.3，申請日為2007.11.21，名稱為“一個毫米波小型化多通道收發(fā)組件裝置及其相位補償方法”的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為：本發(fā)明提供一個毫米波小型化多通道收發(fā)組件裝置及其相位補償方法，收發(fā)組件裝置包括發(fā)射支路、接收支路、開關(guān)、功分電路和金屬盒體，屬于雷達組件技術(shù)領(lǐng)域。收發(fā)組件裝置是以MMIC(毫米波單片集成電路)技術(shù)為基礎(chǔ)的毫米波全平面集成電路實現(xiàn)的，并且收發(fā)組件內(nèi)部沒有有源相移器件。通道間相位補償方法是利用收發(fā)組件內(nèi)起級聯(lián)作用的微帶線加載高介電常數(shù)的介質(zhì)。通過選取不同的加載介質(zhì)可以實現(xiàn)0-360度范圍內(nèi)的相位誤差補償，并且不影響幅度一致性。

對比文件中收發(fā)組件裝置是由多個芯片和電路搭建而成，存在尺寸大、集成度低的問題；對比文件中收發(fā)組件裝置中的相位補償功能僅是對相位誤差進行一次性補償，補償后并沒有移相的功能；對比文件中收發(fā)組件裝置中的相位補償功能必須通過測試、計算、調(diào)試等步驟的反復(fù)迭代才能將相位誤差調(diào)整準(zhǔn)確，存在調(diào)試速度慢、調(diào)試步驟繁瑣、相位補償范圍受實際空間限制等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，現(xiàn)在特別提出多功能4合1收發(fā)微波/毫米波集成電路芯片，將4路收發(fā)、開關(guān)、放大、移相、衰減以及數(shù)字控制、溫度補償和電源控制功能全部集成在一片芯片電路中，解決相控陣?yán)走_的小型化集成問題。

本實用新型技術(shù)方案如下：

多功能4合1收發(fā)芯片，其特征在于：包括射頻部分、控制部分和電源部分，所述射頻部分包含四路獨立的射頻收發(fā)通道一、射頻收發(fā)通道二、射頻收發(fā)通道三、射頻收發(fā)通道四和一分四功分器，每一個通道都包含收發(fā)切換電路、驅(qū)動放大器電路、功率放大器電路、低噪聲放大器電路、六位移相器電路和六位衰減器電路；所述控制部分包括數(shù)字控制電路；所述電源部分包括電源控制電路、溫度檢測電路。

所述射頻部分中的各個電路組成了接收鏈路和發(fā)射鏈路兩個部分，其中發(fā)射鏈路連接關(guān)系按信號傳輸方向排序為：收發(fā)切換電路鏈接發(fā)射驅(qū)動放大器電路，發(fā)射驅(qū)動放大器電路后接發(fā)射六位移相器電路，發(fā)射六位移相器電路后接功率放大器電路；接收鏈路連接關(guān)系按信號傳輸方向排序為：低噪聲放大器電路后連接接收六位移相器電路，接收六位移相器電路后連接六位衰減器電路，六位衰減器電路后連接接收驅(qū)動放大器電路，接收驅(qū)動放大器電路后連接收發(fā)切換電路；收發(fā)切換電路將接收和發(fā)射兩個鏈路合并在一起。

每個射頻收發(fā)通道的發(fā)射輸入端和接收輸出端由一個單刀雙擲開關(guān)電路合成一個公共射頻端口，并由開關(guān)電路進行射頻收發(fā)切換。

四個射頻收發(fā)通道的公共射頻端口通過一分四功分器電路合成一路作為芯片的公共射頻端口。在每個單獨的射頻收發(fā)通道上分別設(shè)置有射頻收發(fā)通道一的發(fā)射接口、射頻收發(fā)通道一的接收接口、射頻收發(fā)通道二的發(fā)射接口、射頻收發(fā)通道二的接收接口，射頻收發(fā)通道三的發(fā)射接口、射頻收發(fā)通道三的接收接口、射頻收發(fā)通道四的發(fā)射接口和射頻收發(fā)通道四的接收接口。

芯片的收發(fā)工作狀態(tài)由數(shù)字控制電路控制，當(dāng)芯片工作在發(fā)射狀態(tài)時，數(shù)字控制電路將控制四個通道的單刀雙擲開關(guān)電路切換到發(fā)射射頻通路，同時數(shù)字控制電路將控制電源控制電路對接收通道的所有放大器斷電；當(dāng)芯片工作在接收狀態(tài)時，數(shù)字控制電路將控制四個通道的單刀雙擲開關(guān)電路切換到接收射頻通路，同時數(shù)字控制電路將控制電源控制電路對發(fā)射通道的所有放大器斷電。

所述溫度檢測電路與電源控制電路之間具有反饋電路，溫度檢測電路將通過反饋電路控制電源控制電路用以調(diào)整放大器的偏置狀態(tài)，達到溫度補償?shù)淖饔谩?/p>

每一個放大器、移相器和衰減器的工作狀態(tài)都被數(shù)字控制電路控制。

所述數(shù)字控制電路采用SPI通訊協(xié)議與芯片外部進行通訊。

采用上述技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果：

1、本申請將多種功能全集成在同一個芯片中。集成度高、體積小、成本低、全數(shù)字化控制、使用簡單等。本申請將相控陣體系中常用的多種功能全部集成在一款芯片中，由一顆芯片代替以往的多顆芯片，從而大幅度減小體積和降低成本，同時實現(xiàn)全數(shù)字化控制。

2、與對比文件相比，本申請的單芯片集成尺寸小、集成度高，且移相功能是可以通過數(shù)字控制隨時對相位進行改變；本申請的相位補償功能無需通過測試、計算、調(diào)試等步驟的反復(fù)迭代才能將相位誤差調(diào)整準(zhǔn)確，所以調(diào)試速度快、調(diào)試步驟簡化、相位補償范圍不受實際空間限制等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理框圖。

圖2為本實用新型的電路架構(gòu)及功能描述圖。

圖3為本實用新型的芯片外形圖。

附圖中：射頻部分1，控制部分2，電源部分3，射頻收發(fā)通道一4，射頻收發(fā)通道二5，射頻收發(fā)通道三6，射頻收發(fā)通道四7，一分四功分器8，收發(fā)切換電路9，驅(qū)動放大器電路10，功率放大器電路11，低噪聲放大器電路12，六位移相器電路13，六位衰減器電路14，公共射頻端口15，射頻收發(fā)通道一的發(fā)射接口16，射頻收發(fā)通道一的接收接口17，射頻收發(fā)通道二的發(fā)射接口18，射頻收發(fā)通道二的接收接口19，射頻收發(fā)通道三的發(fā)射接口20，射頻收發(fā)通道三的接收接口21，射頻收發(fā)通道四的發(fā)射接口22，射頻收發(fā)通道四的接收接口23。

具體實施方式

實施例1

多功能4合1收發(fā)芯片包括射頻部分1、控制部分2和電源部分3，所述射頻部分1包含四路獨立的射頻收發(fā)通道一4、射頻收發(fā)通道二5、射頻收發(fā)通道三6、射頻收發(fā)通道四7和一分四功分器8，每一個通道都包含收發(fā)切換電路9、驅(qū)動放大器電路10、功率放大器電路11、低噪聲放大器電路12、六位移相器電路13和六位衰減器電路14；所述控制部分2包括數(shù)字控制電路；所述電源部分3包括電源控制電路、溫度檢測電路。本申請將多種功能全集成在同一個芯片中。集成度高、體積小、成本低、全數(shù)字化控制、使用簡單等。本申請將相控陣體系中常用的多種功能全部集成在一款芯片中，由一顆芯片代替以往的多顆芯片，從而大幅度減小體積和降低成本，同時實現(xiàn)全數(shù)字化控制。

實施例2

多功能4合1收發(fā)芯片，其特征在于：包括射頻部分1、控制部分2和電源部分3，所述射頻部分1包含四路獨立的射頻收發(fā)通道一4、射頻收發(fā)通道二5、射頻收發(fā)通道三6、射頻收發(fā)通道四7和一分四功分器8，每一個通道都包含收發(fā)切換電路9、驅(qū)動放大器電路10、功率放大器電路11、低噪聲放大器電路12、六位移相器電路13和六位衰減器電路14；所述控制部分2包括數(shù)字控制電路；所述電源部分3包括電源控制電路、溫度檢測電路。

所述射頻部分1中的各個電路組成了接收鏈路和發(fā)射鏈路兩個部分，其中發(fā)射鏈路連接關(guān)系按信號傳輸方向排序為：收發(fā)切換電路9鏈接發(fā)射驅(qū)動放大器電路10，發(fā)射驅(qū)動放大器電路10后接發(fā)射六位移相器電路13，發(fā)射六位移相器電路13后接功率放大器電路11；接收鏈路連接關(guān)系按信號傳輸方向排序為：低噪聲放大器電路12后連接接收六位移相器電路13，接收六位移相器電路13后連接六位衰減器電路14，六位衰減器電路14后連接接收驅(qū)動放大器電路10，接收驅(qū)動放大器電路10后連接收發(fā)切換電路9；收發(fā)切換電路9將接收和發(fā)射兩個鏈路合并在一起。

每個射頻收發(fā)通道的發(fā)射輸入端和接收輸出端由一個單刀雙擲開關(guān)電路合成一個公共射頻端口15，并由開關(guān)電路進行射頻收發(fā)切換。

四個射頻收發(fā)通道的公共射頻端口15通過一分四功分器8電路合成一路作為芯片的公共射頻端口15。在每個單獨的射頻收發(fā)通道上分別設(shè)置有射頻收發(fā)通道一的發(fā)射接口16、射頻收發(fā)通道一的接收接口17、射頻收發(fā)通道二的發(fā)射接口18、射頻收發(fā)通道二的接收接口19，射頻收發(fā)通道三的發(fā)射接口20、射頻收發(fā)通道三的接收接口21、射頻收發(fā)通道四的發(fā)射接口22和射頻收發(fā)通道四的接收接口23。

芯片的收發(fā)工作狀態(tài)由數(shù)字控制電路控制，當(dāng)芯片工作在發(fā)射狀態(tài)時，數(shù)字控制電路將控制四個通道的單刀雙擲開關(guān)電路切換到發(fā)射射頻通路，同時數(shù)字控制電路將控制電源控制電路對接收通道的所有放大器斷電；當(dāng)芯片工作在接收狀態(tài)時，數(shù)字控制電路將控制四個通道的單刀雙擲開關(guān)電路切換到接收射頻通路，同時數(shù)字控制電路將控制電源控制電路對發(fā)射通道的所有放大器斷電。

所述溫度檢測電路與電源控制電路之間具有反饋電路，溫度檢測電路將通過反饋電路控制電源控制電路用以調(diào)整放大器的偏置狀態(tài)，達到溫度補償?shù)淖饔谩?/p>

每一個放大器、移相器和衰減器的工作狀態(tài)都被數(shù)字控制電路控制。

所述數(shù)字控制電路采用SPI通訊協(xié)議與芯片外部進行通訊。

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的多功能4合1收發(fā)芯片。

如圖1所示，本實用新型提出了一種多功能4合1收發(fā)芯片，芯片主要由數(shù)字控制電路、4個通道的射頻通道電路、電源控制電路、一分四功分器8電路4部分組成。所述芯片中的射頻通道電路的四個通道采用同樣的設(shè)計實現(xiàn)，每個射頻通道電路中都包含：開關(guān)電路、驅(qū)動放大器電路10、功率放大器電路11、低噪聲放大器電路12、六位移相器電路13、六位衰減器電路14。如圖2所示，所述芯片中的電源控制電路包含放大器偏置電路、溫度補償電路和DC變換電路。

如圖1所示，本實用新型提出的多功能4合1收發(fā)芯片中的數(shù)字控制電路與芯片中的每一個開關(guān)電路、放大器電路、移相器電路、衰減器電路以及電源控制電路相連，并可控制每一個開關(guān)電路、放大器電路、移相器電路、衰減器電路以及電源控制電路的工作狀態(tài)。

如圖1所示，本芯片中的一分四功分器8電路的公共射頻端作為芯片的公共射頻接口，在發(fā)射工作狀態(tài)下實現(xiàn)公共射頻端射頻信號到四個射頻端的射頻功率四等分功能，將射頻信號傳輸給四個射頻通道。在接收工作狀態(tài)下將四個射頻端傳輸過來的射頻信號進行功率合成，并由公共射頻端將合成后的射頻信號輸出。

如圖1所示，本實用新型提出的多功能4合1收發(fā)芯片工作在發(fā)射狀態(tài)時，射頻信號從一分四功分器8電路的公共端口進入，功分器將射頻信號分成四路后由四個分端口將射頻信號輸入到四個射頻通道中，經(jīng)過開關(guān)電路、驅(qū)動放大器電路10、移相器電路、功率放大器之后，從每個射頻通道的發(fā)射端口輸出。芯片在接收狀態(tài)時，射頻信號由每個射頻通道的接收接口輸入，經(jīng)過低噪聲放大器電路12、移相器電路、衰減器電路、驅(qū)動放大器電路10、開關(guān)電路之后，送入到1分4功分器的四個分端口，功分器將4路信號合成后由公共端口輸出。

如圖2所示，本實用新型提出的多功能4合1收發(fā)芯片的功能主要分成三部分，射頻部分1主要完成射頻信號的收發(fā)、放大、移相和衰減功能；電源部分3完成各個通道的通斷電、溫度補償和DC變換功能；控制部分2對射頻部分1和電源部分3的工作狀態(tài)進行控制，完成對移相和衰減工作狀態(tài)的切換和控制、收發(fā)電源時序控制以及控制數(shù)據(jù)的緩存功能。

本實用新型提出的多功能4合1收發(fā)芯片的對外接口布局如圖3所示，四個射頻接口分布在芯片左右兩側(cè)，射頻公共端口在底部，控制及電源接口在頂部。