一種Ka波段發(fā)射SOC的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Ka波段瓦片式相控陣?yán)走_(dá)信號(hào)處理器件，特別涉及一種Ka波段發(fā)射 SOC O
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的相控陣TR組件中多采用數(shù)字移相器和數(shù)字衰減器，用于對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功分、移相、衰減和放大處理;但是，這樣也就造成了電路的控制線路增多、尺寸較大，且精度也有限;尤其是對(duì)于多通道情況，移相和衰減芯片成倍數(shù)的增加，更加是增大的器件的體積和復(fù)雜度，以一個(gè)簡(jiǎn)單的四通道為例，實(shí)現(xiàn)移相和衰減功能需要8個(gè)單功能芯片才能完成，對(duì)于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性大為增加，且成本也不菲，因而亟需一種體積小、集成度高、精度高且同時(shí)具備上述數(shù)字移相器和數(shù)字衰減器的功能的芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有相控陣TR組件中多采用數(shù)字移相器和數(shù)字衰減器，而造成的控制線路增多、尺寸較大，且精度也有限的問(wèn)題，提供一種體積小、集成度高、精度高，以及同時(shí)具有對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相、幅度變換和信號(hào)放大功能的發(fā)射S0C。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0005]—種Ka波段發(fā)射S0C，包括:功分器、多個(gè)單獨(dú)與所述功分器連接的矢量調(diào)制器，每一個(gè)所述矢量調(diào)制器后級(jí)還連接一功率放大器;所述功分器用于將輸入信號(hào)分為多路輸出信號(hào)，每一路所述輸出信號(hào)經(jīng)所述矢量調(diào)節(jié)器進(jìn)行相位和幅度變換后傳輸至所述功率放大器，并經(jīng)所述功率放大器放大后發(fā)射出去；
[0006]通過(guò)在一塊單片上集成所述的功分器、矢量調(diào)制器和功率放大器，使得其與傳統(tǒng)的用的分離單片構(gòu)成的多個(gè)發(fā)射通道相比，面積大為減小、成本也得到降低。同時(shí)通過(guò)所述矢量調(diào)制器可以360度內(nèi)以任意角度對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相處理，且移相精度較高。
[0007]優(yōu)選的，所述功分器為I分四Wilkinson功分器，所述I分四Wilkinson功分器用于將輸入信號(hào)分成4路輸出分別輸出至所述矢量調(diào)制器；
[0008]同時(shí)，在所述I分四Wilkinson功分器的4個(gè)發(fā)射通道內(nèi)還設(shè)置有隔離電阻，用于減小各個(gè)發(fā)射通道之間的相互影響。
[0009]優(yōu)選的，所述矢量調(diào)制器包括:依次連接的正交功分器、相位幅度變換網(wǎng)絡(luò)、功率分配合成器，所述正交功分器用于接收所述I分四Wilkinson功分器分成的4路信號(hào)中的一路，并對(duì)其處理后產(chǎn)生2路正交信號(hào)，所述2路正交信號(hào)分別經(jīng)所述相位幅度變換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相位和幅度變換后傳輸至所述功率分配合成器，并經(jīng)所述功率分配器合成器合成一路后輸出。
[0010]優(yōu)選的，所述正交功分器包括第一Iange耦合器，用于輸出2路正交信號(hào)，所述2路正交信號(hào)分別輸出至所述相位幅度變換網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行幅度和相位變換。
[0011]優(yōu)選的，所述相位幅度變換網(wǎng)絡(luò)包括:第二Iange耦合器和第三Iange耦合器，所述第二 Iange親合器和第三Iange親合器的輸入端分別連接所述第一 Iange親合器的親合端和直通端；
[0012]所述第二Iange親合器和第三Iange親合器的直通端和親合端分別連接一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，2個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間經(jīng)2個(gè)串接的電阻后連接在一起，在所述2個(gè)串接的電阻的公共接點(diǎn)處還連接一控制電壓，所述控制電壓用于控制所述正交信號(hào)的幅度和相位，經(jīng)過(guò)幅度和相位調(diào)整后的正交信號(hào)由所述第二 Iange耦合器和第三Iange耦合器的隔離端輸出；所述第二 Iange耦合器和第三Iange耦合器的隔離端連接至所述功率分配器合成器，所述功率分配器合成器用于將所述第二 Iange親合器和第三Iange親合器輸出的信號(hào)合成一路輸出至所述功率放大器，所述功率分配器合成器為Wi Ikinson功率分配合成器。
[0013]同時(shí)，每一個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極之間并聯(lián)一段微帶線，等效于電感接地。由于場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電容會(huì)嚴(yán)重影響矢量調(diào)制器的性能，因此通過(guò)在場(chǎng)效應(yīng)管得漏極和源極間并聯(lián)合適長(zhǎng)度的微帶線可以抵消該電容的影響，所述微帶線的長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際的工作頻帶進(jìn)行調(diào)整。
[0014]其中，所述第一Iange耦合器、第二Iange耦合器和第三Iange耦合器均采用了折線布局結(jié)構(gòu)，用于減小面積，進(jìn)而節(jié)約成本。
[0015]其中，提供所述控制電壓的供電PAD設(shè)置于芯片邊緣，這樣可以使得供電更加方便。
[0016]優(yōu)選的，所述場(chǎng)效應(yīng)管為冷FET管，所述控制電壓通過(guò)控制所述冷FET管的柵壓來(lái)調(diào)節(jié)所述正交信號(hào)的幅度和相位。
[0017]優(yōu)選的，所述功率放大器由三級(jí)放大鏈路構(gòu)成，每一級(jí)放大電路中的晶體管柵極上串聯(lián)一個(gè)阻容并聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)合適的阻容值可以有效的改善所述功率放大器的低頻穩(wěn)定性。同時(shí)，所述的功率放大器選用較大管芯以降低柵壓；
[0018]同時(shí)所述三級(jí)放大鏈路中的所有晶體管的源極連接在一起后連接外部電源，所有晶體管的漏極連接在一起后連接外部電源，源極或漏極在相互連接時(shí)可以用橋進(jìn)行搭建，這樣可以在需要時(shí)劃斷分開(kāi)進(jìn)行供電。
[0019]優(yōu)選的，所述功率放大器工作AB類。
[0020]優(yōu)選的，所述正交功分器與矢量調(diào)制器之間設(shè)置有隔離地孔，用于減小正交功分器與所述矢量調(diào)制器之間的耦合。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0022]1、通過(guò)在一塊單片上集成所述的功分器、矢量調(diào)制器和功率放大器，使得其與傳統(tǒng)的用的分離單片構(gòu)成的多個(gè)發(fā)射通道相比，面積大為減小、成本也得到降低。同時(shí)通過(guò)所述矢量調(diào)制器可以360度內(nèi)以任意角度對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相處理，且移相精度較高。
[0023]2、同時(shí)，在所述I分四Wilkinson功分器的4個(gè)發(fā)射通道內(nèi)還設(shè)置有隔離電阻，可以減小各個(gè)發(fā)射通道之間的相互影響。
[0024]3、通過(guò)在場(chǎng)效應(yīng)管得漏極和源極間并聯(lián)合適長(zhǎng)度的微帶線可以抵消場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電容對(duì)矢量調(diào)制器性能的影響。
[0025]4、將提供所述控制電壓的供電PAD設(shè)置于芯片邊緣，這樣可以使得供電更加方便。
[0026]5、所述第一 Iange親合器、第二 Iange親合器和第三Iange親合器均采用了折線布局結(jié)構(gòu)，減小了面積，進(jìn)而節(jié)約了成本。
[0027]6、每一級(jí)放大電路中的晶體管柵極上串聯(lián)一個(gè)阻容并聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)合適的阻容值可以有效的改善所述功率放大器的低頻穩(wěn)定性。
[0028]7、所述三級(jí)放大鏈路中的所有晶體管的源極連接在一起后連接外部電源，所有晶體管的漏極連接在一起后連接外部電源，源極或漏極在相互連接時(shí)可以用橋進(jìn)行搭建，這樣可以在需要時(shí)劃斷分開(kāi)進(jìn)行供電。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為實(shí)施例中Ka波段發(fā)射SOC的電路方框圖；
[0030]圖2為實(shí)施例中Ka波段發(fā)射SOC的芯片結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖3為實(shí)施例中W1-VM3-PA3通道電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為矢量調(diào)制器VM3中第二Iange耦合器K2和第三Iange耦合器K3的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖5為實(shí)施例中I分四Wilkinson功分器和4個(gè)矢量調(diào)制器的版圖布局圖；
[0034]圖6為實(shí)施例中I分四Wilkinson功分器版圖布局圖；
[0035]圖7為實(shí)施例中I分四Wilkinson功分器和一個(gè)矢量調(diào)制器的版圖布局圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合試驗(yàn)例及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0037]實(shí)施例
[0038]本實(shí)施例提供一種Ka波段發(fā)射S0C，其工作頻段為29-31GHZ，它將I分四Wilkinson功分器11、矢量調(diào)制器(標(biāo)記￥11、￥12、￥13、顆4)和功率放大器(標(biāo)記?41、?42、?43、?44)集成在一塊單片中，能夠同時(shí)支持4路發(fā)射工作。該片面積小、成本低、控制精度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局靈活性大，相較于傳統(tǒng)數(shù)字式移相衰減芯片，具體多方面的優(yōu)勢(shì)。
[0039]發(fā)射SOC具體包括:I分四Wilkinson功分器Wl、多個(gè)單獨(dú)與I分四Wilkinson功分器Wl連接的矢量調(diào)制器(標(biāo)記VMl、VM2、VM3、VM4)，每一個(gè)矢量調(diào)制器(標(biāo)記VMl、VM2、VM3、VM4)后級(jí)還連接一功率放大器(標(biāo)記?41、？42、？43、？44);1分四們11^1^011功分器￥1用于將輸入信號(hào)分成4路輸出分別輸出至矢量調(diào)制器(標(biāo)記VMl、VM2、VM3、VM4)，每一路輸出信號(hào)經(jīng)矢量調(diào)節(jié)器(標(biāo)記￥11、￥12、￥13、￥14)進(jìn)行相位和幅度變換后傳輸至功率放大器(標(biāo)記?々1、？八2、?八3、？六4)，并經(jīng)功率放大器(標(biāo)記?41、?42、?43、?六4)放大后發(fā)射出去，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)發(fā)射4路信號(hào)的功能。
[0040]其中，在I分四Wilkinson功分器Wl的4個(gè)發(fā)射通道內(nèi)均設(shè)置有隔離電阻Rg，用于減小各個(gè)發(fā)射通道中信號(hào)的相互影響；同時(shí)，在I分四Wilkinson功分器Wl與矢量調(diào)制器(標(biāo)記VMl、VM2、VM3、VM4)之間還設(shè)置有隔離地孔H，隔離地孔用于減小I分四Wilkinson功分器Wl與矢量調(diào)制器(標(biāo)記VMl、VM2、VM3、VM4)之間的耦合。進(jìn)一步的，參看圖6，I分四Wi Ikinson功分器Wl采用折線和跨橋方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局，如圖中所示，箭頭所指位置即為空氣橋，上層金屬跨越下層金屬，不會(huì)影響功分器的射頻性能，又能減小芯片面積。
[0041]由于輸入信號(hào)分為4路后，每一路信號(hào)所經(jīng)過(guò)的電路結(jié)構(gòu)均相同，即均為依次連接的矢量調(diào)制器(標(biāo)記VMl、VM2、VM