一種可變參考電壓的射頻控制電路及控制方法及控制設備與流程

2023-08-11 14:43:53

1.本發明涉及射頻控制電路領域，具體地，涉及一種可變參考電壓的射頻控制電路及控制方法及控制設備。


背景技術：

2.現代通信與雷達系統中通常要求配套的微波射頻控制電路(主要指開關/數控移相器/數控衰減器類晶片)具有較高的線性度與低插損(或者在提高控制電路線性度時不影響其損耗)。在傳統的控制電路(本技術中將微波射頻控制電路簡稱為控制電路)晶片設計時，為提高器件的線性度通常要增大管子尺寸或串聯很多級管子(如在soi-cmos電路設計時會增加射頻管，多級射頻管能分攤加在開關兩端的射頻功率，從而使得每級管子上的射頻功率較小而不至於功率壓縮，soi-cmos電路為矽襯底補金屬氧化物半導體場效應電晶體)，但增加的射頻管會增大控制電路的損耗與晶片面積。


技術實現要素：

3.本發明目的是解決背景技術中的問題，實現達到在提高射頻控制電路線性度同時還能降低器件損耗的效果。
4.為實現上述目的，本發明提供了一種可變參考電壓的射頻控制電路，所述射頻控制電路包括：
5.第一支路、第二支路和至少一個開關管，所述第一支路和所述第二支路中的一個支路處於開通狀態時另外一個支路處於關閉狀態；
6.獲得模塊，用於獲得所述第一支路和所述第二支路中處於開通狀態的支路；
7.電源管理模塊，用於將處於開通狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第一電壓；以及用於將處於關閉狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第二電壓；其中，所述第一電壓和所述第二電壓的大小不同。
8.其中，本發明的原理為：申請人研究發現，針對開關管，所加的電壓在不超過break down電壓(擊穿電壓)的前提下，正偏電壓越高插損越小，反向關斷電壓越高開關管p1db(壓縮點，壓縮點為輸出功率的性能參數)越高，通過在開關管開通支路與關斷支路分別設置不同的參考電壓，能提高開關管的開通與關斷電壓的絕對值，從而提高射頻控制電路的線性度和減小其損耗。
9.其中，所述射頻控制電路為數控移相器，所述第一支路為低通支路，所述第二支路為高通支路，或所述射頻控制電路為單刀二擲開關，或所述射頻控制電路為數控衰減器。
10.其中，為了實現開關管柵極電壓同步切換，此處設計開關管柵極電壓同步切換目的是針對開關處於插損和隔離兩種狀態時，不同的開關管柵極電壓設置不同的參考電壓，以使得柵/源電壓的差的絕對值較大，從而減小插損並提高p1db，所述電源管理模塊還用於：
11.將處於開通狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的柵極電壓調整為第
三電壓；
12.將處於關閉狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的柵極電壓調整為第四電壓。
13.其中，開關管的擊穿電壓大小為a，第一電壓大小為vt1，第二電壓大小為vt2，a＝vt1+vt2，vt1》vt2，將參考電壓設置為兩個不同的電壓，以便與柵極電壓配合設置時，能增加柵極電壓與參考電壓的差的絕對值。
14.其中，開關管的擊穿電壓大小為a，第三電壓大小為vga1，第四電壓大小為vga2，a＝vga1+vga2，vga1》vga2，將柵極電壓設置為兩個不同的電壓，以便與參考電壓配合設置時，能增加柵極電壓與參考電壓的差的絕對值。
15.其中，vt1＝vga1，vt2＝vga2，將柵極電壓與參考電壓設置為相等，能簡化電路設計。
16.為實現上述發明目的，本發明還提供了一種射頻控制電路控制方法，所述射頻控制電路包括第一支路、第二支路和至少一個開關管，所述第一支路和所述第二支路中的一個支路處於開通狀態時另外一個支路處於關閉狀態，所述方法包括：
17.獲得所述第一支路和所述第二支路中處於開通狀態的支路；
18.將處於開通狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第一電壓；
19.將處於關閉狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第二電壓；
20.其中，所述第一電壓和所述第二電壓的大小不同。
21.為實現上述發明目的，本發明還提供了一種射頻控制電路控制設備，所述射頻控制電路包括第一支路、第二支路和至少一個開關管，所述第一支路和所述第二支路中的一個支路處於開通狀態時另外一個支路處於關閉狀態，所述設備包括：
22.獲得模塊，用於獲得所述第一支路和所述第二支路中處於開通狀態的支路；
23.電源管理模塊，用於將處於開通狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第一電壓；以及用於將處於關閉狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第二電壓；其中，所述第一電壓和所述第二電壓的大小不同。
24.本發明提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
25.本發明根據射頻控制電路的不同狀態調整開關管的參考電壓，達到提高器件的p1db又不增加其損耗的目的。較傳統的通過增大管子尺寸或增加管子級數的方法，本技術採用的方法不增加管子尺寸與面積，只調整管子所加的參考電壓(即改變開關管所加的正向與反向電壓絕對值)。因本技術通過改變開關的正偏與反偏電壓的方案，與傳統的改變開關管的尺寸與級數的方法相比能在不影響晶片的面積的前提下提高線性度與減小損耗。
附圖說明
26.此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本發明的一部分，並不構成對本發明實施例的限定；
27.圖1-圖2為本發明實施例中數控移相器的電路組成示意圖；
28.圖3-圖5為本發明實施例中單刀二擲開關的電路組成示意圖。
具體實施方式
29.為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在相互不衝突的情況下，本發明的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
30.在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可以採用其他不同於在此描述範圍內的其他方式來實施，因此，本發明的保護範圍並不受下面公開的具體實施例的限制。
31.實施例一
32.本發明實施例提供了一種可變參考電壓的射頻控制電路，通過變換射頻控制電路開關管不同狀態時的參考電壓，達到在提高其線性度時還能降低器件損耗的目的，所述射頻控制電路包括：
33.第一支路、第二支路和至少一個開關管，所述第一支路和所述第二支路中的一個支路處於開通狀態時另外一個支路處於關閉狀態；
34.獲得模塊，用於獲得所述第一支路和所述第二支路中處於開通狀態的支路；
35.電源管理模塊，用於將處於開通狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第一電壓；以及用於將處於關閉狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第二電壓；其中，所述第一電壓和所述第二電壓的大小不同。
36.其中，本實施例中的射頻控制電路可以為數控移相器或單刀二擲開關或數控衰減器等，本技術實施例不進行具體的限定。
37.其中，本技術實施例中的開關管可以為hemt、mosfet、hbt、pin二極體等。
38.實施例二
39.在實施例一的基礎上，請參考圖1-圖2，本技術實施例二中的射頻控制電路為數控移相器，通過在傳統的數控移相器中添加獲得模塊和電源管理模塊來獲得本技術中的射頻控制電路。
40.圖1-圖2中分為移相器低通支路與高通支路,高通支路與低通支路的開關管參考電壓分別為vt1,vt2(相應的柵極電壓為vga1,vga2)。
41.從數控移相器的原理來說,一個支路(低通支路或高通支路)開通時，另外一個支路(高通支路或低通支路)的開關必處於關閉狀態。而整個數控移相器的線性度主要取決於處於關閉狀態的支路的線性度(因為開通支路的線性度會遠高於同樣開關處於關閉狀態的線性度)，插損則主要取決於開通支路的插損。本次申請通過將vt1，vt2設置為不同的電壓值(開關管柵極電壓同步切換)，數控移相器的低通支路與高通支路在開通與關斷狀態取不同的參考電壓值(vt1或vt2)，即開通狀態最大限度提高開關管正偏電壓，關斷狀態最大限度提高開關管反偏電壓絕對值。例如：單個開關管的break down電壓為3.0v，柵極與參考電壓可設置為vga1＝0.0v，vga2＝2.8v，vt1＝2.8v，vt2＝0.0v。當支路為開通支路時，vga1＝2.8v，vt1＝0.0v；支路為關斷支路時vga2＝0.0v，vt2＝2.8v，通過上述電壓設置將開關管的開通與關斷狀態的柵/源(或柵/漏)絕對值電壓都設置為2.8v(相比最大電壓3.0v留0.2v電壓餘量)。
42.其中，在本發明實施例二中，vt1、vt2、vga1和vga2的具體數值可以根據具體的開關管類型和型號進行設計，本技術不進行具體的限定。
43.實施例三
44.在實施例一的基礎上，請參考圖3-圖5，本技術實施例三中的射頻控制電路為單刀二擲開關，通過在傳統的單刀二擲開關中添加獲得模塊和電源管理模塊來獲得本技術中的射頻控制電路。圖3分為開關支路1與開關支路2。支路1與支路2的開關參考電壓分別為vt1,vt2(相應的柵極電壓為vga1,vga2)。
45.從單刀二擲開關的原理來說，一個支路開通時，另外一個支路的開關必處於關閉狀態。而整個開關的線性度主要取決於處於關閉狀態的支路的線性度(因為開通支路的線性度會遠高於同樣開關處於關閉狀態的線性度)，插損則主要取決於開通支路的插損。本次申請通過將vt1,vt2設置為不同的電壓值(開關管柵極電壓同步切換)，開關的支路1與支路2在開通與關斷狀態取不同的參考電壓值(vt1或vt2)，即開通狀態最大限度提高開關管正偏電壓，關斷狀態最大限度提高開關管反偏電壓絕對值。例如：單個開關管的break down電壓為3.0v，柵極與參考電壓可設置為vga1＝0.0v,vga2＝2.8v,vt1＝2.8v,vt2＝0.0v。當支路為開通支路1時(支路2關斷狀態)，vga1＝2.8v，vt1＝0.0v(此時支路2,vga2＝0.0v,vt2＝2.8v)；支路為關斷支路1(支路2為開通狀態)時vga2＝0.0v,vt2＝2.8v，此時支路1，vga1＝2.8v,vt1＝0.0v)通過上述電壓設置將開關管的開通與關斷狀態的柵/源(或柵/漏)絕對值電壓都設置為2.8v(相比最大電壓3.0v留0.2v電壓餘量)。
46.其中，在射頻控制電路中,參考電壓vt1(vga1)與vt2(vga2)的電壓差儘量大，二者之和與a(擊穿電壓)之間至少須留0.2v(即.二者之和至少小於擊穿電壓0.2v)的電壓間隔。
47.其中，在本發明實施例三中，vt1、vt2、vga1和vga2的具體數值可以根據具體的開關管類型和型號進行設計，本技術不進行具體的限定。
48.實施例四
49.本發明實施例四提供了一種射頻控制電路控制方法，所述射頻控制電路包括第一支路、第二支路和至少一個開關管，所述第一支路和所述第二支路中的一個支路處於開通狀態時另外一個支路處於關閉狀態，所述方法包括：
50.獲得所述第一支路和所述第二支路中處於開通狀態的支路；
51.將處於開通狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第一電壓；
52.將處於關閉狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第二電壓；
53.其中，所述第一電壓和所述第二電壓的大小不同。
54.實施例五
55.本發明實施例五提供了一種射頻控制電路控制設備，所述射頻控制電路包括第一支路、第二支路和至少一個開關管，所述第一支路和所述第二支路中的一個支路處於開通狀態時另外一個支路處於關閉狀態，所述設備包括：
56.獲得模塊，用於獲得所述第一支路和所述第二支路中處於開通狀態的支路；
57.電源管理模塊，用於將處於開通狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第一電壓；以及用於將處於關閉狀態的所述第一支路或所述第二支路中開關管的參考電壓調整為第二電壓；其中，所述第一電壓和所述第二電壓的大小不同。
58.儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造
性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。
59.顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。