[发明专利]一种相控阵系统中的宽带多功能收发组件

说明书

本发明属于射频微波集成电路技术领域，具体为一种相控阵系统中的宽带多功能收发组件。本发明宽带多功能收发组件采用发射模块与接收模块共用移相器与低噪声放大器的共腿结构，在频段内实现平坦增益，并实现360°范围内的6bit精度移相以及0‑28.5dB范围内的5.8bit精度衰减，具体结构包括：依次连接的高线性度低噪声放大器、衰减器、单刀双掷开关、低噪声放大器、移相器、单刀双掷开关、功率放大器。该收发组件可以确保接收模块和发射模块在宽带波段上的输出频谱平坦和高线性度；移相器通过开关控制子增益单元来合成所需要的幅度，解决了移相准确度下降问题，同时也无需设计复杂的高位DAC为VGA提供大范围变化的偏置电流。

技术领域

本发明属于射频微波集成电路技术领域，具体涉及一种应用于无线通讯、雷达探测、电子对抗等相关相控阵系统中的宽带多功能收发组件。

背景技术

一个相控阵系统中往往包含大量的收发组件，且收发组件的性能会直接影响相控阵系统的性能。在一部有源相控阵雷达中，收发组件几乎占了其中一半的成本，因此降低其成本和面积就显得格外重要。收发组件主要用来实现放大信号、控制信号的相位和幅度变化等功能，因此一个典型的收发组件通常至少包含双工器(或者单刀双掷开关)、功率放大器、低噪声放大器、移相器以及衰减器几个模块，其中移相器和衰减器通常同时作为收发公共模块使用。传统的收发组件主要是使用分立元件在基板上搭建而成，其体积和造价都比较庞大，且可靠性也不是很高。随着半导体技术的发展，研究人员开始探索使用化合物半导体来实现相控阵系统，使其成本和体积得以下降，但对于民用设施来说，成本依然很高，难以接受。如今随着硅工艺的进步，已经有越来越多的人开始研究在硅基上实现高性能的射频电路，利用硅基工艺来实现收发组件可以极大地降低其成本以及面积，以便在民用通信系统等领域中使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有宽频率范围的、高精度实现移相和衰减的相控阵系统中的宽带多功能收发组件。

本发明提供的相控阵系统中的宽带多功能收发组件，采用发射模块与接收模块共用移相器与低噪声放大器的共腿结构，在频段内实现平坦增益，并实现360°范围内的6bit精度移相以及0～-28.5dB范围内的5.8bit精度衰减，具体结构如图1所示，包括：依次连接的高线性度低噪声放大器(HLNA)、衰减器(ATT)、单刀双掷开关(SPDT)、低噪声放大器(LNA)、移相器(PS)、单刀双掷开关(SPDT)、功率放大器(PA)，其中：

(1)所述高线性度低噪声放大器(HLNA)，用于放大输入信号的同时提高系统线性度，其如图2所示。选用偏置于亚阈值区的MOS管来抵消工作于饱和区的MOS管的非线性，包括输入匹配级、增益补偿级以及输出Buffer级。该HLNA采用电流复用的共栅结构，以提供宽带输入匹配，同时提高输入匹配模块的电流效率。其中：