CN105553431A - 一种延时放大组件控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种延时放大组件控制电路，包括时序控制电路，开关驱动控制电路，电源调制电路。时序控制电路接收来自上一级波控分机的数据和时序，对其进行解析、判断后按约定的时序关系分配给下一级的电路。开关驱动控制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照数据的组合关系，控制并连通延时放大组件中相应的延时量。电源调制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照约定的数据关系，判断是否给延时放大组件中的收发放大模块分配电源功率。本发明还提供一种延时放大组件控制方法。本发明的优点在于：解决了现有控制电路可扩展性不强，控制时序组合单一，各延时态控制不灵活，静态功耗大的问题，实现了控制时序自由组合，具有各延时态单路互补控制、静态功耗小等优点。

Description

一种延时放大组件控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及的是一种延时放大组件控制电路及控制方法。

背景技术

随着对目标的识别要求越来越高，相控阵雷达***正朝着宽带、宽角扫描、大口径阵列的方向发展。基于移相波束控制的相控阵天线***，在工作带宽内，首先，随着信号频率偏移中心频率的加大，以及扫描角的增加，天线波束指向产生的偏离会线性的增加；其次，相控阵天线的口径阵列增大时，其孔径渡越时间也会变大，造成各单元信号合成时的损失。为了克服这种移相波束控制带来的对瞬时工作带宽的限制和增益的损失，理想的方式是在馈电网络中加入时间延迟，即在阵列中增加延时放大组件。

延时放大组件是用于将一个输入的射频信号延迟一段时间，再经过一定的放大后输出。它不仅要求在通带内具有平坦的幅相分布等射频特性，而且要求具有对上一级的波控分机自适应强，可以灵活的对它进行控制，静态功耗要求小等特点。

延时放大组件由三部分组成，即控制电路、延时线、收发放大模块。控制电路主要是接收上级波控分机的时序数据来控制延时线在基准态和各个延时态之间的转换，以及控制收发放大模块在发射与接收之间相互转换，并且在延时放大组件处于不需要工作时截断电源对整个组件的功率供给。

对于接收到上级波控分机分发的时序数据，延时放大组件控制电路首先将数据进行锁存，然后根据一个收发控制信号TR的状态来选择输出发射的数据或者接收的数据。这种电路的主要缺点是对于输入的收发时序是固定的一种时序，没有选择性和兼容性。时序中只有发射和接收两种状态，在收发转换这一时刻，由于电路中会有前后沿延时的关系，在这一时刻有可能会出现一种不确定的状态，造成电路的混乱或者烧毁。

对于延时放大组件在基准态和各延时态之间转换的控制，有的方法是为了使延时线一边导通另一边断开，在电路的一边加入反相器以方便控制(杜江坤，宋庆辉，赵博韬，“基于LTCC技术的小型化延时器设计”无线电工程2013，43(8)：62-64)。这一方法会造成两路开关的切换不同步，有时间延迟，并且增加电路的复杂性。而且电路中只存在基准态和延时态两种状态。因为只有两种状态，所以在组件不工作时也必定有一种状态是处于工作的状态，造成不必要的静态功耗。

总之，就目前的延时放大组件控制电路中都存在控制时序单一，这就使得电路在使用中存在唯一性，在其他的设备中更换一种控制时序，就必须要重新开发一个控制电路，其共用性不强。收发转换之间没有缓冲，静态功耗大，这些不利的因素在机载、星载设备应用中显得尤为突出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种能够自由适应各种输入控制时序组合、输出互补控制、精确控制组件延时量、发转换设置缓冲过度、静态功耗小的延时放大组件控制电路。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种延时放大组件控制电路，用于控制延时放大组件，所述延时放大组件控制电路包括时序控制电路、开关驱动控制电路、电源调制电路；

所述时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，根据发射T和接收R的时序关系，进行解析、判断后将数据输出送给下一级的电路；所述开关驱动控制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照数据的组合关系，控制并连通延时放大组件中相应的延时量；所述电源调制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照约定的数据关系，判断是否给延时放大组件中的收发放大模块分配电源功率。

具体的，所述时序控制电路中设置两个时序选择信号PUL1、PUL2，通过改变两个时序选择信号PUL1、PUL2所连接的高低电平，适应任意组合的发射T和接收R的时序逻辑；

所述时序控制电路，输出两路开关组合信号SW1、SW2，用于控制收发放大模块的收发转换，所述延时放大组件包括延时开关和收发放大模块，所述收发放大模块包括收发转换开关以及连接到收发转换开关的发射支路和接收支路，收发转换开关连接到延时开关，收发转换开关为三态开关，用两路开关组合信号SW1、SW2控制，使收发放大模块分别工作在发射态、接收态和负载态；

所述电源调制电路分别连接到所述发射支路和接收支路，所述时序控制电路，输出两组电源调制信号T-OUT、R-OUT给电源调制电路，在发射工作时，关闭接收支路的电源功率供给，在接收工作时关闭发射支路的电源功率供给。

具体的，所述开关驱动控制电路，单路输入互补输出，分别控制延时线的基准态和延时态的互补工作，其中在开关驱动控制电路中设置一个使能信号EN，在延时放大组件不工作时关闭所有的延时线工作状态。

具体的，所述时序控制电路，对+5V、-5V电压进行欠压故障进行判断，对数据SD进行奇偶校验。

具体的，其工作时序为：当发射T时序和接收R时序同时为高电平时，使延时放大组件工作在发射状态，控制电路关断接收支路的电源功率供给；发射T时序和接收R时序同时为低电平时，使延时放大组件工作在接收状态，控制电路需要关断延时放大组件的发射支路的电源功率供给；其他时序组合时，使延时放大组件工作在负载态，控制电路同时关断整个射频链路的电源功率供给。

具体的，其工作时序为：时序选择信号PUL1连接高电平，使发射T时序高有效；时序选择信号PUL2连接低电平，使接收R时序低有效。

具体的，时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，并对接收到的发射T、接收R时序组合进行逻辑判断，对+5V、-5V电源电压进行欠压故障进行判断，对数据SD进行奇偶校验，有错误时发出错误警告；

时序控制电路自检提示无错误时，根据发射T时序的状态选择输出延时控制码送给开关驱动控制电路，当发射T时序为高电平时，输出发射延时控制码，当发射T时序为低电平时，输出接收延时控制码；

开关驱动控制电路接收时序控制电路分发的延时控制码，每一位延时控制码经过开关驱动控制电路调制后，分别输出一对互补的+5V、-5V的驱动信号送给延时开关，延时开关根据这一对互补信号的逻辑关系进行基准态和延时态之间的转换，即关闭基准态打开延时态或者打开基准态关闭延时态，延时放大组件不工作时，开关驱动控制电路根据时序控制电路送出的使能信号EN，关断所有的延时控制驱动信号；

时序控制电路输出两路开关组合信号SW1、SW2，控制收发转换开关的收发转换，收发转换开关为一个三态开关，开关组合信号SW1、SW2由发射T时序和接收R时序组合得到，发射T时序和接收R时序同时为高电平时，开关组合信号SW1输出高电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通发射支路，发射T时序和接收R时序同时为低电平时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出高电平，此时收发转换开关连通接收支路，发射T时序和接收R时序为其他组合时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通负载支路；

时序控制电路输出两组电源调制信号T-OUT、R-OUT控制电源调制电路，电源调制电路在延时放大组件工作在发射态时，关闭接收支路的电源功率供给，在延时放大组件工作在接收态时关闭发射支路的电源功率供给。

作为一个优化的实施例，所述时序控制电路中设置一个数据溢出SDout接口，在多通道组件中或者需要同时控制的数据位比较多时，直接进行级联扩展。

本发明还提供一种延时放大组件控制方法，用于控制延时放大组件，其特征在于，该延时放大组件控制方法使用延时放大组件控制电路对延时放大组件进行控制，所述延时放大组件控制电路包括时序控制电路、开关驱动控制电路、延时放大组件、电源调制电路，所述时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，根据发射T和接收R的时序关系，进行解析、判断后将数据输出送给下一级的电路；所述开关驱动控制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照数据的组合关系，控制并连通延时放大组件中相应的延时量；所述电源调制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照约定的数据关系，判断是否给延时放大组件中的收发放大模块分配电源功率。

作为一个具体的例子，该延时放大组件控制方法包括下述步骤：

时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，并对接收到的发射T、接收R时序组合进行逻辑判断，对+5V、-5V电源电压进行欠压故障进行判断，对数据SD进行奇偶校验，有错误时发出错误警告；

时序控制电路自检提示无错误时，根据发射T时序的状态选择输出延时控制码送给开关驱动控制电路，当发射T时序为高电平时，输出发射延时控制码，当发射T时序为低电平时，输出接收延时控制码；

所述延时放大组件包括延时开关和收发放大模块，所述收发放大模块包括收发转换开关以及连接到收发转换开关的发射支路和接收支路，收发转换开关连接到延时开关，开关驱动控制电路接收时序控制电路分发的延时控制码，每一位延时控制码经过开关驱动控制电路调制后，分别输出一对互补的+5V、-5V的驱动信号送给延时开关，延时开关根据这一对互补信号的逻辑关系进行基准态和延时态之间的转换，即关闭基准态打开延时态或者打开基准态关闭延时态，延时放大组件不工作时，开关驱动控制电路根据时序控制电路送出的使能信号EN，关断所有的延时控制驱动信号；

时序控制电路输出两路开关组合信号SW1、SW2，控制收发转换开关的收发转换，收发转换开关为一个三态开关，开关组合信号SW1、SW2由发射T时序和接收R时序组合得到，发射T时序和接收R时序同时为高电平时，开关组合信号SW1输出高电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通发射支路，发射T时序和接收R时序同时为低电平时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出高电平，此时收发转换开关连通收接收支路，发射T时序和接收R时序为其他组合时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通负载支路；

时序控制电路输出两组电源调制信号T-OUT、R-OUT控制电源调制电路，电源调制电路在延时放大组件工作在发射态时，关闭接收支路的电源功率供给，在延时放大组件工作在接收态时关闭发射支路的电源功率供给。

本发明相比现有技术具有以下优点：充分的考虑控制电路的共用性，在控制电路中设置时序选择信号，可以适应各种不同的时序逻辑。在不同设备中，当时序逻辑不相同时，不需要重新开发新的电路，只需要改变时序选择信号的逻辑组合，与其他电路比较其共用性强，能节约新电路的开发成本。

由于在延时线的开关驱动控制电路中设置了使能EN控制端口，使得延时放大组件在不工作时，可以切断电源对延时线部分的功率供给，相对于其他电路大大的降低组件的静态功耗。在收发转换控制上使用两路信号组合控制，增加一个中间缓冲转换的负载态，使组件的可靠性更高。在电源调制控制上，都使用互补输出，可以根据不同的使用需求，灵活的调制收发支路的电源功率。

由于本控制电路设置了数据溢出SDout接口，在多通道组件中或者需要同时控制的数据位比较多的情况下，可以直接进行级联使用，不需要增加额外的电路。

整个延时放大组件控制电路与其他控制电路相比，结构简单，外部接口连接自由，内部控制连接灵活，可靠性高，便于扩展设计。

附图说明

图1本发明实施例1提供的延时放大组件控制电路的整体框架图；

图2本发明实施例2提供的延时放大组件控制电路的扩展设计框架图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

参见图1，一个优选的实施例是C波段延时放大组件的控制电路，其组件需要实现5位数字延时。工作时序为：发射T时序和接收R时序同时为高电平时，使组件工作在发射状态，控制电路需要关断接收支路的电源功率供给；发射T时序和接收R时序同时为低电平时，使组件工作在接收状态，控制电路需要关断发射支路的电源功率供给；其他时序组合时，使组件工作在负载态，控制电路需要同时关断整个射频链路的电源功率供给。

所述延时放大组件控制电路主要包括时序控制电路1、开关驱动控制电路2、电源调制电路3。延时放大组件包括延时开关6、收发转换开关7以及发射支路8和接收支路9。

本实施例中，发射T时序和接收R时序同时为高电平时，使组件工作在发射状态；发射T时序和接收R时序同时为低电平时，使组件工作在接收状态。所以时序选择信号PUL1连接高电平，使发射T时序高有效；时序选择信号PUL2连接低电平，使接收R时序低有效。

时序控制电路1接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R。并对接收到的发射T、接收R时序组合进行逻辑判断；对+5V、-5V电源电压进行欠压故障进行判断；对数据SD进行奇偶校验，有错误时发出错误警告。

时序控制电路1自检提示无错误时，根据发射T时序的状态选择输出延时控制码送给开关驱动控制电路2。当发射T时序为高电平时，输出发射延时控制码；当发射T时序为低电平时，输出接收延时控制码。

开关驱动控制电路2接收时序控制电路1分发的延时控制码，每一位延时控制码经过开关驱动控制电路2调制后，分别输出一对互补的+5V、-5V的驱动信号送给延时开关6，延时开关6根据这一对互补信号的逻辑关系进行基准态4和延时态5之间的转换，即关闭基准态4打开延时态5或者打开基准态4关闭延时态5。延时放大组件不工作时，开关驱动控制电路2根据时序控制电路1送出的使能信号EN，关断所有的延时控制驱动信号。

时序控制电路1输出两路开关组合信号SW1、SW2，控制收发转换开关7的收发转换，收发转换开关7为一个三态开关。开关组合信号SW1、SW2由发射T时序和接收R时序组合得到。本实施例中发射T时序和接收R时序同时为高电平时，开关组合信号SW1输出高电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关7连通收发放大模块中的发射支路8；发射T时序和接收R时序同时为低电平时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出高电平，此时收发转换开关7连通收发放大模块中的接收支路9；发射T时序和接收R时序为其他组合时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关7连通收发放大模块中的负载支路。

时序控制电路1输出两组电源调制信号T-OUT、R-OUT控制电源调制电路3。电源调制电路3在延时放大组件工作在发射态时，关闭接收支路9的电源功率供给；在延时放大组件工作在接收态时关闭发射支路8的电源功率供给。每一组电源调制信号都有一对互补的两路信号输出，可以根据实际的工作需要进行选择。

实施例2：

参见图2，本发明的另一个优选实施例为一个双通道延时放大组件控制电路。此控制电路由两个时序控制电路在内部直接级联组成，第一个时序控制电路的数据溢出端口直接连到第二个时序控制电路的数据输入口。此电路共用一个时序和数据端口，在多通道连接的情况下，可以大大的节省外接的接口和传输电缆的数量，减小器件的体积。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，如增加延时线的控制位数等，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的发明保护范围。

Claims (10)

1.一种延时放大组件控制电路，用于控制延时放大组件，其特征在于，所述延时放大组件控制电路包括时序控制电路、开关驱动控制电路、电源调制电路；

所述时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，根据发射T和接收R的时序关系，进行解析、判断后将数据输出送给下一级的电路；所述开关驱动控制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照数据的组合关系，控制并连通延时放大组件中相应的延时量；所述电源调制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照约定的数据关系，判断是否给延时放大组件中的收发放大模块分配电源功率。

2.根据权利要求1所述的一种延时放大组件控制电路，其特征在于，所述时序控制电路中设置两个时序选择信号PUL1、PUL2，通过改变两个时序选择信号PUL1、PUL2所连接的高低电平，适应任意组合的发射T和接收R的时序逻辑；

所述时序控制电路，输出两路开关组合信号SW1、SW2，用于控制收发放大模块的收发转换，所述延时放大组件包括延时开关和收发放大模块，所述收发放大模块包括收发转换开关以及连接到收发转换开关的发射支路和接收支路，收发转换开关连接到延时开关，收发转换开关为三态开关，用两路开关组合信号SW1、SW2控制，使收发放大模块分别工作在发射态、接收态和负载态；

所述电源调制电路分别连接到所述发射支路和接收支路，所述时序控制电路，输出两组电源调制信号T-OUT、R-OUT给电源调制电路，在发射工作时，关闭接收支路的电源功率供给，在接收工作时关闭发射支路的电源功率供给。

3.根据权利要求2所述的一种延时放大组件控制电路，其特征在于，所述开关驱动控制电路，单路输入互补输出，分别控制延时线的基准态和延时态的互补工作，其中在开关驱动控制电路中设置一个使能信号EN，在延时放大组件不工作时关闭所有的延时线工作状态。

4.根据权利要求2所述的一种延时放大组件控制电路，其特征在于，所述时序控制电路，对+5V、-5V电压进行欠压故障进行判断，对数据SD进行奇偶校验。

5.根据权利要求2所述的一种延时放大组件控制电路，其特征在于，其工作时序为：当发射T时序和接收R时序同时为高电平时，使延时放大组件工作在发射状态，控制电路关断接收支路的电源功率供给；发射T时序和接收R时序同时为低电平时，使延时放大组件工作在接收状态，控制电路需要关断延时放大组件的发射支路的电源功率供给；其他时序组合时，使延时放大组件工作在负载态，控制电路同时关断整个射频链路的电源功率供给。

6.根据权利要求5所述的一种延时放大组件控制电路，其特征在于，其工作时序为：时序选择信号PUL1连接高电平，使发射T时序高有效；时序选择信号PUL2连接低电平，使接收R时序低有效。

7.根据权利要求5所述的一种延时放大组件控制电路，其特征在于，时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，并对接收到的发射T、接收R时序组合进行逻辑判断，对+5V、-5V电源电压进行欠压故障进行判断，对数据SD进行奇偶校验，有错误时发出错误警告；

时序控制电路自检提示无错误时，根据发射T时序的状态选择输出延时控制码送给开关驱动控制电路，当发射T时序为高电平时，输出发射延时控制码，当发射T时序为低电平时，输出接收延时控制码；

开关驱动控制电路接收时序控制电路分发的延时控制码，每一位延时控制码经过开关驱动控制电路调制后，分别输出一对互补的+5V、-5V的驱动信号送给延时开关，延时开关根据这一对互补信号的逻辑关系进行基准态和延时态之间的转换，即关闭基准态打开延时态或者打开基准态关闭延时态，延时放大组件不工作时，开关驱动控制电路根据时序控制电路送出的使能信号EN，关断所有的延时控制驱动信号；

时序控制电路输出两路开关组合信号SW1、SW2，控制收发转换开关的收发转换，收发转换开关为一个三态开关，开关组合信号SW1、SW2由发射T时序和接收R时序组合得到，发射T时序和接收R时序同时为高电平时，开关组合信号SW1输出高电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通发射支路，发射T时序和接收R时序同时为低电平时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出高电平，此时收发转换开关连通接收支路，发射T时序和接收R时序为其他组合时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通负载支路；

时序控制电路输出两组电源调制信号T-OUT、R-OUT控制电源调制电路，电源调制电路在延时放大组件工作在发射态时，关闭接收支路的电源功率供给，在延时放大组件工作在接收态时关闭发射支路的电源功率供给。

8.根据权利要求1所述的一种延时放大组件控制电路，其特征在于，所述时序控制电路中设置一个数据溢出SDout接口，在多通道组件中或者需要同时控制的数据位比较多时，直接进行级联扩展。

9.一种延时放大组件控制方法，用于控制延时放大组件，其特征在于，该延时放大组件控制方法使用延时放大组件控制电路对延时放大组件进行控制，所述延时放大组件控制电路包括时序控制电路、开关驱动控制电路、延时放大组件、电源调制电路，所述时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，根据发射T和接收R的时序关系，进行解析、判断后将数据输出送给下一级的电路；所述开关驱动控制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照数据的组合关系，控制并连通延时放大组件中相应的延时量；所述电源调制电路接收来自时序控制电路分配的数据，按照约定的数据关系，判断是否给延时放大组件中的收发放大模块分配电源功率。

10.根据权利要求9所述的一种延时放大组件控制方法，其特征在于，具体包括下述步骤：

时序控制电路接收上一级波控分机分发的逻辑数据和时序，包括：数据SD、时钟SC、门控CP、刷新SYN、发射T、接收R，并对接收到的发射T、接收R时序组合进行逻辑判断，对+5V、-5V电源电压进行欠压故障进行判断，对数据SD进行奇偶校验，有错误时发出错误警告；

时序控制电路自检提示无错误时，根据发射T时序的状态选择输出延时控制码送给开关驱动控制电路，当发射T时序为高电平时，输出发射延时控制码，当发射T时序为低电平时，输出接收延时控制码；

所述延时放大组件包括延时开关和收发放大模块，所述收发放大模块包括收发转换开关以及连接到收发转换开关的发射支路和接收支路，收发转换开关连接到延时开关，开关驱动控制电路接收时序控制电路分发的延时控制码，每一位延时控制码经过开关驱动控制电路调制后，分别输出一对互补的+5V、-5V的驱动信号送给延时开关，延时开关根据这一对互补信号的逻辑关系进行基准态和延时态之间的转换，即关闭基准态打开延时态或者打开基准态关闭延时态，延时放大组件不工作时，开关驱动控制电路根据时序控制电路送出的使能信号EN，关断所有的延时控制驱动信号；

时序控制电路输出两路开关组合信号SW1、SW2，控制收发转换开关的收发转换，收发转换开关为一个三态开关，开关组合信号SW1、SW2由发射T时序和接收R时序组合得到，发射T时序和接收R时序同时为高电平时，开关组合信号SW1输出高电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通发射支路，发射T时序和接收R时序同时为低电平时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出高电平，此时收发转换开关连通收接收支路，发射T时序和接收R时序为其他组合时，开关组合信号SW1输出低电平，SW2输出低电平，此时收发转换开关连通负载支路；

时序控制电路输出两组电源调制信号T-OUT、R-OUT控制电源调制电路，电源调制电路在延时放大组件工作在发射态时，关闭接收支路的电源功率供给，在延时放大组件工作在接收态时关闭发射支路的电源功率供给。