CN113589234A - 一种宽带数控延时芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了宽带数控延时芯片，包括依次连接的射频输入端、延时线单元以及射频输出端；延时线单元包括基本延时位和扩展延时位，基本延时位包括六位不同延时量的延时位，扩展延时位包括两位不同延时量的延时位。在模拟相控阵中使用本发明提供的芯片可以替代移相器，实现更宽的带宽，避免孔径渡越，频率色散问题，同时替代同轴电缆和金属波导的延时线，具有外部可扩展功能，能够实现同时支持1到40G的射频信号延时功能，简化了模拟相控阵设计方案，具有减小***体积，线路损耗，提高抗干扰性等优势。通过本实施例提供的延时芯片，将多路低速ADC组合为一路高速ADC，能够增加ADC采样带宽。从而达到在相控阵雷达的应用中提高信号高分辨率和识别能力。
Description
技术领域
本发明属于宽带数控延时芯片技术领域，具体涉及一种宽带数控延时芯片。
背景技术
相控阵雷达由于波束捷变、多波束形成、抗干扰性能好、作用距离远等优势，使得其在远程预警、太空探测和气象预报等领域得到越来越广泛的应用。在相控阵雷达的应用中使用宽带信号，能够提高信号分辨率和识别能力。因此，宽带相控阵雷达是雷达技术发展的一个重要方向。
根据目前国内外相控阵雷达的研究现状，窄带相控阵雷达波束形成技术已经成熟，在中心频率上对阵元之间的波程差先进行移相再相加就能形成指定方向的波束。但是宽带相控阵雷达信号频谱宽，若用中心频率最佳相位补偿相位差，在频率高端和低端会有较大的补偿误差，导致波束展宽、增益下降和信号特性改变。同时，宽带相控阵雷达距离分辨率高，在大扫描角情况下会出现“孔径渡越”现象，即阵元间回波信号波程差大于或接近由信号带宽决定的距离分辨率。
目前，现有的宽带相控阵波束形成方法多使用延时线来实现，基于真延时的宽带波束形成方法采用频域补偿方法补偿阵元间的相对延时时间，不存在孔径渡越，频率色散问题。波束形成网络中所使用的延时线大多是同轴电缆、金属波导等，但这种真延时线损耗很大，抗干扰性能差，而且温度对其性能影响也很大，相比电移相器构成的波束形成网络，这种技术在实际应用中是很难实现的。
发明内容
本发明提供的一种宽带数控延时芯片，在模拟相控阵中使用该芯片可以替代移相器，实现更宽的带宽，避免孔径渡越，频率色散问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种宽带数控延时芯片，其包括依次连接的射频输入端、延时线单元以及射频输出端；所述延时线单元包括基本延时位和扩展延时位，所述基本延时位包括六位不同延时量的延时位，所述扩展延时位包括两位不同延时量的延时位。
优选地，所述射频输入端用于外接射频信号，所述射频信号的范围1-40G。
优选地，所述射频输入端通过通过控制开关与每一个所述延时位连接。
优选地，所述每个延时位通过控制开关与射频输出端连接。
优选地，相邻所述延时位通过控制开关串联。
优选地，所述基本延时位所包括的六位不同延时量的延时位为：0.5ps、1ps、2ps、4ps、8ps和16ps。
优选地，所述扩展延时位包括的两位不同延时量的延时位为：32ps和64ps。
优选地，通过TTL电平控制所述基本延时位和扩展延时位的工作状态。
与现有技术相比，在模拟相控阵中使用本发明提供的芯片可以替代移相器，实现更宽的带宽，避免孔径渡越，频率色散问题，同时替代同轴电缆和金属波导的延时线，具有外部可扩展功能，能够实现同时支持1到40G的射频信号延时功能，极大的简化了模拟相控阵设计方案，具有减小***体积，线路损耗，提高抗干扰性等优势。
另外，通过本实施例提供的延时芯片，将多路低速ADC组合为一路高速ADC，能够增加ADC采样带宽。从而达到在相控阵雷达的应用中提高信号高分辨率和识别能力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种宽带数控延时芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种宽带数控延时芯片内部延迟线及外部扩展示意图。
附图标注说明：
1.射频输入端，2.延时线单元，3.射频输出端，21.基本延时位，22.扩展延时位。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。
下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
本发明实施例提供一种宽带数控延时芯片，如图1和图2所示，其包括依次连接的射频输入端1、延时线单元2以及射频输出端3；所述延时线单元2包括基本延时位21和扩展延时位22，所述基本延时位21包括六位不同延时量的延时位，所述扩展延时位22包括两位不同延时量的延时位；
这样，采用上述结构，本实施例通过基本延时位21和扩展延时位22实现了较大的延时量。
在具体实施例中：
所述射频输入端1用于外接射频信号，所述射频信号的范围1-40G；
本实施例提供的延时芯片在模拟相控阵使用中可以替代移相器，实现更宽的带宽，避免孔径渡越，频率色散问题，同时替代同轴电缆和金属波导的延时线，减小***体积，减小线路损耗，提高抗干扰性能。实现1到40G的宽带信号数控延迟。
在具体实施例中：
所述射频输入端1通过通过控制开关与每一个所述延时位连接；
所述每个延时位通过控制开关与射频输出端3连接；
相邻所述延时位通过控制开关串联；
图1中B0-B7为控制开关；
更具体地：
通过TTL电平控制所述基本延时位和扩展延时位的工作状态；
这样，多个基本延时位按照一定顺序级联在一起构成了多位数控实时延迟线。数控实时延迟线的特点是可以通过TTL电平控制各个基本延时位的工作状态，实现射频信号传输时间的改变；且通过射频开关的选择实现内部延时线的串行连接，实现最小步进0.5ps的连续延迟，最大内部延时为31.5ps，若扩展外部延时可实现更大的延时量。
在具体实施例中：
所述基本延时位21所包括的六位不同延时量的延时位为：0.5ps、1ps、2ps、4ps、8ps和16ps；
所述扩展延时位22包括的两位不同延时量的延时位为：32ps和64ps；
这样，该延时芯片内部集成了8位GaAs MMIC数控实时延迟线，数控实时延迟线是由不同延时量的延时位组成，不同延时量的延时位即为基本延时位，采用0.5pS位、1pS位、2pS位、4pS位、8pS位和16pS位等延时位，以及两位的外部扩展延时位，实现更大延时量。
另外，在实际应用中，通过本实施例提供的延时芯片，将多路低速ADC组合为一路高速ADC，能够增加ADC采样带宽。从而达到在相控阵雷达的应用中提高信号高分辨率和识别能力。
本实施例提供的延时芯片的工作原理为：
数控实时延迟线是由不同延时量的延时位组成，不同延时量的延时位即为基本延时位，采用0.5pS位、1pS位、2pS位、4pS位、8pS位和16pS位等延时位。特殊***需要其它步进的实时延迟线时，各个***根据各自的***信号延时量的控制需要，选择合适的基本延时位即可。多个基本延时位按照一定顺序级联在一起构成了多位数控实时延迟线。数控实时延迟线的特点是可以通过TTL电平控制各个基本延时位的工作状态，实现射频信号传输时间的改变。当外部扩展延时32ps和64ps通过8为控制位可实现连续步进0.5ps总延时为127.5ps的延时量。
本实施例提供的延时芯片的有益效果为：
采用砷化镓工艺的射频开关技术，同时GaAs工艺结合微带线技术实现片上数控延时线，可直接应用于L，S，C，X，KA，K，KU频段的相控阵天线。
该延时芯片内部集成8位GaAs MMIC数控实时延迟线，数控实时延迟线是由不同延时量的延时位组成，不同延时量的延时位即为基本延时位，采用0.5pS位、1pS位、2pS位、4pS位、8pS位和16pS位等延时位，以及两位的外部扩展延时位，实现更大延时量。
多个基本延时位按照一定顺序级联在一起构成了多位数控实时延迟线。数控实时延迟线的特点是可以通过TTL电平控制各个基本延时位的工作状态，实现射频信号传输时间的改变。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种宽带数控延时芯片，其特征在于，其包括依次连接的射频输入端、延时线单元以及射频输出端；所述延时线单元包括基本延时位和扩展延时位，所述基本延时位包括六位不同延时量的延时位，所述扩展延时位包括两位不同延时量的延时位。
2.根据权利要求1所述的一种宽带数控延时芯片，其特征在于，所述射频输入端用于外接射频信号，所述射频信号的范围1-40G。
3.根据权利要求2所述的一种宽带数控延时芯片，其特征在于，所述射频输入端通过通过控制开关与每一个所述延时位连接。
4.根据权利要求3所述的一种宽带数控延时芯片，其特征在于，所述每个延时位通过控制开关与射频输出端连接。
5.根据权利要求4所述的一种宽带数控延时芯片，其特征在于，相邻所述延时位通过控制开关串联。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种宽带数控延时芯片，其特征在于，所述基本延时位所包括的六位不同延时量的延时位为：0.5ps、1ps、2ps、4ps、8ps和16ps。
7.根据权利要求6所述的一种宽带数控延时芯片，其特征在于，所述扩展延时位包括的两位不同延时量的延时位为：32ps和64ps。
8.根据权利要求1所述的一种宽带数控延时芯片，其特征在于，通过TTL电平控制所述基本延时位和扩展延时位的工作状态。
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