[發明專利]多功能芯片電路

在審

• 申請號: 201710912954.3
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107505600A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 李慧超
• 申請（專利權）人: 天津中科海高微波技術有限公司
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司12107
• 代理人: 李文洋

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種多功能芯片電路。

背景技術

相控陣雷達是一種先進的雷達體制，從20世紀30年代美國開始此項技術的研究工作，直到50年代中期才由美國休斯飛機公司研制成功。進入60年代以后，隨著微電子技術、計算機技術和現代控制理論的出現，相控陣雷達技術的發展進入了飛速發展的階段。到了80年代，相控陣雷達憑借很多獨特的特點，得到了進一步的應用，成為了第三代中、遠程防空導彈系統的一個重要標志。進入21世紀，相控陣雷達技術已經成為雷達技術發展的主流，相比傳統的機械掃描雷達，相控陣雷達具有能對付多目標、功能多、機動性強、波束指向靈活、反應時間短、數據率高、抗干擾能力強、對復雜目標環境的適應能力強、可靠性高等優點。

相控陣雷達的天線陣面由許多個接收單元和發射單元(T/R組件)組成，單元數目和雷達的功能相關，一般從幾百個到幾萬個，這些單元的數量、尺寸、和性能對相控陣雷達的成本、體積和性能起著決定性的作用。這些單元有規則地排列在平面上，構成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機控制饋往各發射單元信號的相位，就可以改變波束的方向進行掃描，故稱為電掃描。接收單元把接收到的回波信號送入主機，完成雷達對目標的搜索、跟蹤和測量。每個單元除了有天線振子之外，還有放大器、衰減器、移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的信號，從而在空間輻射出不同方向性的波束。單元數目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達的工作基礎是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

相控陣雷達設計的重點和難點在于T/R組件。目前業界T/R組件的設計和制造通常采用混合集成技術，即通過微組裝工藝將數十款單功能微波芯片(放大器、開關、衰減器、移相器、驅動器等芯片)集成在一塊電路板或微波腔體中，這種技術雖然比較成熟，但是其固有的缺點嚴重制約了相控陣雷達技術的發展。這種技術的固有缺點包括以下幾個方面：

1、體積大。傳統的一個T/R組件需要使用數十款芯片、大量的微帶傳輸線、芯片載版、電容電阻、金屬隔腔等，其體積很難能夠做小，考慮到相控陣雷達包含成千上萬個T/R組件，采用傳統T/R組件技術的相控陣雷達體積和重量會非常巨大，這會嚴重影響設備的便攜性和使用方便性。

2、成本高。如前文所述，傳統的T/R組件技術需要大量的微波芯片和微波器件，硬件成本十分昂貴，再加上人工調試和組裝的成本，傳統一件T/R組件的成本在八千人民幣以上，即使一個僅含有一千個收發通道的相控陣雷達，僅僅用來采購T/R組件的費用便在八百萬人民幣以上。

3、一致性差。相控陣雷達對每個T/R組件的性能一致性具有著非常嚴格的要求。在微波毫米波頻段，傳統T/R組件的幅度、相位、移相精度、衰減精度等性能指標受芯片級聯金絲、傳輸線長度、微組裝裝配工藝的影響嚴重，性能的一致性較差，嚴重影響相控陣雷達的性能。

4、需要大量的調試工作。由于傳統T/R組件的性能一致性很差，裝配完成后很難滿足相控陣系統的一致性要求，所以需要組件設計調試工程師對T/R組件進行大量的調試工作，需要耗費大量的時間和精力，嚴重影響相控陣雷達的生產效率。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種多功能芯片電路，降低相控陣雷達系統的體積、重量、成本，提高相控陣雷達的性能和生產效率。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：

一種多功能芯片電路，其特征在于：包括單刀三擲開關SP3T1、低噪聲放大器LNA1、6位衰減器AT、6位移相器PH、低噪聲放大器LNA2、單刀三擲開關SP3T2，所述單刀三擲開關SP3T1、低噪聲放大器LNA1、6位衰減器AT、6位移相器PH、低噪聲放大器LNA2、單刀三擲開關SP3T2依次串聯，通過譯碼電路分別控制單刀三擲開關SP3T1和單刀三擲開關SP3T2的一、三支路通斷的選擇，同時單刀三擲開關的第二支路接50Ω電阻到地，設置為負載狀態，6位數控衰減器AT采用電阻型網絡結構，6位移相器PH采用高低通網絡移相結構，并分別通過6個TTL數字驅動電路控制各個衰減和移相位。

本發明的有益效果是:將信號放大、移相、衰減功能和數字控制部分集成在了同一芯片中，通過一次在同一晶圓上加工制造，表現出體積小、重量輕、大批量生產成本低,同時兼具寄生參量小、穩定性好、可靠性高等優點,將廣泛應用在軍事和民用領域；