一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，包括一組并聯(lián)開關(guān)電容陣列，一組并聯(lián)開關(guān)電感陣列，一組串聯(lián)開關(guān)電感陣列和一組串聯(lián)開關(guān)電容陣列。本發(fā)明能夠用于對(duì)各種衛(wèi)星導(dǎo)航射頻接收機(jī)端口的阻抗進(jìn)行匹配，通過調(diào)控各開關(guān)電容陣列或開關(guān)電感陣列來完成相應(yīng)陣列的等效電容或等效電感值的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與輸入的阻抗匹配。本發(fā)明提供一種數(shù)字與模擬相結(jié)合的匹配調(diào)諧技術(shù)，數(shù)字信號(hào)控制模擬電路，實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配。本發(fā)明用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻接收機(jī)集成電路內(nèi)部，通過發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的匹配，性能優(yōu)，操作方便快捷，為研發(fā)過程節(jié)約時(shí)間及成本，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】—種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及用于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)接收的阻抗匹配。
【背景技術(shù)】
[0002]世界上正在運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要有:美國的GPS系統(tǒng)，俄羅斯的GL0NASS系統(tǒng)，歐洲的Galileo和中國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。其它國家也在積極的制定自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。因而，未來全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)將是多系統(tǒng)并存的格局。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和信息需求的不斷增長，用戶迫切需要利用多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的資源，采用信息融合的方式，有效提高定位精度。所以未來能夠支持兩個(gè)以上衛(wèi)星系統(tǒng)的接收機(jī)成為一種趨勢(shì)。
[0003]接收機(jī)負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的接收處理，負(fù)載阻抗是否與傳輸線的特征阻抗相等，即阻抗匹配與否關(guān)系到信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣，阻抗匹配合適時(shí)，傳輸不會(huì)產(chǎn)生反射，這樣才能保證所有的傳輸能量都被負(fù)載吸收。因此，合適的匹配能有效避免射頻信號(hào)在傳輸過程中的功率損耗。導(dǎo)航射頻前端的輸入阻抗匹配屬于窄帶匹配，其中心頻率可以近似代表整個(gè)工作帶寬，所以阻抗匹配可以只考慮一個(gè)頻點(diǎn)，此時(shí)構(gòu)建一個(gè)窄帶阻抗匹配通常需要兩級(jí)或三級(jí)元件就可以完成。
[0004]阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)既可以由有源元件也可由無源元件來構(gòu)建。用無源元件比用有源元件構(gòu)建更好，因?yàn)闊o源元件比有源元件更簡單、更節(jié)能，并且成本更低。無源元件中，由于電阻會(huì)衰減信號(hào)并引入不可忽視的噪聲，通常被排除在外。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可用一級(jí)電感和一級(jí)電容來構(gòu)建，因此普遍選用gamma形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即兩級(jí)元件分別由一級(jí)串聯(lián)電路單元和一級(jí)并聯(lián)電路單元組成。
[0005]傳統(tǒng)的gamma形匹配網(wǎng)絡(luò)分為兩種方案，一種如圖3所示，即串聯(lián)電路單元選用為電感而并聯(lián)電路單元選用為電容。此時(shí)由于串聯(lián)電路單元選用的為電感元件，那么同時(shí)為了使電感的調(diào)節(jié)作用更連續(xù)，也考慮到導(dǎo)航射頻信號(hào)的接收與處理需要進(jìn)行隔直的原因，在gamma形結(jié)構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)電路單元中，采用電感串聯(lián)電容來替換原來網(wǎng)絡(luò)中串聯(lián)的電感。串聯(lián)電容不僅起到隔直的作用，還可以彌補(bǔ)電感的不連續(xù)性，等效于對(duì)電感的微調(diào)。另一種傳統(tǒng)的方案如圖4所示，即串聯(lián)電路單元選用為電容而并聯(lián)電路單元選用為電感。此方案中，作為并聯(lián)電路單元的電感一般會(huì)因電感的值不連續(xù)而影響調(diào)節(jié)作用的連續(xù)程度。但無論是方案一還是方案二，在不同初始阻抗下，其適用性都有缺陷。兩種方案的選擇取決于初始阻抗的特性。
[0006]頻率越高時(shí)，阻抗匹配的效果越明顯。射頻接收機(jī)的輸入端需要良好的匹配才能穩(wěn)定的工作。由于IC流片時(shí)的工藝偏差以及封裝后鍵合線的寄生參數(shù)不一致，導(dǎo)致最終封裝的芯片輸入阻抗不一致。如果在IC設(shè)計(jì)時(shí)將固定的校準(zhǔn)元件集成到芯片內(nèi)部，單純依靠根據(jù)理論計(jì)算而得出的匹配網(wǎng)絡(luò)的各器件的值往往不能合理的匹配到傳輸線的50歐姆特征阻抗，因此在IC設(shè)計(jì)時(shí)是實(shí)現(xiàn)不了理想的阻抗匹配的。所以傳統(tǒng)的射頻接收機(jī)的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)只能由外電路的電感、電容來實(shí)現(xiàn)匹配，包括分布電容、引線電感等參數(shù)。
[0007]傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)固定的組合，如圖3或圖4所示的形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在外部電路設(shè)計(jì)完成之后網(wǎng)絡(luò)中各部分器件的值是固定的，在需要作調(diào)整時(shí)雖然可以通過手動(dòng)替換元器件來修改網(wǎng)絡(luò)的匹配組合，但是元件替換起來不方便，且容易人為地引入非理想的寄生等因素，導(dǎo)致更大的工作量。因此傳統(tǒng)的通過外電路進(jìn)行匹配的方式比較刻板，很受約束，增加了研發(fā)中的諸多不便，加大了研發(fā)周期。
[0008]無線通信產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了射頻前端電路設(shè)計(jì)向著高性能、低成本、高集成度的方向演變。因而，作為一種性能優(yōu)、綜合成本低、可集成、操作方便快捷的阻抗匹配方式，可通過配置指令實(shí)現(xiàn)匹配調(diào)諧的可配置匹配網(wǎng)絡(luò)具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)做了優(yōu)化改進(jìn)，融合兩種傳統(tǒng)匹配方案的優(yōu)點(diǎn)，解決了兩種傳統(tǒng)匹配方案的缺點(diǎn)，提供一種可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0010]一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，包括并聯(lián)電路單元和串聯(lián)電路單元，其特征在于:所述的并聯(lián)電路單元包括并聯(lián)連接的并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)和并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12);所述的串聯(lián)電路單元包括依次串聯(lián)連接的串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)和串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14);天線送入的射頻信號(hào)首先進(jìn)入并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)和并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)，經(jīng)過并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)和并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)處理后送入串聯(lián)連接的串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)，串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)的輸出信號(hào)直接送入串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14)，之后再輸出至后級(jí)電路；
[0011]串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)與串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14)，用于對(duì)串聯(lián)電路單元后面連接后級(jí)電路的阻抗進(jìn)行第一步變換；
[0012]并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)與并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)，用于對(duì)第一步變換后的后級(jí)電路的阻抗進(jìn)行進(jìn)一步變換，將后級(jí)電路的初始阻抗變換到史密斯圓圖的中心，完成阻抗匹配。
[0013]其中，所述的并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)由N個(gè)子電路并聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電容構(gòu)成；其中，N為大于1的自然數(shù)；電容的一端接輸入信號(hào)連接線，電容的另一端接MOS管的漏極，MOS管的柵極接控制信號(hào)，MOS管的源極接地。
[0014]其中，所述的串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14)由M個(gè)子電路并聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電容構(gòu)成；其中，M為大于1的自然數(shù)；其中一個(gè)子電路中的MOS管的源極接串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)的輸出，MOS管的柵極接控制信號(hào)，其MOS管的漏極接后級(jí)電路；其余子電路中的MOS管的源極接串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)的輸出，MOS管的柵極接控制信號(hào)，MOS管的漏極接電容的一端，電容的另一端接后級(jí)電路。
[0015]其中，所述的串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)由N個(gè)子電路串聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電感構(gòu)成；其中，N為大于1的自然數(shù)；電感的一端接前級(jí)電路的輸出和MOS管的源極，電感的另一端接MOS管的漏極，MOS管的柵極接控制信號(hào)。
[0016]其中，所述的并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)由N個(gè)子電路串聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電感構(gòu)成；其中，N為大于1的自然數(shù)；其中一個(gè)子電路中的MOS管的漏極接天線的輸入信號(hào)線，MOS管的柵極接控制信號(hào)，其MOS管的源極接并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)中下級(jí)MOS管的漏極；其余子電路中的MOS管的漏極接并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)中上級(jí)MOS管的源極，MOS管的柵極接控制信號(hào)，MOS管的漏極接電感的一端，MOS管的源極接電感的另一端；在并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)中，最后一級(jí)MOS管的源極接地。
[0017]并聯(lián)開關(guān)電容陣列11由N個(gè)子電路并聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電容構(gòu)成；其中，N為大于I的自然數(shù)；電容的一端接輸入信號(hào)連接線，電容的另一端接MOS管的漏極，MOS管的柵極接控制信號(hào)，MOS管的源極接地。
[0018]控制信號(hào)Si控制MOS管的接通或關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)電容接入陣列電路。并聯(lián)開關(guān)電容陣列11的控制信號(hào)S為一個(gè)N位的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，二進(jìn)制信號(hào)的每一位Si控制一個(gè)子電路。當(dāng)最低位子電路中的特定電容的容抗選定為C時(shí)，每個(gè)子電路中的特定電容的容抗就已確定，為24C。N個(gè)子電路并聯(lián)構(gòu)成整個(gè)并聯(lián)開關(guān)電容陣列11，使得該并聯(lián)開關(guān)電容陣列11接入整個(gè)網(wǎng)路的等效電容的容抗可以在O?(2n-1)*C的范圍內(nèi)變化，分辨率精度為C。
[0019]在串聯(lián)開關(guān)電容陣列14中，前N-1個(gè)子電路與所述的一組并聯(lián)開關(guān)電容陣列11的子電路具有相同的結(jié)構(gòu)，但，MOS管的源極接前級(jí)電路的輸出。數(shù)字信號(hào)最高位S" η所控制的子電路僅由一個(gè)MOS管Μ" η構(gòu)成。當(dāng)子電路的MOS管Μ" η關(guān)斷時(shí)，低N-1位的控制方式和實(shí)現(xiàn)功能與所述的并聯(lián)開關(guān)電容陣列11的低N-1位相同。當(dāng)MOS管Μ" η導(dǎo)通時(shí),整個(gè)串聯(lián)開關(guān)電容陣列14被導(dǎo)通的MOS管短路，此時(shí)無論陣列中低N-1位狀態(tài)如何，該陣列不參與匹配調(diào)諧。N個(gè)子電路并聯(lián)組成陣列，串聯(lián)接入匹配網(wǎng)絡(luò)電路。
[0020]串聯(lián)開關(guān)電感陣列13由N個(gè)子電路串聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電感構(gòu)成；其中，N為大于I的自然數(shù)；電感的一端接輸入信號(hào)連接線和MOS管的源極，電感的另一端接MOS管的漏極，MOS管的柵極接控制信號(hào)。
[0021]控制信號(hào)S ' i控制MOS管的接通或關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電感接入陣列電路。串聯(lián)開關(guān)電感陣列13的控制信號(hào)S '為一個(gè)N位的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，二進(jìn)制信號(hào)的每一位S ' i控制一個(gè)子電路。當(dāng)最低位子電路中的特定電感的感抗選定為L時(shí)，每個(gè)子電路中的特定電感的感抗就已確定，為24L。N個(gè)子電路串聯(lián)構(gòu)成整個(gè)串聯(lián)開關(guān)電感陣列13，使得該電感陣列接入整個(gè)網(wǎng)路的等效電感的大小可以在O?(2n-1) *L的范圍內(nèi)變化，分辨率精度為L。
[0022]在并聯(lián)開關(guān)電感陣列12中，前N-1個(gè)子電路與所述的一組串聯(lián)開關(guān)電感陣列13的子電路具有相同的結(jié)構(gòu)；數(shù)字信號(hào)最高位S"丨η所控制的子電路僅由一個(gè)MOS管Μ" / η構(gòu)成。當(dāng)子電路的MOS管Μ"，η導(dǎo)通時(shí)，低N-1位的控制方式和實(shí)現(xiàn)功能與所述的串聯(lián)開關(guān)電感陣列13的低N-1位相同。當(dāng)MOS管Μ"，η關(guān)斷時(shí)，整個(gè)并聯(lián)開關(guān)電感陣列12與匹配網(wǎng)絡(luò)斷開連接，此時(shí)無論陣列中低N-1位狀態(tài)如何，該陣列不參與匹配調(diào)諧。N個(gè)子電路串聯(lián)組成陣列，并聯(lián)接入匹配網(wǎng)絡(luò)電路。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為:
[0024]本發(fā)明用于集成在IC內(nèi)部，可以方便地通過控制指令對(duì)射頻前端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸入特征阻抗匹配，操作簡單快捷。同時(shí)簡化了射頻前端芯片的外電路，減少了外電路的器件數(shù)量，為研發(fā)過程節(jié)約時(shí)間及成本，適用于集成在各種射頻前端芯片內(nèi)部，應(yīng)用廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)示意圖[0026]圖2用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)【具體實(shí)施方式】示意圖
[0027]圖3傳統(tǒng)電路中應(yīng)用的匹配網(wǎng)絡(luò)電路方案一示意圖；
[0028]圖4傳統(tǒng)電路中應(yīng)用的匹配網(wǎng)絡(luò)電路方案二示意圖；
[0029]圖5 二進(jìn)制加權(quán)開關(guān)電容陣列的子電路示意圖；
[0030]圖6 二進(jìn)制加權(quán)開關(guān)電感陣列的子電路示意圖；
[0031]圖7匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的牽引路徑示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和應(yīng)用優(yōu)越性更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]圖2基本組成原理框圖所示的是采用本發(fā)明的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)。連接于射頻信號(hào)接收端之后，LNA等射頻前端處理單元之前。包括一組并聯(lián)開關(guān)電容陣列11與一組并聯(lián)開關(guān)電感陣列12的并聯(lián)電路作為并聯(lián)電路單元連接在射頻信號(hào)接收端與地之間；一組串聯(lián)開關(guān)電感陣列13和串聯(lián)開關(guān)電容陣列14的串聯(lián)電路作為串聯(lián)電路單元，串聯(lián)在射頻信號(hào)接收端與LNA等射頻前端處理模塊之間。
[0034]并聯(lián)開關(guān)電容陣列11由N(N為大于I的自然數(shù))組相同子單元并聯(lián)組成，如圖5所示，每個(gè)子單元由MOS管和電容串聯(lián)組成，N(N為大于I的自然數(shù))組子電路中電容容抗值的選取滿足二進(jìn)制加權(quán)關(guān)系，精度的選取取決于射頻前端芯片其他單元的參數(shù)。
[0035]并聯(lián)開關(guān)電感陣列12由N(N為大于I的自然數(shù))組子單元串聯(lián)組成，前N_1個(gè)子單元有相同的結(jié)構(gòu)，如圖6所示，每個(gè)子單元由MOS管和電感并聯(lián)組成，第N組子單元僅由一個(gè)MOS管構(gòu)成。N組子電路中電感感抗值的選取滿足二進(jìn)制加權(quán)關(guān)系，精度的選取取決于射頻前端芯片其他單元的參數(shù)。
[0036]串聯(lián)開關(guān)電感陣列13由N(N為大于I的自然數(shù))組相同子單元串聯(lián)組成，如圖6所示，每個(gè)子單元由MOS管和電感并聯(lián)組成，N組子電路中電感感抗值的選取滿足二進(jìn)制加權(quán)關(guān)系，精度的選取取決于射頻前端芯片其他單元的參數(shù)。
[0037]串聯(lián)開關(guān)電容陣列14由N(N為大于I的自然數(shù))組子單元并聯(lián)組成，前N_1個(gè)子單元有相同的結(jié)構(gòu)，如圖5所示，每個(gè)子單元由MOS管和電容串聯(lián)組成，第N組子單元僅由一個(gè)MOS管構(gòu)成。N組子電路中電容容抗值的選取滿足二進(jìn)制加權(quán)關(guān)系，精度的選取取決于射頻前端芯片其他單元的參數(shù)。
[0038]在窄帶阻抗匹配中，當(dāng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)插入一個(gè)電容時(shí)，插入電容的電納AB=ABc為正，其幅度隨著工作頻率的增加而增加；插入一個(gè)并聯(lián)電容CP，使得阻抗P沿史密斯圓圖中的等電導(dǎo)圓順時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電容值決定。當(dāng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)插入一個(gè)電感時(shí)，插入電感的電納ΛB= Λ為負(fù)，其幅度隨著工作頻率的增加而減少；插入一個(gè)并聯(lián)電感LP，使得阻抗P沿著史密斯圓圖中等電導(dǎo)圓逆時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電感值決定。
[0039]當(dāng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中串聯(lián)插入一個(gè)電感時(shí)，插入的感抗Λ X= Λ 為正，并且其幅度隨著工作頻率的增加而增加；插入串聯(lián)電感Ls使得阻抗P沿史密斯圓圖的等電阻圓順時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)的弧長由電感值決定。當(dāng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)插入一個(gè)電容時(shí)，插入容抗AX=AXc為負(fù)，其幅度隨工作頻率的增加而減少；插入一個(gè)串聯(lián)電容Cs使得阻抗P沿史密斯圓圖的等電阻圓逆時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電容值決定。[0040]在如圖3所示的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中，串聯(lián)電感LS增大時(shí)，使得初始阻抗P沿著史密斯圓圖中的等電阻圓順時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電感值增大的多少?zèng)Q定。當(dāng)串聯(lián)電感Ls減小時(shí)，使得初始阻抗P沿史密斯圓圖中的等電阻圓逆時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電感值減小的多少?zèng)Q定。在傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)中，只能通過更換電感元件進(jìn)行增大或減小的操作，在不斷的調(diào)試匹配中，不僅工作量大、繁瑣而且容易引入無法計(jì)算的寄生參數(shù)。而在所述的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)中，只用簡單的通過數(shù)字信號(hào)控制串聯(lián)開關(guān)電感陣列13，改變某一位或多位MOS管的導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)，就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)陣列的等效感抗的改變，可等價(jià)地看作串聯(lián)電感LS的增大或減小，完成初始阻抗P在史密斯圓圖中沿等電阻圓的順時(shí)針或逆時(shí)針的移動(dòng)。初步完成對(duì)初始阻抗P的牽引以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
[0041]在如圖3所示的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中，并聯(lián)電容Cp增大時(shí)，使得初始阻抗P沿史密斯圓圖中的等電導(dǎo)圓順時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電容值的增大的多少?zèng)Q定。當(dāng)并聯(lián)電容Cp減小時(shí)，使得初始阻抗P沿史密斯圓圖中的等電導(dǎo)圓逆時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電容值減小的多少?zèng)Q定。與傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)相比，所述的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)中，同樣只用簡單的通過數(shù)字信號(hào)控制并聯(lián)開關(guān)電容陣列11，來完成初始阻抗P在史密斯圓圖中沿等電導(dǎo)圓的順時(shí)針或逆時(shí)針的移動(dòng)。從而進(jìn)一步將初始阻抗P牽引到史密斯圓圖的中心。
[0042]在所述的用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置匹配網(wǎng)絡(luò)中，為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)方案一在電路匹配上靈活性差、調(diào)試復(fù)雜等方面的缺陷，對(duì)并聯(lián)電路單元級(jí)并聯(lián)入一組并聯(lián)開關(guān)電感陣列12。當(dāng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)電感Lp增大時(shí)，使得初始阻抗P沿著史密斯圓圖中的等電導(dǎo)圓逆時(shí)針移動(dòng)；并聯(lián)電感Lp減小時(shí)，使得初始阻抗P沿著史密斯圓圖中的等電導(dǎo)圓順時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電感值增大或減小的多少?zèng)Q定。在所述的用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置匹配網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)并聯(lián)開關(guān)電感陣列12的控制方式與對(duì)串聯(lián)開關(guān)電感陣列13的控制方式相同。
[0043]在所述的用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置匹配網(wǎng)絡(luò)中，為了使串聯(lián)開關(guān)電感陣列13的調(diào)節(jié)作用更連續(xù)，同樣在r形網(wǎng)絡(luò)后串聯(lián)了串聯(lián)開關(guān)電容陣列14以彌補(bǔ)串聯(lián)開關(guān)電感陣列13變化時(shí)的不連續(xù)性，同時(shí)可對(duì)后級(jí)的放大等處理單元作隔直保護(hù)。串聯(lián)電容(；增大時(shí)，使得初始阻抗P沿史密斯圓圖中的等電阻圓逆時(shí)針移動(dòng)；當(dāng)串聯(lián)電容Cs減小時(shí)，使得初始阻抗P沿史密斯圓圖中的等電阻圓順時(shí)針移動(dòng)，移動(dòng)弧長由電容值增大或減小的多少?zèng)Q定。串聯(lián)電容對(duì)初始阻抗P的牽引作用相比串聯(lián)電感的作用較弱，因此用電容對(duì)電感的牽引作用作微調(diào)。在所述的用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置匹配網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)串聯(lián)開關(guān)電容陣列14的控制方式與對(duì)并聯(lián)開關(guān)電容陣列11的控制方式相同。
[0044]圖2所示的結(jié)構(gòu)是采用此種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)射頻接收信號(hào)進(jìn)行傳輸時(shí)，對(duì)射頻前端芯片進(jìn)行阻抗匹配的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)天線接收到射頻信號(hào)后，傳輸至射頻前端芯片輸入端口。為了保證射頻模塊完成在無相移情況下的最大功率傳輸，在射頻前端芯片的輸入端口集成了此種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，射頻信號(hào)傳輸經(jīng)過該匹配網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入低噪放及其它的射頻信號(hào)放大、下變頻、濾波等處理單元。如前面所述，當(dāng)輸入端口阻抗匹配不合理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射，因此需要由上位機(jī)發(fā)送數(shù)字控制信號(hào)，通過SPI 口配置射頻前端芯片內(nèi)部相應(yīng)的寄存器，對(duì)電容陣列的等效容抗以及電感陣列的等效感抗進(jìn)行調(diào)控，先通過調(diào)控串聯(lián)電路單元中的串聯(lián)開關(guān)電感陣列13與串聯(lián)開關(guān)電容陣列14對(duì)后級(jí)電路的初始阻抗進(jìn)行第一步牽引，然后對(duì)并聯(lián)電路單元中的并聯(lián)開關(guān)電容陣列11與并聯(lián)開關(guān)電感陣列12進(jìn)行配置，對(duì)第一步中的阻抗進(jìn)行進(jìn)一步的牽引，并最終將初始阻抗?fàn)恳绞访芩箞A圖的中心，從而將整個(gè)射頻前端的輸入特征阻抗調(diào)整匹配到50歐姆，實(shí)現(xiàn)匹配的調(diào)控。例如，當(dāng)初始阻抗P的歸一化阻抗位于史密斯圓圖的某一區(qū)域，如圖7所示位置時(shí)，這種方案可以將初始阻抗P牽引到史密斯圓圖的中心O。沿P-A-O路徑的牽引，首先第一步，先通過將串聯(lián)開關(guān)電感陣列13的等效電感調(diào)小合適的值，或?qū)⒋?lián)開關(guān)電容陣列13的等效電容調(diào)大合適的值，將初始阻抗P沿等電阻圓牽引至A點(diǎn)；第二步，再通過將串聯(lián)開關(guān)電容陣列14的等效電容值調(diào)大適當(dāng)值，或?qū)⒉⒙?lián)開關(guān)電感陣列12的等效電感值調(diào)小適當(dāng)值，即可將初始阻抗沿等電導(dǎo)圓由A點(diǎn)牽引至史密斯圓圖的中心O。
[0045] 以上所述，僅為本發(fā)明的一種具體的實(shí)施方式。這種實(shí)現(xiàn)方式為 型網(wǎng)絡(luò)的一種，另外還 有T型、Π型等。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，包括并聯(lián)電路單元和串聯(lián)電路單元，其特征在于:所述的并聯(lián)電路單元包括并聯(lián)連接的并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)和并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12);所述的串聯(lián)電路單元包括依次串聯(lián)連接的串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)和串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14);天線送入的射頻信號(hào)首先進(jìn)入并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)和并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)，經(jīng)過并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)和并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)處理后送入串聯(lián)連接的串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)，串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)的輸出信號(hào)直接送入串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14)，之后再輸出至后級(jí)電路； 串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)與串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14)，用于對(duì)串聯(lián)電路單元后面連接后級(jí)電路的阻抗進(jìn)行第一步變換； 并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)與并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)，用于對(duì)第一步變換后的后級(jí)電路的阻抗進(jìn)行進(jìn)一步變換，將后級(jí)電路的初始阻抗變換到史密斯圓圖的中心，完成阻抗匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述的并聯(lián)開關(guān)電容陣列(11)由N個(gè)子電路并聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電容構(gòu)成；其中，N為大于I的自然數(shù)；電容的一端接輸入信號(hào)連接線，電容的另一端接MOS管的漏極，MOS管的柵極接控制信號(hào)，MOS管的源極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述的串聯(lián)開關(guān)電容陣列(14)由M個(gè)子電路并聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電容構(gòu)成；其中，M為大于I的自然數(shù)；其中一個(gè)子電路中的MOS管的源極接串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)的輸出，MOS管的柵極接控制信號(hào)，其MOS管的漏極接后級(jí)電路；其余子電路中的MOS管的源極接串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)的輸出，MOS管的柵極接控制信號(hào)，MOS管的漏極接電容的一端，電容的另一端接后級(jí)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述的串聯(lián)開關(guān)電感陣列(13)由N個(gè)子電路串聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電感構(gòu)成；其中，N為大于I的自然數(shù)；電感的一端接前級(jí)電路的輸出和MOS管的源極，電感的另一端接MOS管的漏極，MOS管的柵極接控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端的可配置的匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述的并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)由N個(gè)子電路串聯(lián)組成，每個(gè)子電路由MOS管和電感構(gòu)成；其中，N為大于I的自然數(shù)；其中一個(gè)子電路中的MOS管的漏極接天線的輸入信號(hào)線，MOS管的柵極接控制信號(hào)，其MOS管的源極接并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)中下級(jí)MOS管的漏極；其余子電路中的MOS管的漏極接并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)中上級(jí)MOS管的源極，MOS管的柵極接控制信號(hào)，MOS管的漏極接電感的一端，MOS管的源極接電感的另一端；在并聯(lián)開關(guān)電感陣列(12)中，最后一級(jí)MOS管的源極接地。
【文檔編號(hào)】G01S19/36GK103454654SQ201310413367
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】田素雷, 劉言, 李斌, 劉林海, 陳明輝, 鄒振杰, 趙建欣, 杜克明 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所