CN210041830U - 一种快速负电压切换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种快速负电压切换电路，通过设置输出具有预定电平值Vref参考电压的参考电压输入端，输出具有预设电平值Vin的数控信号的数字控制器，并将上述参考电压输入端及数字控制器连接运算放大器，从而可采用运算放大器基于所述参考电压对所述数控信号进行反向放大处理，生成不同负电压信号，同时将不同的负电压信号输出到射频芯片的栅压接收端以实现对接收通道和/或发射通道的开闭控制。通过改变所述参考电压的电平值可输出具有不同电压值的负电压，实现对不同的射频芯片的控制，可见，本申请实施例技术方案具有扩大负电压切换电路适用范围的技术效果。同时，因运算放大器反应快、成本低，因此还具有切换速度快、操作效率高、操作简易化程度高等技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及相控阵天线射频芯片控制技术领域，特别是涉及一种快速负电压切换电路。
背景技术
目前，当有源相控阵天线工作时，需要对射频芯片的收发状态进行纳秒级别的快速切换，现有的有源相控阵天线收发切换控制方案主要有如下两种方式：第一种是采用漏压切换的方式，该方式是通过控制芯片漏极上的电压大小来控制实现芯片接收/发射通道的打开或关闭，该种方式存在着对芯片模式的切换控制精度低、噪声大、容易引起芯片故障、可靠性差等缺点；第二种是采用栅压切换的方式，该方式是通过常供射频芯片的漏级电压，然后控制栅极上的电压大小来控制相应通道的夹断，进而实现接收/发射通道的打开或关闭的。相对于漏压切换方式，栅压切换的方式具有控制精确度高、噪声小、可靠性高等优势。然而，由于射频芯片的工艺特性，栅极上的控制电压必须为负电压，而数字控制器输出的控制信号一般为正电压的数字信号，两者无法直接匹配，因此需要将数字信号转化为对应的负电压控制信号。进一步地，由于在相控阵天线系统的切换速度要求非常高，因此对于射频芯片的信号通道模式切换速度要求也非常高，现有的栅压切换速度还不能达到相控阵天线系统高速的收发模式切换要求。
可见，现有技术中存在着射频芯片的信号通道开断控制切换速度不能达到相控阵天线系统的高速需求的技术问题。
实用新型内容
本申请提供一种快速负电压切换电路，用以解决现有技术中存在着的射频芯片的信号通道开断控制切换速度不能达到相控阵天线系统的高速需求的技术问题。
本申请提供了一种快速负电压切换电路，包括：
参考电压输入端，用以输出具有预定电平值Vref的参考电压；
数字控制器，用以输出具有预设电平值Vin的数控信号；
运算放大器，与所述参考电压输入端及所述数字控制器分别连接，用以基于所述参考电压对所述数控信号进行反向放大处理，生成与Vref和Vin对应的负电压信号；
射频芯片，包括信号接收通道或信号发射通道，所述信号接收通道或信号发射通道的栅压接收端与所述运算放大器连接，用以基于所述栅压接收端接收到的所述负电压信号的电平值Vout控制所述信号接收通道或信号发射通道的开闭。
可选地，所述切换电路还包括：
第一电阻，设置在所述数字控制器与所述运算放大器的连接通路上，所述第一电阻具有预设的电阻值R1；
第二电阻，设置在所述第一电阻与所述射频芯片的连接通路上且与所述运算放大器并联，所述第二电阻具有预设的电阻值R2；
所述运算放大器，用以基于Vref、Vin、R1和R2对所述数控信号进行反向放大处理，生成对应的负电压信号Vout。
可选地，所述运算放大器，用以基于第一计算式对所述数控信号进行反向放大处理，生成对应的负电压信号Vout，其中，所述第一计算式为：
Vout＝(1+R2/R1)*Vref-(R2/R1)Vin。
可选地，所述第一电阻和/或所述第二电阻为可调式电阻。
可选地，在所述射频芯片包括信号发射通道时，所述信号发射通道的发射栅压接收端，用以在接收到具有第一电平值的负电压信号后控制所述信号发射通道处于开启状态，否则控制所述发射通道处于关闭状态；和/或，
在所述射频芯片包括信号接收通道时，所述信号接收通道的接收栅压接收端，用以在接收到具有第二电平值的负电压信号后控制所述信号接收通道处于开启状态，否则控制所述信号接收通道处于关闭状态；
其中，所述第一电平值和所述第二电平值不同。
可选地，所述数字控制器包括：
CPU、和/或MCU、和/或FPGA、和/或DSP。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
申请实施例中的技术方案通过设置输出具有预定电平值Vref参考电压的参考电压输入端，输出具有预设电平值Vin的数控信号的数字控制器，并将上述参考电压输入端及数字控制器连接运算放大器，从而可采用运算放大器基于所述参考电压对所述数控信号进行反向放大处理，生成不同负电压信号，并将不同的负电压信号输出到射频芯片的栅压接收端以实现对接收通道和/或发射通道的开闭控制。通过改变所述参考电压的电平值即可输出具有不同电压值的负电压，实现对不同的射频芯片的控制，可见，本申请实施例技术方案具有扩大负电压切换电路适用范围的技术效果。同时，由于运算放大器具有反应快、成本低等优点，可以使得本申请实施例中的技术方案还具有切换速度快、操作效率高、操作简易化程度高等技术效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种快速负电压切换电路的结构图；
图2为本实用新型实施例提供的一种快速负电压切换电路的电路图。
具体实施方式
本申请提供一种快速负电压切换电路，用以解决现有技术中存在着的射频芯片的信号通道开断控制切换速度不能达到相控阵天线系统的高速需求的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
申请实施例中的技术方案通过设置输出具有预定电平值Vref参考电压的参考电压输入端，输出具有预设电平值Vin的数控信号的数字控制器，并将上述参考电压输入端及数字控制器连接运算放大器，从而可采用运算放大器基于所述参考电压对所述数控信号进行反向放大处理，生成不同负电压信号，并将不同的负电压信号输出到射频芯片的栅压接收端以实现对接收通道和/或发射通道的开闭控制。通过改变所述参考电压的电平值即可输出具有不同电压值的负电压，实现对不同的射频芯片的控制，可见，本申请实施例技术方案具有扩大负电压切换电路适用范围的技术效果。同时，由于运算放大器具有反应快、成本低等优点，可以使得本申请实施例中的技术方案还具有切换速度快、操作效率高、操作简易化程度高等技术效果。
下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例一
请参考图1，图2，本申请实施例一提供一种快速负电压切换电路，包括：
参考电压输入端101，用以输出具有预定电平值Vref的参考电压；
数字控制器102，用以输出具有预设电平值Vin的数控信号；
运算放大器103，与所述参考电压输入端及所述数字控制器分别连接，用以基于所述参考电压对所述数控信号进行反向放大处理，生成与Vref和Vin对应的负电压信号；
射频芯片104，包括信号接收通道或信号发射通道，所述信号接收通道或信号发射通道的栅压接收端与所述运算放大器连接，用以基于所述栅压接收端接收到的所述负电压信号的电平值Vout控制所述信号接收通道或信号发射通道的开闭。
在实际操作过程中，可以由用户或者系统预设的方式通过数字控制器输入所述数控信号，而所述数控信号可以在高电平VH_DIG和低电平VL_DIG两种状态下切换，例如，所述高电平VH_DIG可以为1.8V、3.3V等几种，而所述低电平VL_DIG可以为0V。所述数控信号在经运算放大器反相放大后可以转化为对应的负电压信号，也就是说，不同的数控信号可以对应转化为不同的负电压信号。射频芯片的栅压接收端可以根据接收到的不同的负电压信号来对应控制信号接收/发射通道的打开或关闭，由此可以实现对射频芯片的发射通道和接收通道分别进行收发模式的切换控制。而对于需要不同负电压值控制的射频芯片，可以基于运算放大器反向放大原理，通过改变所述参考电压的电平值Vref的大小，即可输出具有不同电压值的负电压，实现对不同的射频芯片的控制，可见，本申请实施例技术方案中的负电压切换电路可适用于多种射频芯片，具有扩大负电压切换电路适用范围的技术效果。同时，由于运算放大器具有反应快、成本低等优点，可以使得本申请实施例中的技术方案还具有切换速度快、操作效率高、操作简易化程度高等技术效果。
同时，本申请实施例中的所述切换电路还包括：
第一电阻，设置在所述数字控制器与所述运算放大器的连接通路上，所述第一电阻具有预设的电阻值R1；
第二电阻，设置在所述第一电阻与所述射频芯片的连接通路上且与所述运算放大器并联，所述第二电阻具有预设的电阻值R2；
所述运算放大器，用以基于Vref、Vin、R1和R2对所述数控信号进行反向放大处理，生成对应的负电压信号Vout。
通过上述设置，可以在控制输出不同的负电压信号的过程中，进一步通过改变R1和R2的值，配合调整所述参考电压的电平值Vref的大小，即可输出数量更多且电压值不同的负电压信号，进而实现对更多种类的射频芯片进行控制的作用。
再进一步地，所述运算放大器，用以基于第一计算式对所述数控信号进行反向放大处理，生成对应的负电压信号Vout，其中，所述第一计算式为：
Vout＝(1+R2/R1)*Vref-(R2/R1)Vin。
在实际应用中，通常会需要在一个通信系统中布置多个射频芯片，同时这些射频芯片的信号发射通道和信号接收通道其控制开闭的负电压信号电平值也可能非常接近，数字控制器输出的负电压信号精度稍低就会造成不同的信号发射通道和信号接收通道出现开闭障碍或协作不调的后果。因此，本申请实施例中的技术方案通过采用上述计算式，基于调整Vref、Vin、R1和R2的值可以非常方便的在小范围电平值区间内生成多种多样的负电压信号以对这些数量庞大的射频芯片通道进行控制，从而实现在提高射频芯片控制精度的同时，还可以产生数量更多的负电压信号电平值以实现大范围高效率的控制。因此，本申请实施例中的技术方案还具有进一步提高适用性和适用范围，以及提高射频芯片控制精度的技术效果。
为了进一步实现系统的自动化水平，所述第一电阻和/或所述第二电阻为可调式电阻，从而可以使得系统可以自动控制第一电阻和/或所述第二电阻调整为需要的阻值R1和阻值R2。
再进一步地，在所述射频芯片包括信号发射通道时，所述信号发射通道的发射栅压接收端，用以在接收到具有第一电平值的负电压信号后控制所述信号发射通道处于开启状态，否则控制所述发射通道处于关闭状态；和/或，
在所述射频芯片包括信号接收通道时，所述信号接收通道的接收栅压接收端，用以在接收到具有第二电平值的负电压信号后控制所述信号接收通道处于开启状态，否则控制所述信号接收通道处于关闭状态；
其中，所述第一电平值和所述第二电平值不同。
也就是说，如图2所示，在本申请实施例中，每个信号传输通道对应于一个本申请实施例中的快速负电压切换电路来进行独立控制，同时，这些快速负电压切换电路中的数字控制器可以合并为采用一个数字控制器，实际操作时由该数字控制器分别向这些负电压切换电路发出对应的数控信号即可。例如，当射频芯片处于信号发射状态时，数字控制器可向信号发送通道输出对应的第一控制信号(如VH_DIG)，与信号发射通道对应连接的第一运算放大器所在电路共同作用对第一控制信号进行反向放大处理生成对应的第一负电压信号，使得信号发射通道开启；同时，数字控制器也向信号接收通道发送对应的第二控制信号(如VL_DIG)，与信号接收通道对应连接的第二运算放大器所在电路共同作用对第二控制信号进行反向放大处理生成对应的第二负电压信号，使得信号接收通道关闭。当工作在接收状态时，控制逻辑与发射状态相反。由此完成对射频芯片的信号收发模式切换控制。
由上述内容可知，本申请实施例中的技术方案可以大大降低本申请实施例的负电压切换电路应用成本，同时还可提高射频芯片中每个信号传输通路的隔离度，起到降低射频芯片控制误差率的技术效果。
进一步具体地，所述数字控制器在本申请实施例中可以具体可以为如下设备，或为如下设备的组合：CPU、和/或MCU、和/或FPGA、和/或DSP。由此可以实现降低应用成本和实现设备装置灵活性的技术效果。
由此可见，本申请实施例中的技术方案通过设置输出具有预定电平值Vref参考电压的参考电压输入端，输出具有预设电平值Vin的数控信号的数字控制器，并将上述参考电压输入端及数字控制器连接运算放大器，从而可采用运算放大器基于所述参考电压对所述数控信号进行反向放大处理，生成不同负电压信号，并将不同的负电压信号输出到射频芯片的栅压接收端以实现对接收通道和/或发射通道的开闭控制。通过改变所述参考电压的电平值即可输出具有不同电压值的负电压，实现对不同的射频芯片的控制，可见，本申请实施例技术方案具有扩大负电压切换电路适用范围的技术效果。同时，由于运算放大器具有反应快、成本低等优点，可以使得本申请实施例中的技术方案还具有切换速度快、操作效率高、操作简易化程度高等技术效果。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的实用新型范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种快速负电压切换电路，其特征在于，包括：
参考电压输入端，用以输出具有预定电平值Vref的参考电压；
数字控制器，用以输出具有预设电平值Vin的数控信号；
运算放大器，与所述参考电压输入端及所述数字控制器分别连接，用以基于所述参考电压对所述数控信号进行反向放大处理，生成与Vref和Vin对应的负电压信号；
射频芯片，包括信号接收通道或信号发射通道，所述信号接收通道或信号发射通道的栅压接收端与所述运算放大器连接，用以基于所述栅压接收端接收到的所述负电压信号的电平值Vout控制所述信号接收通道或信号发射通道的开闭。
2.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路还包括：
第一电阻，设置在所述数字控制器与所述运算放大器的连接通路上，所述第一电阻具有预设的电阻值R1；
第二电阻，设置在所述第一电阻与所述射频芯片的连接通路上且与所述运算放大器并联，所述第二电阻具有预设的电阻值R2；
所述运算放大器，用以基于Vref、Vin、R1和R2对所述数控信号进行反向放大处理，生成对应的负电压信号Vout。
3.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述运算放大器，用以基于第一计算式对所述数控信号进行反向放大处理，生成对应的负电压信号Vout，其中，所述第一计算式为：
Vout＝(1+R2/R1)*Vref-(R2/R1)Vin。
4.如权利要求2所述的切换电路，其特征在于，所述第一电阻和/或所述第二电阻为可调式电阻。
5.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，在所述射频芯片包括信号发射通道时，所述信号发射通道的发射栅压接收端，用以在接收到具有第一电平值的负电压信号后控制所述信号发射通道处于开启状态，否则控制所述发射通道处于关闭状态；和/或，
在所述射频芯片包括信号接收通道时，所述信号接收通道的接收栅压接收端，用以在接收到具有第二电平值的负电压信号后控制所述信号接收通道处于开启状态，否则控制所述信号接收通道处于关闭状态；
其中，所述第一电平值和所述第二电平值不同。
6.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述数字控制器包括：
CPU、和/或MCU、和/或FPGA、和/或DSP。
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| CN201920937304.9U CN210041830U (zh) | 2019-06-20 | 2019-06-20 | 一种快速负电压切换电路 |
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| CN210041830U true CN210041830U (zh) | 2020-02-07 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110324062A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-11 | 成都天锐星通科技有限公司 | 一种快速负电压切换电路 |
| CN112306143A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-02 | 江苏万邦微电子有限公司 | 一种简易负电压基准电路 |
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2019
- 2019-06-20 CN CN201920937304.9U patent/CN210041830U/zh active Active
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