基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，包括MEMS寬頻帶相位檢測器、溫度補償電阻R、直流自動增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩器VCO1、第二壓控振蕩器VCO2、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、乘法器。本發(fā)明專利技術的有益效果為：分頻器具有寬頻帶特性，可以實現(xiàn)對不同頻率的參考信號的分頻；通過可變電阻對壓控振蕩器電壓的控制和對直流自動增益控制AGC放大器增益的控制，實現(xiàn)對參考信號和反饋信號的同步調節(jié)，即便在電路存在波動的情況下也能實現(xiàn)分頻；具有溫度補償特性，在溫度發(fā)生變化時，能夠消除溫度變化對分頻器狀態(tài)的影響，具有溫度穩(wěn)定性；結構簡單新穎，操作方便，與GaAs單片微波集成電路兼容。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及微電子機械系統(tǒng)領域，尤其是一種基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器。
技術介紹
分頻器是一種利用反饋控制原理獲得參考信號頻率1/N倍的頻率信號的儀器。分頻器在眾多領域，如無線通信、雷達、數(shù)字電視中都有廣泛應用。現(xiàn)有技術中，分頻器大多是針對單個頻點的分頻，無法滿足寬帶通訊系統(tǒng)的需求，此外，溫度穩(wěn)定性也是對分頻器的基本要求之一。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，提供一種結構合理的基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，實現(xiàn)寬頻帶范圍內(nèi)不同頻率信號的分頻，并避免溫度變化對分頻器的影響。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，包括MEMS寬頻帶相位檢測器、溫度補償電阻R、直流自動增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩器VCO1、第二壓控振蕩器VCO2、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、乘法器；溫度補償電阻R與直流自動增益控制AGC放大器的基極偏置電阻Rb并聯(lián)；電源VE通過第一可變電阻R1加載到第一壓控振蕩器VCO1上，同時通過第二可變電阻R2加載到直流自動增益控制AGC放大器上；第一壓控振蕩器VCO1產(chǎn)生參考信號，通過調節(jié)第一可變電阻R1的大小改變第一壓控振蕩器VCO1的頻率；參考信號和反饋信號分別加載到MEMS寬頻帶相位檢測器的地線2和CPW信號線3組成的兩個對稱的輸入端口，得到與相位差有關的直流電壓V，直流電壓V輸入直流自動增益控制AGC放大器，放大后的信號為第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓VC2，第二壓控振蕩器VCO2的輸出信號通過乘法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼腘倍，作為分頻器的反饋信號輸入MEMS寬頻帶相位檢測器；調節(jié)第二可變電阻R2的大小控制直流自動增益控制AGC放大器的增益，調節(jié)第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓，控制反饋信號的控制電壓和頻率；同步調節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2，使第二壓控振蕩器VCO2的輸出頻率為第一壓控振蕩器VCO1輸出頻率的1/N倍，完成對不同頻率的參考信號的分頻。優(yōu)選的，當環(huán)境溫度升高時，MEMS寬頻帶相位檢測器輸出的直流電壓V變大，溫度補償電阻R及其與Rb的并聯(lián)電阻也會增大，導致直流自動增益控制AGC放大器的基極電位降低，增益減小，補償直流電壓V變大帶來的影響，同時調節(jié)第二可變電阻R2，使直流自動增益控制AGC放大器的輸出電壓VC2保持穩(wěn)定，不受溫度變化的影響；溫度降低時，溫度補償電阻R及其與Rb的并聯(lián)電阻減小，基極電位升高，直流自動增益控制AGC放大器的增益變大，補償直流電壓V變小帶來的影響，同時調節(jié)第二可變電阻R2，使直流AGC放大器的輸出電壓VC2保持穩(wěn)定，分頻器具有溫度穩(wěn)定性。優(yōu)選的，電源VE通過可變電阻第一可變電阻R1和第二可變電阻R2分別加載到第一壓控振蕩器VCO1和直流自動增益控制AGC放大器上，第一壓控振蕩器VCO1在由第一電阻R1調節(jié)的控制電壓VC1的控制下，輸出參考信號，通過調節(jié)第一電阻R1，控制參考信號的頻率；參考信號和反饋信號通過輸入端口輸入MEMS寬頻帶相位檢測器后，首先通過功合器進行矢量合成，合成信號通過熱電式功率傳感器轉化為與相位差有關的直流電壓V，經(jīng)直流輸出電極11輸出，此直流電壓V可以表示為：其中K為與輸入信號幅度有關的系數(shù)，ωref為參考信號角頻率，ωback為反饋信號角頻率，為固有相位差；MEMS寬頻帶相位檢測器輸出的直流電壓V通過第一端口14輸入至直流自動增益控制AGC放大器進行放大，放大后的直流電壓VC2可以表示為：其中A為直流自動增益控制AGC放大器的增益系數(shù)，放大后的直流電壓VC2為第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓，通過第二端口15控制第二壓控振蕩器VCO2的輸出頻率，壓控振蕩器輸出頻率ωo可以通過下式表達：通過調節(jié)第二可變電阻R2，改變直流自動增益控制AGC放大器的直流偏置電源VC實現(xiàn)對增益系數(shù)A的調節(jié)，從而改變第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓及其相應的輸出信號的頻率；第二壓控振蕩器VCO2的輸出信號通過第三端口16輸入乘法器，經(jīng)過乘法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼腘倍，ωback＝N×ωo，此信號為分頻器的反饋信號，通過第四端口17重新輸入MEMS寬頻帶相位檢測器；通過同步控制第一可變電阻R1和第二可變電阻R2，使反饋信號和參考信號的頻率相等，即第二壓控振蕩器VCO2的輸出頻率是第一壓控振蕩器VCO1輸出頻率的1/N倍，實現(xiàn)分頻，得到在寬頻帶范圍內(nèi)工作的分頻器。優(yōu)選的，MEMS寬頻帶相位檢測器在不同頻率下的輸出直流電壓V存在波動的情況下，依然可以通過調節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2來實現(xiàn)分頻，分頻后的信號通過第五端口18輸出。優(yōu)選的，MEMS寬頻帶相位檢測器以GaAs1為襯底，包括功合器和熱電式功率傳感器，功合器包括地線2、CPW信號線3、第一ACPS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5、第三ACPS傳輸線6和隔離電阻7，熱電式功率傳感器包括終端電阻8、熱電堆半導體臂9、熱電堆金屬臂10、直流輸出電極11；MEMS寬頻帶相位檢測器以GaAs為襯底，地線2與CPW信號線3構成功合器的輸入和輸出端口，第一ACPS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5和第三ACPS傳輸線6相級聯(lián)，隔離電阻7分別設置在第一ACPS傳輸線4、第二ACPS傳輸線5和第三ACPS傳輸線6的末端，終端電阻8設置在CPW信號線3的輸出端口處，熱電堆半導體臂9與熱電堆金屬臂10依次連接，構成熱電堆，直流輸出電極11連接在熱電堆兩端。優(yōu)選的，第一ACPS傳輸線4的特征阻抗為Z1，第二ACPS傳輸線5的特征阻抗為Z2，第三ACPS傳輸線6的特征阻抗為Z3。本專利技術的有益效果為：分頻器具有寬頻帶特性，可以實現(xiàn)對不同頻率的參考信號的分頻；通過可變電阻對壓控振蕩器電壓的控制和對直流自動增益控制AGC放大器增益的控制，實現(xiàn)對參考信號和反饋信號的同步調節(jié)，即便在電路存在波動的情況下也能實現(xiàn)分頻；具有溫度補償特性，在溫度發(fā)生變化時，能夠消除溫度變化對分頻器狀態(tài)的影響，具有溫度穩(wěn)定性；結構簡單新穎，操作方便，與GaAs單片微波集成電路兼容。附圖說明圖1是本專利技術的分頻器俯視圖。圖2是本專利技術的分頻器的A-A’向剖面圖。圖3是本專利技術的分頻器的B-B’向剖面圖。圖4是本專利技術的分頻器的C-C’向剖面圖。具體實施方式如圖1、2、3和4所示，一種基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，包括MEMS寬頻帶相位檢測器、溫度補償電阻R、直流自動增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩器VCO1、第二壓控振蕩器VCO2、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、乘法器；溫度補償電阻R與直流自動增益控制AGC放大器的基極偏置電阻Rb并聯(lián)；電源VE通過第一可變電阻R1加載到第一壓控振蕩器VCO1上，同時通過第二可變電阻R2加載到直流自動增益控制AGC放大器上；第一壓控振蕩器VCO1產(chǎn)生參考信號，通過調節(jié)第一可變電阻R1的大小改變第一壓控振蕩器VCO1的頻率；參考信號和反饋信號分別加載到MEMS寬頻帶相位檢測器的地線2和CPW信號線3組成的兩個對稱的輸入端口，得到與相位差有關的直流電壓V，直流電壓V輸入直流自動增益控制AGC放大器，放大后的信號為第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓VC2，第二壓控振蕩器VCO2的輸出信本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，其特征在于，包括：MEMS寬頻帶相位檢測器、溫度補償電阻R、直流自動增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩器VCO1、第二壓控振蕩器VCO2、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、乘法器；溫度補償電阻R與直流自動增益控制AGC放大器的基極偏置電阻Rb并聯(lián)；電源VE通過第一可變電阻R1加載到第一壓控振蕩器VCO1上，同時通過第二可變電阻R2加載到直流自動增益控制AGC放大器上；第一壓控振蕩器VCO1產(chǎn)生參考信號，通過調節(jié)第一可變電阻R1的大小改變第一壓控振蕩器VCO1的頻率；參考信號和反饋信號分別加載到MEMS寬頻帶相位檢測器的地線(2)和CPW信號線(3)組成的兩個對稱的輸入端口，得到與相位差有關的直流電壓V，直流電壓V輸入直流自動增益控制AGC放大器，放大后的信號為第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓VC2，第二壓控振蕩器VCO2的輸出信號通過乘法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼腘倍，作為分頻器的反饋信號輸入MEMS寬頻帶相位檢測器；調節(jié)第二可變電阻R2的大小控制直流自動增益控制AGC放大器的增益，調節(jié)第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓，控制反饋信號的控制電壓和頻率；同步調節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2，使第二壓控振蕩器VCO2的輸出頻率為第一壓控振蕩器VCO1輸出頻率的1/N倍，完成對不同頻率的參考信號的分頻。...

【技術特征摘要】
1.一種基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，其特征在于，包括：MEMS寬頻帶相位檢測器、溫度補償電阻R、直流自動增益控制AGC放大器、第一壓控振蕩器VCO1、第二壓控振蕩器VCO2、第一可變電阻R1和第二可變電阻R2、乘法器；溫度補償電阻R與直流自動增益控制AGC放大器的基極偏置電阻Rb并聯(lián)；電源VE通過第一可變電阻R1加載到第一壓控振蕩器VCO1上，同時通過第二可變電阻R2加載到直流自動增益控制AGC放大器上；第一壓控振蕩器VCO1產(chǎn)生參考信號，通過調節(jié)第一可變電阻R1的大小改變第一壓控振蕩器VCO1的頻率；參考信號和反饋信號分別加載到MEMS寬頻帶相位檢測器的地線(2)和CPW信號線(3)組成的兩個對稱的輸入端口，得到與相位差有關的直流電壓V，直流電壓V輸入直流自動增益控制AGC放大器，放大后的信號為第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓VC2，第二壓控振蕩器VCO2的輸出信號通過乘法器后，頻率變?yōu)樵瓉淼腘倍，作為分頻器的反饋信號輸入MEMS寬頻帶相位檢測器；調節(jié)第二可變電阻R2的大小控制直流自動增益控制AGC放大器的增益，調節(jié)第二壓控振蕩器VCO2的控制電壓，控制反饋信號的控制電壓和頻率；同步調節(jié)第一可變電阻R1和第二可變電阻R2，使第二壓控振蕩器VCO2的輸出頻率為第一壓控振蕩器VCO1輸出頻率的1/N倍，完成對不同頻率的參考信號的分頻。2.如權利要求1所述的基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，其特征在于，當環(huán)境溫度升高時，MEMS寬頻帶相位檢測器輸出的直流電壓V變大，溫度補償電阻R及其與Rb的并聯(lián)電阻也會增大，導致直流自動增益控制AGC放大器的基極電位降低，增益減小，補償直流電壓V變大帶來的影響，同時調節(jié)第二可變電阻R2，使直流自動增益控制AGC放大器的輸出電壓VC2保持穩(wěn)定，不受溫度變化的影響；溫度降低時，溫度補償電阻R及其與Rb的并聯(lián)電阻減小，基極電位升高，直流自動增益控制AGC放大器的增益變大，補償直流電壓V變小帶來的影響，同時調節(jié)第二可變電阻R2，使直流AGC放大器的輸出電壓VC2保持穩(wěn)定，分頻器具有溫度穩(wěn)定性。3.如權利要求1所述的基于MEMS寬頻帶相位檢測器和溫度補償電阻的分頻器，其特征在于，電源VE通過可變電阻第一可變電阻R1和第二可變電阻R2分別加載到第一壓控振蕩器VCO1和直流自動增益控制AGC放大器上，第一壓控振蕩器VCO1在由第一電阻R1調節(jié)的控制電壓VC1的控制下，輸出參考信號，通過調節(jié)第一電阻R1，控制參考信號的頻率；參考信號和反饋信號通過輸入端口輸入MEMS寬頻帶相位檢測器后，首先通過功合器進行矢量合成，合成信號通過熱電式功率傳感器轉化為與相位差有關的直流電壓V，經(jīng)直流輸出電極(11)輸出，此直流電壓V表示為：其...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：廖小平，韓居正，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32