基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，包括MEMS宽频带相位检测器、温度补偿电阻R、直流自动增益控制AGC放大器、第一压控振荡器VCO1、第二压控振荡器VCO2、第一可变电阻R1和第二可变电阻R2、除法器。本发明专利技术的有益效果为：倍频器具有宽频带特性，可以实现对不同频率的参考信号的倍频；通过可变电阻对压控振荡器电压的控制和对直流自动增益控制AGC放大器增益的控制，实现对参考信号和反馈信号的同步调节，即便在电路存在波动的情况下也能实现倍频；具有温度补偿特性，在温度发生变化时，能够消除温度变化对倍频器状态的影响，具有温度稳定性；结构简单新颖，操作方便，与GaAs单片微波集成电路兼容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子机械系统领域，尤其是一种基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器。
技术介绍
倍频器是一种利用反馈控制原理获得参考信号频率N倍的频率信号的仪器。倍频器在众多领域，如无线通信、雷达、数字电视中都有广泛应用。现有技术中，倍频器大多是针对单个频点的倍频，无法满足宽带通讯系统的需求，此外，温度稳定性也是对倍频器的基本要求之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种结构合理的基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，实现宽频带范围内不同频率信号的倍频，并避免温度变化对倍频器的影响。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，包括MEMS宽频带相位检测器、温度补偿电阻R、直流自动增益控制AGC放大器、第一压控振荡器VCO1、第二压控振荡器VCO2、第一可变电阻R1和第二可变电阻R2、除法器；温度补偿电阻R与直流自动增益控制AGC放大器的基极偏置电阻Rb并联；电源VE通过第一可变电阻R1加载到第一压控振荡器VCO1上，同时通过第二可变电阻R2加载到直流自动增益控制AGC放大器上；第一压控振荡器VCO1产生参考信号，通过调节第一可变电阻R1的大小改变第一压控振荡器VCO1的频率；参考信号和反馈信号分别加载到MEMS宽频带相位检测器的地线2和CPW信号线3组成的两个对称的输入端口，得到与相位差有关的直流电压V，直流电压V输入直流自动增益控制AGC放大器，放大后的信号为第二压控振荡器VCO2的控制电压VC2，第二压控振荡器VCO2的输出信号通过除法器后，频率变为原来的1/N，作为倍频器的反馈信号输入MEMS宽频带相位检测器；调节第二可变电阻R2的大小控制直流自动增益控制AGC放大器的增益，调节第二压控振荡器VCO2的控制电压，控制反馈信号的控制电压和频率；同步调节第一可变电阻R1和第二可变电阻R2，使第二压控振荡器VCO2的输出频率为第一压控振荡器VCO1输出频率的N倍，完成对不同频率的参考信号的倍频。优选的，当环境温度升高时，MEMS宽频带相位检测器输出的直流电压V变大，温度补偿电阻R及其与Rb的并联电阻也会增大，导致直流自动增益控制AGC放大器的基极电位降低，增益减小，补偿直流电压V变大带来的影响，同时调节第二可变电阻R2，使直流自动增益控制AGC放大器的输出电压VC2保持稳定，不受温度变化的影响；温度降低时，温度补偿电阻R及其与Rb的并联电阻减小，基极电位升高，直流自动增益控制AGC放大器的增益变大，补偿直流电压V变小带来的影响，同时调节第二可变电阻R2，使直流AGC放大器的输出电压VC2保持稳定，倍频器具有温度稳定性。优选的，电源VE通过可变电阻第一可变电阻R1和第二可变电阻R2分别加载到第一压控振荡器VCO1和直流自动增益控制AGC放大器上，第一压控振荡器VCO1在由第一电阻R1调节的控制电压VC1的控制下，输出参考信号，通过调节第一电阻R1，控制参考信号的频率；参考信号和反馈信号通过输入端口输入MEMS宽频带相位检测器后，首先通过功合器进行矢量合成，合成信号通过热电式功率传感器转化为与相位差有关的直流电压V，经直流输出电极11输出，此直流电压V可以表示为：其中K为与输入信号幅度有关的系数，ωref为参考信号角频率，ωback为反馈信号角频率，为固有相位差；MEMS宽频带相位检测器输出的直流电压V通过第一端口14输入至直流自动增益控制AGC放大器进行放大，放大后的直流电压VC2可以表示为：其中A为直流自动增益控制AGC放大器的增益系数，放大后的直流电压VC2为第二压控振荡器VCO2的控制电压，通过第二端口15控制第二压控振荡器VCO2的输出频率，压控振荡器输出频率ωo可以通过下式表达：通过调节第二可变电阻R2，改变直流自动增益控制AGC放大器的直流偏置电源VC实现对增益系数A的调节，从而改变第二压控振荡器VCO2的控制电压及其相应的输出信号的频率；第二压控振荡器VCO2的输出信号通过第三端口16输入除法器，经过除法器后，频率变为原来的1/N，此信号为倍频器的反馈信号，通过第四端口17重新输入MEMS宽频带相位检测器；通过同步控制第一可变电阻R1和第二可变电阻R2，使反馈信号和参考信号的频率相等，即第二压控振荡器VCO2的输出频率是第一压控振荡器VCO1输出频率的N倍，实现倍频，得到在宽频带范围内工作的倍频器。优选的，MEMS宽频带相位检测器在不同频率下的输出直流电压V存在波动的情况下，依然可以通过调节第一可变电阻R1和第二可变电阻R2来实现倍频，倍频后的信号通过第五端口18输出。优选的，MEMS宽频带相位检测器以GaAs1为衬底，包括功合器和热电式功率传感器，功合器包括地线2、CPW信号线3、第一ACPS传输线4、第二ACPS传输线5、第三ACPS传输线6和隔离电阻7，热电式功率传感器包括终端电阻8、热电堆半导体臂9、热电堆金属臂10、直流输出电极11；MEMS宽频带相位检测器以GaAs为衬底，地线2与CPW信号线3构成功合器的输入和输出端口，第一ACPS传输线4、第二ACPS传输线5和第三ACPS传输线6相级联，隔离电阻7分别设置在第一ACPS传输线4、第二ACPS传输线5和第三ACPS传输线6的末端，终端电阻8设置在CPW信号线3的输出端口处，热电堆半导体臂9与热电堆金属臂10依次连接，构成热电堆，直流输出电极11连接在热电堆两端。优选的，第一ACPS传输线4的特征阻抗为Z1，第二ACPS传输线5的特征阻抗为Z2，第三ACPS传输线6的特征阻抗为Z3。本专利技术的有益效果为：倍频器具有宽频带特性，可以实现对不同频率的参考信号的倍频；通过可变电阻对压控振荡器电压的控制和对直流自动增益控制AGC放大器增益的控制，实现对参考信号和反馈信号的同步调节，即便在电路存在波动的情况下也能实现倍频；具有温度补偿特性，在温度发生变化时，能够消除温度变化对倍频器状态的影响，具有温度稳定性；结构简单新颖，操作方便，与GaAs单片微波集成电路兼容。附图说明图1是本专利技术的倍频器俯视图。图2是本专利技术的倍频器的A-A’向剖面图。图3是本专利技术的倍频器的B-B’向剖面图。图4是本专利技术的倍频器的C-C’向剖面图。具体实施方式如图1、2、3和4所示，一种基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，包括MEMS宽频带相位检测器、温度补偿电阻R、直流自动增益控制AGC放大器、第一压控振荡器VCO1、第二压控振荡器VCO2、第一可变电阻R1和第二可变电阻R2、除法器；温度补偿电阻R与直流自动增益控制AGC放大器的基极偏置电阻Rb并联；电源VE通过第一可变电阻R1加载到第一压控振荡器VCO1上，同时通过第二可变电阻R2加载到直流自动增益控制AGC放大器上；第一压控振荡器VCO1产生参考信号，通过调节第一可变电阻R1的大小改变第一压控振荡器VCO1的频率；参考信号和反馈信号分别加载到MEMS宽频带相位检测器的地线2和CPW信号线3组成的两个对称的输入端口，得到与相位差有关的直流电压V，直流电压V输入直流自动增益控制AGC放大器，放大后的信号为第二压控振荡器VCO2的控制电压VC2，第二压控振荡器VCO2的输出信号通过除法器后，频率变为原来的1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，其特征在于，包括：MEMS宽频带相位检测器、温度补偿电阻R、直流自动增益控制AGC放大器、第一压控振荡器VCO1、第二压控振荡器VCO2、第一可变电阻R1和第二可变电阻R2、除法器；温度补偿电阻R与直流自动增益控制AGC放大器的基极偏置电阻Rb并联；电源VE通过第一可变电阻R1加载到第一压控振荡器VCO1上，同时通过第二可变电阻R2加载到直流自动增益控制AGC放大器上；第一压控振荡器VCO1产生参考信号，通过调节第一可变电阻R1的大小改变第一压控振荡器VCO1的频率；参考信号和反馈信号分别加载到MEMS宽频带相位检测器的地线(2)和CPW信号线(3)组成的两个对称的输入端口，得到与相位差有关的直流电压V，直流电压V输入直流自动增益控制AGC放大器，放大后的信号为第二压控振荡器VCO2的控制电压VC2，第二压控振荡器VCO2的输出信号通过除法器后，频率变为原来的1/N，作为倍频器的反馈信号输入MEMS宽频带相位检测器；调节第二可变电阻R2的大小控制直流自动增益控制AGC放大器的增益，调节第二压控振荡器VCO2的控制电压，控制反馈信号的控制电压和频率；同步调节第一可变电阻R1和第二可变电阻R2，使第二压控振荡器VCO2的输出频率为第一压控振荡器VCO1输出频率的N倍，完成对不同频率的参考信号的倍频。...

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，其特征在于，包括：MEMS宽频带相位检测器、温度补偿电阻R、直流自动增益控制AGC放大器、第一压控振荡器VCO1、第二压控振荡器VCO2、第一可变电阻R1和第二可变电阻R2、除法器；温度补偿电阻R与直流自动增益控制AGC放大器的基极偏置电阻Rb并联；电源VE通过第一可变电阻R1加载到第一压控振荡器VCO1上，同时通过第二可变电阻R2加载到直流自动增益控制AGC放大器上；第一压控振荡器VCO1产生参考信号，通过调节第一可变电阻R1的大小改变第一压控振荡器VCO1的频率；参考信号和反馈信号分别加载到MEMS宽频带相位检测器的地线(2)和CPW信号线(3)组成的两个对称的输入端口，得到与相位差有关的直流电压V，直流电压V输入直流自动增益控制AGC放大器，放大后的信号为第二压控振荡器VCO2的控制电压VC2，第二压控振荡器VCO2的输出信号通过除法器后，频率变为原来的1/N，作为倍频器的反馈信号输入MEMS宽频带相位检测器；调节第二可变电阻R2的大小控制直流自动增益控制AGC放大器的增益，调节第二压控振荡器VCO2的控制电压，控制反馈信号的控制电压和频率；同步调节第一可变电阻R1和第二可变电阻R2，使第二压控振荡器VCO2的输出频率为第一压控振荡器VCO1输出频率的N倍，完成对不同频率的参考信号的倍频。2.如权利要求1所述的基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，其特征在于，当环境温度升高时，MEMS宽频带相位检测器输出的直流电压V变大，温度补偿电阻R及其与Rb的并联电阻也会增大，导致直流自动增益控制AGC放大器的基极电位降低，增益减小，补偿直流电压V变大带来的影响，同时调节第二可变电阻R2，使直流自动增益控制AGC放大器的输出电压VC2保持稳定，不受温度变化的影响；温度降低时，温度补偿电阻R及其与Rb的并联电阻减小，基极电位升高，直流自动增益控制AGC放大器的增益变大，补偿直流电压V变小带来的影响，同时调节第二可变电阻R2，使直流AGC放大器的输出电压VC2保持稳定，倍频器具有温度稳定性。3.如权利要求1所述的基于MEMS宽频带相位检测器和温度补偿电阻的倍频器，其特征在于，电源VE通过可变电阻第一可变电阻R1和第二可变电阻R2分别加载到第一压控振荡器VCO1和直流自动增益控制AGC放大器上，第一压控振荡器VCO1在由第一电阻R1调节的控制电压VC1的控制下，输出参考信号，通过调节第一电阻R1，控制参考信号的频率；参考信号和反馈信号通过输入端口输入MEMS宽频带相位检测器后，首先通过功合器进行矢量合成，合成信号通过热电式功率传感器转化为与相位差有关的直流电压V，经直流输出电极(11)输出，此直流电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，韩居正，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32