[实用新型]高速宽带预分频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高速宽带预分频器。

背景技术

MMIC(单片微波集成电路，Monolithic Microwave IntegratedCircuit)是利用半导体生产工艺，将电路中所有的有源元件(如异质结型晶体管、搞电子迁移率晶体管等)和无源元件(如电阻、电容、电感等)制作在同一块半导体衬底上的微波电路。MMIC具有使用简单、电性能指标好、可靠性高、寿命长、体积小、重量轻、一致性好、成本低等诸多优点，在当今的射频、微波系统中应用越来越多。随着无线局域网(WLAN)、个人移动通信系统(PCS)和全球定位系统(GPS)等军用、民用通信系统的快速发展，以及有源相控阵雷达、宽带电子对抗和毫米波精确制导等高精武器系统的需求，高性能的GaAs(砷化镓)MMIC获得了飞速发展，GaAs MMIC作为民用通信和微波毫米波雷达系统、电子对杭系统，精密制导系统、军事卫星通信等的关键部件，在军事和民用应用中已起到十分重要的作用，因此研究具有自主知识产权的MMIC具有十分重要的战略意义。

高速预分频器主要应用在无线收发机中的锁相环式频率综合器中以及光纤通信接收机中。随着通信系统频率的提高，预分频器(Prescaler)作为射频、微波、系统中工作在最高频率的电路已经成为系统工作频率的瓶颈之一。

按照电路的工作原理，预分频器可以分为模拟预分频器和数字预分频器。模拟预分频器的工作频率相对较高，功耗比较小，但是带宽相对比较窄，在电路上难以实现任意倍数的分频比。数字预分频器的带宽比较宽，可以工作在直流(方波输入)到最高工作频率，分频比容易控制，电路设计上可以重复利用基本单元。在实际产品中，模拟高速预分频器一般应用在频率非常高的军用系统中，数字预分频器的应用比较广泛，市场上成熟的产品大部分采用数字结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高速、宽带的预分频器，经测试可以实现DC-18GHz频率范围内的正确分频。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种高速宽带预分频器，它包括核心分频单元，采用静态数字预分频器；输入缓冲极放大单元，设置在信号输入端口与核心分频单元之间，用于提高输入信号的幅度灵敏度并实现输入端口的阻抗匹配；输出缓冲极放大单元，用于对核心分频单元输出信号进行波形整形、抑制核心分频单元输出信号的共模影响；偏置电路，为整个预分频器电路提供合理的偏置电压，保证芯片工作的直流工作点。

由于上述技术方案的采用，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

采用静态数字预分频器作为核心分频单元的组成部分，相比于模拟分频器，该结构可以实现宽带的分频，达到较高的工作频率，从而保证芯片工作在直流到最高工作频率；同时，在信号输入端口引入输入缓冲极放大单元，保证了芯片输入端的高灵敏度和阻抗匹配，在信号输出端口同样添加了输出缓冲极放大单元，除完成和输入端驱动电路类似的功能外，还对核心分频单元输出信号进行波形整形、抑制核心分频单元输出信号的共模影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的核心分频单元的电路图，图中所示为二分频器单元模块电路；

图3为本实用新型的输入缓冲极放大单元的电路图；

图4为本实用新型的输出缓冲极放大单元的电路图；

图5为本实用新型的偏置电路的电路图；

其中：1、核心分频单元；11、发射极耦合逻辑单元；12、跟随电路；2、输入缓冲极放大单元；3、输出缓冲极放大单元；4、偏置电路。

具体实施方式

如图1所示的高速宽带预分频器，包括核心分频单元1、输入缓冲极放大单元2、输出缓冲极放大单元3、偏置电路4。

在结构上，核心分频单元1采用静态数字预分频器，相比模拟分频器，该结构可以实现宽带的分频，达到较高的工作频率，从而保证芯片工作在直流(DC)到最高工作频率。

在电路设计上，核心分频单元1由多个具有同样结构的发射极耦合逻辑单元11复用形成，如图2所示。发射极耦合逻辑单元11是一种电流型开关电路，它的主要特点是开关数度快(1纳秒左右)，是通常的晶体管-晶体管逻辑电路开关速度的几倍，并且可以方便的组成、扩充电路的逻辑功能，节省元件数。发射极耦合逻辑单元11的负载采用电阻而不是有源管，如图2所示，图中R1～R4为负载电阻，由于负载所带的电容小，充放电速度很快。上述措施保证了电路工的工作频率最高。