Калибровка схем фазовращателей на основе векторного сложения сигналов

Автор(и)

  • Евгений Владимирович Балашов Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Російська Федерація https://orcid.org/0000-0003-1951-6018
  • Александр Станиславович Коротков Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Російська Федерація https://orcid.org/0000-0001-8407-6528
  • Иван Александрович Румянцев Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Російська Федерація https://orcid.org/0000-0002-9477-2022

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134701811002X

Ключові слова:

векторный фазовращатель, калибровка, векторный модулятор, КМОП, LabVIEW

Анотація

Ключевыми элементами фазированных антенных решеток являются схемы управления амплитудно-фазовым распределением — аттенюатор и фазовращатель. Разброс технологических параметров приводит к отклонению характеристик интегральных схем от номинальных значений, что требует применения методик, компенсирующих данный эффект. В данной работе рассмотрены способы построения и методики калибровки схем на основе векторного сложения сигналов, позволяющие изменять как амплитуду, так и фазу входного высокочастотного сигнала. Предложена методика калибровки на основе интерполирования измеренных зависимостей модуля и фазы коэффициента передачи от управляющих напряжений. Применение данной методики для калибровки векторного фазовращателя с диапазоном рабочих частот 2,8–3,2 ГГц, изготовленного по 0,18 мкм КМОП-технологии, позволило обеспечить среднеквадратичное отклонение фазовой ошибки не более 0,9°. При этом количество требуемых измерений было снижено более чем в 20 раз по сравнению с известным подходом на основе измерений всех амплитудно-фазовых состояний.

Біографія автора

Александр Станиславович Коротков, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

He is included in the book "Who's Who in the World" Scopus author ID: 7103063234 ResearchGate profile

Посилання

Gustafson, C.; Tufvesson, F. “Characterization of 60 GHz shadowing by human bodies and simple phantoms,” Proc. of 6th European Conf. on Antennas and Propagation, 26–30 Mar, 2012, Prague, Czech Republic. IEEE, 2012, p. 473–477. DOI: https://doi.org/10.1109/EuCAP.2012.6206265.

Ellinger, F.; Mayer, U.; Wickert, M.; Joram, N.; Wagner, J.; Eickhoff, R.; Santamaria, I.; Scheytt, C.; Kraemer, R. “Integrated adjustable phase shifters,” IEEE Microwave Magazine, Vol. 11, No. 6, p. 97-108, Oct. 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/MMM.2010.937730.

Balashov, E. V.; Rumyancev, I. A. “A fully integrated 6-bit vector-sum phase shifter in 0.18 um CMOS,” Proc. of Int. Siberian Conf. on Control and Communications, 21-23 May 2015, Omsk, Russia. IEEE, 2015, p. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/SIBCON.2015.7146991.

Huang, Y.-Y.; Jeon, H.; Yoon, Y.; Woo, W.; Lee, C.-H.; Kenney, J. S. “An ultra-compact, linearly-controlled variable phase shifter designed with a novel RC poly-phase filter,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 60, No. 2, p. 301-310, Feb. 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2011.2177856.

Asoodeh, A.; Atarodi, M. “A full 360° vector-sum phase shifter with very low RMS phase error over a wide bandwidth,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 60, No. 6, p. 1626-1634, June 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2012.2189227.

Мухин, И. И.; Репин, В. В. “Проектирование полупроводниковых БИС активных фазовращателей с использованием SiGe-БиКМОП-технологии,” Известия вузов. Электроника, № 4, С. 54–59, 2012. URI: http://ivuz-e.ru/issues/96-_2012/proektirovanie_poluprovodnikovykh_bis_aktivnykh_fazovrashchateley_s_ispolzovaniem_sige_bikmop_tekhno/.

Erkens, H.; Wunderlich, R.; Heinen, S. “A novel SiGe RFIC approach towards low-cost S-band transmit/receive modules,” Proc. of IEEE Radar Conf., 4-8 May 2009, Pasadena, CA, USA. IEEE, 2009, p. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/RADAR.2009.4976951.

Balashov, E. V.; Korotkov, A. S.; Rumyancev, I. A. “An unbalanced transformerless vector-sum phase shifter in 0.18 mm CMOS,” Selected Articles of VII All-Russia Science & Technology Conference: Problems of Advanced Micro- and Nanoelectronic Systems Development, 2017, Part III, Moscow, IPPM RAS. P. 2-5. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=30047518.

Joram, N.; Mayer, U.; Eickhoff, R.; Ellinger, F. “Fully integrated active CMOS vector modulator for 802.11a compliant diversity transceivers,” Proc. of IEEE Int. Conf. on Microwaves, Communications, Antennas and Electronics Systems, 9-11 Nov. 2009, Tel Aviv, Israel. IEEE, 2010, p. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/COMCAS.2009.5386002.

Yan, T.-C.; Lin, W.-Z.; Kuo, C.-N. “A 0.75-2.67 GHz 5-bit vector-sum phase shifter,” Proc. of European Microwave Integrated Circuit Conf., 6-8 Oct. 2013, Nuremberg, Germany. IEEE, 2013, p. 196-199. URI: https://ieeexplore.ieee.org/document/6687819.

Cetindogan, B.; Ozeren, E.; Ustundag, B.; Kaynak, M.; Gurbuz, Y. “A 6 bit vector-sum phase shifter with a decoder based control circuit for X-band phased-arrays,” IEEE Microwave Wireless Components Lett., Vol. 26, No. 1, p. 64-66, Jan. 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2015.2505618.

Wagner, J.; Joram, N.; Wolf, R.; Ellinger, F. “Broadband inductorless vector modulator IC for localisation and communication systems,” Electronics Lett., Vol. 51, No. 10, p. 767-769, 2015. DOI: https://doi.org/10.1049/el.2015.0343.

Ellinger, F.; Lott, U.; Bachtold, W. “An antenna diversity MMIC vector modulator for HIPERLAN with low power consumption and calibration capability,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 49, No. 5, p. 964-969, May 2001. DOI: https://doi.org/10.1109/22.920155.

Wu, P.-S.; Chang, H.-Y.; Tsai, M.-D.; Huang, T.-W.; Wang, H. “New miniature 15-20-GHz continuous-phase/amplitude control MMICs using 0.18-mm CMOS technology,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 54, No. 1, p. 10-19, Jan. 2006. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.860896.

Jung, W.-J.; Hong, N.-P.; Nam, K.-H.; Lee, J.-H.; Kim, T.-J.; Jang, P.; Park, J.-S. “An improved vector modulator using Q-factor calibration for 5-6GHz beamforming receiver,” Proc. of Int. Conf. on Electronics, Information, and Communication, 24-27 Jan 2018, Honolulu, HI, USA. IEEE, 2018, p. 1-5. DOI: https://doi.org/10.23919/ELINFOCOM.2018.8330709.

Wang, C.; Miao, J. “Implementation and broadband calibration of a multichannel vector modulator module,” IET Science, Measurement & Technology, Vol. 11, No. 2, p. 155-163, 2017. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-smt.2016.0072.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-11-29

Як цитувати

Балашов, Е. В., Коротков, А. С., & Румянцев, И. А. (2018). Калибровка схем фазовращателей на основе векторного сложения сигналов. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(11), 645–655. https://doi.org/10.20535/S002134701811002X

Номер

Том 61 № 11 (2018)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.