[发明专利]毫米波多位微型数字移相器

说明书

技术领域

本发明在相控阵雷达、移动通信、数字微波通信、仪器仪表、重离子加速器、电子对抗、导弹姿态控制系统、智能天线系统等众多技术领域都有广泛的应用，特别是一种毫米波单片数字移相器。

背景技术

毫米波数字移相器作为现代相控阵雷达系统中收发组件的核心组成部分，无论从实用的角度，还是从理论研究的角度都有着重大的现实意义。在毫米波频段的控制电路中，数字移相器是毫米波主要控制电路之一，描述这种产品性能的主要技术指标有：1）工作频率带宽；2）相移位数；3）相移量4）相移精度；5）插入损耗；6）各态插入损耗差；7）各态输入和输出端电压驻波比；8）开关速度；9）电路尺寸；10）输出功率1分贝压缩电平。现有的毫米波四位数字移相器，由于设计采用的电路拓扑和工艺实现途径的缺陷，加之相移量大，或由于用同轴、波导、混合集成、低温共烧陶瓷立体集成电路等方式，通常电性能指标均较差。因此其主要缺点有：（1）电路拓扑复杂，每一位要采用不同电路实现；（2）设计难度大；（3）工艺加工难度大；（4）相移精度低；（5）多位数字相移器的电路损耗大；（6）输入和输出端电压驻波比差；（7）工作频率带宽较窄；（8）成本高；（9）电路尺寸较大。那些恒定相移、面积小、驻波好、插损小等优良电性能的数字电控移相器是非常难于设计和制造的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用毫米波单片集成电路工艺设计的电路拓扑结构简单、设计简便、能够减小各态插入损耗、改善各态的输入输出电压驻波比、减小芯片面积、使电路之间电性能一致性受工艺控制参数影响最小，电路尺寸较小，降低成本的毫米波多位微型数字移相器。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种毫米波多位微型数字移相器，它由11.25°、22.5°、45°、90° 相移单元电路级联构成，其级联顺序是按相移量由大到小级联而成，该移相器以11.25°为相移步进值在0～360°的范围内总共可实现16种相移状态，其中11.25°/22.5 / 45°/90°相移位单元电路均采用反射型拓扑的设计。该移相器的信号输入端即90°相移单元电路的输入端，90°相移位单元电路的输出端接45°相移电路的输入端，45°相移单元电路的输出端接22.5°相移单元电路的输入端，22.5°相移单元电路的输出端接11.25°相移单元电路的输入端，11.25°相移单元电路的输出端为该移相器的输出端。本发明反射型移相器电路包括匹配网络、3dB90度混合接头、变换网络以及开关，本发明中反射型电路中匹配网络和变换网络均采用微带实现，3dB90度混合接头采用兰格耦合器结构，开关用PHEMT晶体管来实现。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1、设计简单，只要设计好一种结构的移相电路拓扑；2、制造中工艺难控制精度比同类的高；3、电性能改善大； 4、各态插入损耗差值小；5、相移精度高；6、输入和输出电压驻波比低；7、芯片面积小；8、成本低。

附图说明

图1是本发明的毫米波多位微型数字移相器中单元电路所用反射型移相器拓扑结构。

图2是本发明的毫米波多位微型数字移相器的整体结构框图。

图3是本发明的毫米波多位微型数字移相器的相移位为90°的电路拓扑。

图4是本发明的毫米波多位微型数字移相器的相移位为45°的电路拓扑。

图5是本发明的毫米波多位微型数字移相器的相移位为22.5°的电路拓扑。

图6是本发明的毫米波多位微型数字移相器的相移位为11.25°的电路拓扑。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明毫米波多位微型数字移相器，包括四个单元移相电路，四个单元移相电路均为反射型移相电路拓扑；该移相器由90°、45°、22.5°、 11.25°相移单元电路级联构成，其级联顺序是按相移量由大到小级联而成，该移相器以11.25°为相移步进值在0～360°的范围内总共可实现16种相移状态， 11.25°、22.5°、45°、90°相移位单元电路均采用反射型拓扑；该毫米波多位微型数字移相器的信号输入端接90°移相单元电路，然后依次接 45°、22.5°、11.25°相移单元电路，最后11.25°单元移相电路接信号输出端。