[发明专利]L波段4位数字式移相器

说明书

技术领域

本发明属于应用在相控阵雷达、导弹姿态控制、智能天线通信系统、制导和仪器等电子系统设备中的电子部件，特别是一种微波宽带低插损数字式移相器。

背景技术

在专利【1】【2】【3】均采用不同的技术来实现数字式移相器的小型化，【1】采用集总元件实现移相器的小型化及宽带特性，但是其移相角度最大仅为90°，而且插入损耗过大，大于3dB；【2】采用机械式移相，缺点是反应时间长，可靠性差；【3】采用MEMS作为开关式移相器的开关，但是开关式移相器固有的缺陷会导致移相器工作带宽较窄。

【1】微波毫米波1-22GHz小型化超宽带低损耗0-90°移相器，公布号CN102176523A

【2】小型化TD-SCDMA电调智能天线移相器，公开号CN101651242A

【3】一种基于MEMS电容电感移相单元的开关线型移相器，公布号CN102509816相控阵雷达因其具有可实现波束快速扫描、空间功率合成、波束形状可快捷变换等优点在军事及民用领域得到广泛的应用。而数字式移相器作为相控阵雷达系统中收发组件的核心组成部分，其技术性能对相控阵雷达系统的整体性能具有重要影响。数字式移相器的主要技术指标有：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。传统开关线式移相器频带窄，插入损耗大，受限于微波开关的最大功率容量，使得开关线式移相器的功率容量较小；传统加载线式移相器尺寸较大，且随着移相量的增加，工作频带逐渐变窄，插入损耗也会随之增加；铁氧体移相器体积大，响应时间长；机械式移相器的反应时间长，体积与重量都较大，而且由于机械结构的存在使得可靠性差。如何实现带宽较宽、体积小、损耗低、功率容量大且性能稳定的移相器成为研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路拓扑结构简单可靠、加工方便、工作频带宽、插入损耗小、移相精度高、尺寸小、成本低的0°～360°的4位数字式移相器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种微波4位数字式移相器，其特征在于：包含4个单元移相结构电路，4个单元移相结构电路均采用改进型加载线式移相拓扑结构；该移相器由22.5°、45°、90°、180°相移单元电路级联构成，其级联顺序是综合各个单元尺寸与整体尺寸要求布局决定的，可以灵活调整。该移相器以22.5°为相移步进值，在0°～360°的范围内可实现16种相移状态，22.5°和45°移相结构单元采用慢波结构与加载线式结构，90°和180°移相单元采用多支节加载技术及蜿蜒线结构；该微波4位数字式移相器的信号输入端接180°移相单元电路，然后依次接90°、22.5°、45°移相单元电路，最后45°单元移相电路接信号输出端口。本发明中所有的加载线式移相器所采用的开关用梁式PIN管来实现。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1、工作频带宽，相对带宽达到18.3％，而普通的移相器其工作相对带宽为10％；2、各态插入损耗小，在本发明的移相器的各个移相状态中，最大插入损耗＜15dB；3、尺寸小,移相器的整体长度＜0.76λ_g，整体宽带＜0.29λ_g；4、功率容量大；5、加工简单方便；6、成本低。

附图说明

图1是本发明L波段4位数字式移相器的整体结构框图。

图2是本发明L波段4位数字式移相器的相移位为180°的电路图。

图3是本发明L波段4位数字式移相器的相移位为90°的电路图。

图4是本发明L波段4位数字式移相器中的慢波传输线结构示意图。

图5是本发明L波段4位数字式移相器中的慢波传输线等效电路。

图6是本发明L波段4位数字式移相器的相移位为22.5°的电路图。

图7是本发明L波段4位数字式移相器的相移位为45°的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。