[发明专利]基于有源和无源相结合的X波段5位移相器

说明书

本发明公开了一种基于有源和无源结构相结合的X波段5位移相器。主要解决现有技术增益误差大，移相精度低的问题。其包括：滤波器(1)、有源巴伦(3)和开关(4)，滤波器和开关分别设有多个，它们之间交替连接，且最后一个开关与有源巴伦的输入端连接；有源巴伦的输出端连接有正交信号发生器(2)，用于产生正负两个同相信号和正负两个正交信号；正交信号发生器的输出端连接有四选一电路(5)，用于从正负两个同相信号和正负两个正交信号这四路信号中选择一路信号进行输出，实现信号在四个象限之间的变换。本发明具有增益误差小，移相精度高的优点，可用于射频微波相控阵接收机需要高精度移相器的射频集成电路中。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种X波段5位移相器，可用于射频微波相控阵接收机等需要高精度移相器的射频集成电路中。

背景技术

移相器在雷达、导弹姿态控制、加速器、通信、仪器仪表甚至于音乐等领域都有着广泛的应用。移相器的主要性能指标有：1)工作频带；2)移相相量；3)移相精度；4) 插入损耗；5)输入驻波比；6)承受功率。传统的数字无源移相器主要分为开关线型移相器、负载线型移相器、高低通型移相器和反射型移相器，这些都是完全以分立元件为基础实现的，主要缺点有：1)电路拓扑复杂；2)设计难度大；3)工艺加工难度大；4) 相移精度低；5)集成度低。有源移相器可以大大减小移相器占用的面积，相对纯无源结构的移相器可以实现更高的移相精度和相对低的移相误差，目前的有源移相器一般采用正交矢量合成方法，其中主要包括直接矢量合成和两次矢量合成两种方式；但是正交矢量合成结构的移相器也有其相应的缺点，主要包括1)电流功耗大；2)对调整所需合成的正交两路信号幅度的电路的精度要求较高、设计难度较大，这将直接影响移相器的移相误差。

针对有源移相器和无源移相器的缺陷，目前，已有将有源与无源结构相结合的移相器，如图8所示。图8是一种四位移相器，该四位移相器在低相移部分采用滤波器实现，在180°范围内采用低通带通滤波器结构，利用开关控制信号通过不同低通带通滤波器可以实现以步进值为22.5°的移相。输出端接有源巴伦结构，通过开关控制可以实现360°范围内的移相。该电路通过滤波器实现相移，虽具有设计思路简单、线性度高的优点，但随着滤波器数目的增加，移相控制难度随之增加，增益也会进一步衰减，使得最终在输出端呈现出移相精度低和增益误差较大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于有源和无源相结合的X 波段5位移相器，以减小增益误差，提高移相精度低。

为实现上述目的，本发明的X波段5位移相器，包括：滤波器1、有源巴伦3和开关4，其特征在于：

有源巴伦3的输出端连接有正交信号发生器2，用于产生正的同相信号VoI+、负的同相信号VoI-、正的正交信号VoQ-和负的正交信号VoQ-。

所述有源巴伦3，包括共射放大电路31、共基放大电路32和第一差分缓冲器33；共射放大电路31的输出端与第一差分缓冲器33的负输入端连接，共基放大电路32的输出端与第一差分缓冲器33的正输入端连接；共射放大电路31的输入端与共基放大电路32的输入端连接，第一差分缓冲器33的正负两个输出端与正交信号发生器2的正负两个输入端连接；

所述正交信号发生器2，其输出端连接有四选一电路5，用于从正的同相信号VoI+、负的同相信号VoI-、正的正交信号VoQ+和负的正交信号VoQ-这四路信号中选择一路信号进行输出，实现信号在四个象限之间的变换。

作为优选，所述四选一电路5，由第二差分缓冲51，第三差分缓冲器52和四个控制开关53，54，55，56组成；第二差分缓冲器51的正输出端与第一控制开关53的输入端连接，第二差分缓冲器51的负输出端与第二控制开关54的输入端连接；第三差分缓冲器52的正输出端与第三控制开关55的输入端连接，第三差分缓冲器52的负输出端与第四控制开关56的输出端连接；四个控制开关53，54，55，56的四个输出端连接作为四选一电路的输出端。