[实用新型]一种矢量相加移相器象限切换电路

说明书

本实用新型提出了一种矢量相加移相器象限切换电路，在不同的象限区间之间进行移相变化时产生单调性变化趋势不同的增益调节电压与相应同步变化的极性选择信号，使得信号相位可以由单一电压单方向控制在多个象限区间之间自动连续变化。矢量相加移相器象限切换电路包括增益调节电压产生电路与极性选择信号产生电路；增益调节电压产生电路包含由四个差分放大器和一个输出级电路组成，输入为控制电压V_C，输出为增益调节电压V_M；极性选择信号产生电路由两个窗口比较器组成，输入为控制电压V_C，输出为极性选择信号S_I、S_Q，S_I与为逻辑非关系，与S_Q为逻辑非关系。

技术领域

本实用新型涉及通信设备及测量设备中所使用的信号处理移相电路。

技术背景

矢量相加移相原理如图1所示。图中I+与Q+是两个正极性的单位正交矢量，I-与Q-是两个负极性的单位正交矢量。

假设正交矢量I+和Q+可以表示为cos(θ)与sin(θ)，I+和Q+分别乘以相应的控制系数A与B并且相加可以得到输出信号y：

在A,B满足的条件下改变A、B值的大小，则输出信号可以保持幅值不变，而相角随(B/A) 的比值而改变。这样可以通过两个正交信号的幅值改变实现输出信号移相。这样可以实现90°范围内的移相。当移相范围超过90°时，即在跨象限移相时，I支路或Q支路的正交基矢量的极性需要进行切换，在相位增加或减小时其所需的控制系数的变化规律也不同。如从第一象限移相到第二象限时，I支路正交基矢量由正极性单位矢量I+变化为负极性单位矢量I-。在第一象限，随着相位增加，I支路控制系数系数A 单调减，而Q支路控制系数B单调增；而在第二象限，随着相位增加，I支路控制系数A单调增，而Q 支路控制B单调减。

表1表示了不同象限的I、Q支路基矢量的极性和相应的控制系数随相移增加的变化规律。

表1不同象限之间的I、Q支路基矢量极性与控制系数

2016年第一期《微电子学》苏州科技大学田学农等人发表的“一种低增益波动模拟矢量相加移相器的设计”一文描述了如图2所示的模拟矢量相加移相器。

图2电路主要包络两个模块，即I/Q网络与矢量求和网络。其中I/Q网络的实现为图3所示的多项滤波器，矢量求和网络的实现如图4所示。图3所示的多项滤波网络的输出的两路正交信号，即以V_I+与V_I-为输出端子的I支路信号和以V_Q+和V_Q-为输出端子的Q支路信号。I支路信号与Q支路信号被连接到矢量相加电路的差分输入端作为基矢量信号，如图4所示。通过极性选择信号S_I,、S_Q、可以实现对于输入信号极性的选择，这样也决定了输出信号相位的象限范围，这里的S_I与为逻辑非关系，即S_I＝1 时或S_I＝0时S_Q与之间也是类似的逻辑非关系。假设S_I＝1，S_Q＝1时I支路基矢量与Q 支路基矢量极性都为正，输出相位在第一象限范围内，则要产生在第二象限的输出相位需要I支路基矢量极性为负，Q支路基矢量为正，即需要S_I＝0，S_Q＝1。