[发明专利]一种共用耦合器的多位移相单元

说明书

本发明公开了一种共用耦合器的多位移相单元，涉及通信领域，具体涉及一种超宽带数字移相器。主要包括输入端口、耦合器、两组阻抗变换网络和输出端口。输入端口和耦合器的输入端口相连，耦合器的隔离端口和耦合输出端口分别与两组阻抗变换网络连接，耦合器的直通输出端口与输出端口连接。该移相器结构可以实现6‑18GHz的频率范围内，5.625°、11.25°、22.5°三个相位的移相需求。这种电路结构有效降低了移相器的设计成本，减小了芯片面积，在对应的工作频段范围内，插入损耗小于3dB，回波损耗大于11dB，相位误差小于±1.5°，整体表现出较好的移相性能。

技术领域

该发明涉及通信领域，具体涉及一种超宽带数字移相器。

背景技术

随着计算机自动控制技术和电控移相器技术的发展，相控阵天线技术在雷达发展中得到了广泛的应用，通过采用电子电子控制扫描技术取代传统的机械扫描，保证了相控阵在可靠性、探测精度、速度等方面的优势。在有源相控阵雷达中，收发组件是其基础部分，而移相器是收发组件的核心。移相器主要用于控制波束扫描的精确度，其性能直接影响着收发组件的功能实现，进而影响信号的准确接收和发射，对于影响雷达系统整体的工作能力具有重要意义。

近年来，随着通信系统对宽带电路的需求逐渐增大，对控制电路的研究也愈加深入。移相器作为控制电路的主要器件，其性能特点直接影响着整个电路的性能，但移相器研制技术指标较多、面积较大、对性能要求较高，故一直是控制电路设计的难点。与此同时对于宽带甚至超宽带高性能移相器的研究具有重要意义及实际应用价值。

数字移相器的主要工作原理是通过控制不同电路通断实现不同相位的转换，反射型移相器具有易于控制，插入损耗小、适合大相移的特点，被广泛应用于数字移相器的设计中，但反射型移相器一般采用3dB耦合器如耦合器，若多相位结构同时使用耦合器，体积较大，不利于集成，相应的也增加了电路的成本；而传统的反射电路也很难满足针对超宽带移相电路的要求。因此研制一种高带宽且具有紧凑结构、较小面积的超宽带移相结构具有重要意义。

D.C.Boire等人采用Sabders公司0.5um MMIC工艺，通过半导体处理工艺在晶圆片上制作了一款移相器芯片，在直径为3英寸的晶圆片上制作。该芯片边缘尺寸为4.2毫米x3.8毫米。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足与缺陷，通过对现有技术的改进，提供一种兼顾电路面积和超宽带性能的数字移相单元，多级结构共用一个耦合器，在保证超宽带性能的同时，有效减小了电路的面积。

本发明技术方案为一种共用耦合器的多位移相单元，该移相单元包括：输入接口、输出接口、耦合器、第一电路网络、第二电路网络；第一、第二电路网络分别与耦合器相连，第一电路网络包括第一阻抗网络及第一反射终端控制网络，第二电路网络包括第二阻抗网络及第二反射终端控制网络；

所述耦合器主要包括四个接口：输入端口、直通输出端口、耦合输出端口、隔离端口，耦合器的输入端口连接输入接口，耦合器的隔离端口连接输出接口，直通输出端口连接第一电路网络的连接端口，耦合输出端口连接第二电路网络的连接端口；所述第一电路网络和第二电路网络结构完全相同，都包括：阻抗变换网络和反射终端控制网络；

所述阻抗变换网络包括：第一电阻和第一电容，第一电阻和第一电容并联，一端作为阻抗变换网络的连接端口另一端接地；