[实用新型]一种开关数字移相器

说明书

本实用新型公开了一种开关数字移相器，属于电子电路设计技术领域。本实用新型的开关数字移相器，采用串联的双极型晶体管构造180°移相单元的开关电路，改善180°移相单元的线性度，使得180°移相单元可以布置在移相器的第一级别，其余移相单元也采用双极型晶体管作为开关，可以按照任意顺序级联于180°移相单元之后，并且在其余移相单元之间级联隔离器，能够降低干扰，在面向卫星通信、5G通信、相控阵系统等应用领域时，能够显著改善高频移相损耗高、移相单元线性度差以及互相干扰等缺陷。

技术领域

本实用新型属于电子电路设计技术领域，更具体地，涉及一种开关数字移相器。

背景技术

相控阵技术在无线通信以及雷达中的应用越来越广泛，已经成为该领域研究的热点。移相器是相控阵雷达中的关键电路，其性能对整个雷达系统起着至关重要的作用。

按照相位是否可以连续可调，移相器通常可以分为模拟式以及数字式两种。数字式由于其具有工作稳定，不受外部环境影响等优点，在相控阵雷达中得到广泛应用。相比于成本高昂的砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等工艺， BiCMOS(Bipolar CMOS)工艺具有低成本、低功耗、高良率、可大规模生产、可利用CMOS数字电路集成等优势，特别适用于移动通信中低成本、低功耗的应用，因此研究基于BiCMOS工艺的移相器设计有着非常重要的意义。

现有技术中，数字移相器基本分为：反射移相器，矢量合成移相器，开关移相器。其中，反射移相器存在不易实现360°移相，而且随着移相范围变大，输出信号变化大的问题。矢量合成移相器可以应用在宽带电路中，但一般会使用有源可变增益放大器(VideoGraphics Array，VGA)来改变I路和Q路的型号幅度，由于VGA较差的线性度，极大地损害了移相器的线性度。开关型移相器由多个不同的移相单元构成，例如：5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°和180°等，其结构简单、线性度良好，普遍用于单片集成电路中。但是现有的开关型移相器仍存在以下缺点：

(1)多比特移相单元级联时，各级的移相路径和参考路径的开关态会改变阻抗，对前后级造成干扰，导致移相器性能下降；

(2)移相器中，各移相单元均包含开关器件，且均为无源有损耗电路；在标准CMOS工艺或其他传统工艺中，多使用场效应晶体管作为开关，例如 MOS管。因此存在开关损耗大问题，多级级联后不利于大规模相控阵系统的低功耗设计；

(3)180°移相单元的线性度差，为获得好的线性度，必须放在整体移相器的最后级；造成移相器中各个移相级排布策略的灵活性变差，不利于减小各级间干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术所存在的不足，而提出了一种开关数字移相器，采用串联的双极型晶体管构造180°移相单元的开关电路，改善 180°移相单元的线性度，使得180°移相单元可以布置在移相器的第一级别，其余移相单元也采用双极型晶体管作为开关，可以按照任意顺序级联于180°移相单元之后，并且在其余移相单元之间级联隔离器，能够降低干扰，在面向卫星通信、5G通信、相控阵系统等应用领域时，能够显著改善高频移相损耗高、移相单元线性度差以及互相干扰等缺陷。

本实用新型提出如下技术方案。

一种开关数字移相器，包括：180°移相单元、5.625°移相单元、11.25°移相单元、22.5°移相单元、45°移相单元、90°移相单元和n个隔离器；

180°移相单元布置在开关数字移相器的输入端；

5.625°移相单元、11.25°移相单元、22.5°移相单元、45°移相单元、90°移相单元按照任意顺序级联并且连接于180°移相单元之后；

任意一个隔离器均级联于180°移相单元之后，并且任意一个隔离器按照任意顺序级联在5.625°移相单元、11.25°移相单元、22.5°移相单元、45°相移单元和 90°相移单元之间。