一种小型化宽带数字移相器的制作方法

1.本实用新型涉及数字移相器领域，具体而言，涉及一种小型化宽带数字移相器。


背景技术：

2.随着微波、毫米波技术的快速发展，移相器在通信、雷达中有着广泛的应用。尤其在相控阵雷达中，移相器是相控阵雷达关键部件-t/r组件不可缺少的重要组成部分。为满足t/r组件宽带小型化的需要，研制出一款宽频带、体积小、重量轻、低成本和性能优异的数字移相器尤为必要。
3.数字移相器的实现方式有加载线移相器、开关线移相器、反射型移相器、高/低通滤波器型移相器和微机械系统(mems)移相器等。其中，通常采用的数字移相器为希夫曼(schiffman)开关线移相器，其包含一段传输线和一段耦合短路传输线。利用pin控制器件分别导通这两段传输线，并比较两者的传输相位差，从而实现微波射频信号的移相。
4.以标准90度希夫曼移相器为例，其结构示意图如图6所示。希夫曼移相器是一个有两个独立传输线的四端口网络。其中一段传输线为参考传输线，另外一段传输线包含有终端短路的耦合线。比较两段传输线的传输相位差，从而实现微波射频信号的90度移相。同理，合理选择传输线的电长度，耦合传输线的电长度和耦合度，可以得到不同相位的移相。但是，希夫曼移相器的工作频带不超过1个倍频程带宽，如果要达到更宽的带宽，其移相精度会急剧变差；为达到理想的移相和移相精度，希夫曼移相器中的耦合传输线需要强耦合，意味着平行耦合线之间的缝宽非常窄，这在平面微波基片上很难实现。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种小型化宽带数字移相器，其能够通过增加全通网络的级数，来扩宽移相器的工作频带或移相精度；体积小，可以比较方便地集成到微波射频模块中，有利于大规模批量生产。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.一种小型化宽带数字移相器，该小型化宽带数字移相器包括一个或多个全通网络通道，每个全通网络通道采用三级全通网络级联而成，每个独立的三级全通网络包括串联电容、第一并联电感、第二并联电感和第二并联电容，第一并联电感和第二并联电感分别连接串联电容的输入端和输出端，第一并联电感和第二并联电感并联后接入第二并联电容，第二并联电容的另一端接地。
8.在本实用新型的较佳实施例中，上述第一并联电感、第二并联电感采用长度小于中心频率四分之一波长的高阻抗线。
9.在本实用新型的较佳实施例中，上述第二并联电容采用长度小于中心频率四分之一波长的低阻抗线。
10.在本实用新型的较佳实施例中，上述串联电容采用交指电容。
11.在本实用新型的较佳实施例中，上述三级全通网络经相同的50欧姆传输线级联。
12.本实用新型实施例的有益效果是：在本实用新型中的小型化宽带数字移相器设置有一个或多个全通网络通道，利用全通网络全频段无条件匹配特性，可以通过增加全通网络的级数，来扩宽移相器的工作频带或移相精度；体积小，可以比较方便地集成到微波射频模块中，有利于大规模批量生产。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
14.图1为本实用新型实施例的全通网络移相器电路原理图；
15.图2为本实用新型实施例的三级全通网络电路连接示意图；
16.图3为本实用新型实施例的串联电容示意图；
17.图4为本实用新型实施例的全通网络移相器的印制板示意图；
18.图5为本实用新型实施例的全通网络移相器的仿真结果；
19.图6为标准90度希夫曼移相器结构示意图。
20.图标：100-全通网络通道；110-三级全通网络；111-串联电容；112-第一并联电感；113-第二并联电感；114-第二并联电容。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
26.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.第一实施例
28.请参见图1-2，本实施例提供了一种小型化宽带数字移相器，该小型化宽带数字移相器包括一个或多个全通网络通道100，每个全通网络通道100采用三级全通网络110级联而成，每个独立的三级全通网络110包括串联电容111、第一并联电感112、第二并联电感113和第二并联电容114，串联电容111连接在全通网络通道100上，第一并联电感112和第二并联电感113分别连接串联电容111的输入端和输出端，第一并联电感112和第二并联电感113并联后接入第二并联电容114，第二并联电容114的另一端接地。
29.本实施例以6-18ghz90度移相器为例，具有2个全通网络通道100，采用全通网络移相器结构，优点在于理想的全通网络在全频段无条件匹配。其中，每个通道均采用3级全通网络级联而成。在每个独立的全通网络中包含有一个串联电容111，两个相同的并联电感和一个并联电容。通过每个单独的全通网络传输相位特性的叠加，最终实现所需的移相特性。
30.更为具体的，请参见图3-5，本实施例中的第一并联电感112、第二并联电感113采用长度小于中心频率四分之一波长的高阻抗线。第二并联电容114采用长度小于中心频率四分之一波长的低阻抗线。串联电容111采用交指电容。三级全通网络110经相同的50欧姆传输线级联。
31.在6-18ghz频段内，我们通常采用分布电路的方式来实现图2.电路。其中，并联电感和电容分别用长度小于中心频率四分之一波长的高/低阻抗线(细线/宽线)实现，串联电容111采用平面交指结构，通过交指的数量和长度增加串联电容111值，如图3.所示。最后3级全通网络经相同的50欧姆传输线级联，形成最终的移相器印制板图见图4.所示，尺寸在10mm*10mm以内。全通网络移相器的模拟仿真数据见图5.所示。
32.综上所述，在本实用新型中的小型化宽带数字移相器设置有一个或多个全通网络通道100，利用全通网络全频段无条件匹配特性，可以通过增加全通网络的级数，来扩宽移相器的工作频带或移相精度；体积小，可以比较方便地集成到微波射频模块中，有利于大规模批量生产。
33.本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本实用新型的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本实用新型的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。
34.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则
之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。