CN102983830A

CN102983830A - 一种数字移相器电路

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Publication number: CN102983830A
Application number: CN2012105317288A
Authority: CN
Inventors: 白万美
Original assignee: CHENGDU YAGUANG ELECTRONIC Co Ltd
Current assignee: CHENGDU YAGUANG ELECTRONIC Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: CN102983830B

Abstract

本发明公开了一种数字移相器电路。该电路包括第一接口、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一引线、第一支路、第二支路、第二引线、第一微带线、第二微带线以及第二接口，其中基于上述电路结构，第一微带线和第二微带线线宽都能够根据预设的移相精度设置较宽的预设宽度。这样就保证了在实际生产的微带线宽度与设计的微带线宽度存在误差的情况下，采用上述数字移相器电路的数字移相器的移相精度不会受到不良影响，降低了调试难度。

Description

一种数字移相器电路

技术领域

本发明涉及微波技术领域，更具体的说，是涉及一种数字移相器电路。

背景技术

移相器的主要功能就是改变传输信号的相位，以满足系统的要求。移相器一般分为模拟移相器和数字移相器两类，模拟移相器对相位联系可调；数字移相器的相移是量化了的，即其相位只能阶跃变化，移相位数越多，对信号相位控制也越精细。移相器的应用很广泛，比如各种通信系统和雷达系统，微波仪器和测量系统，还有各种工业用途中。在各种的线性功率放大器中，也少不了移相器。

数字移相器的主要用途是用于相控阵雷达的T/R（Transmitter andReceiver）组件。相控阵雷达依靠T/R组件中的移相器来实现波束在空中的扫描，移相器的相移精度和相应速度等指标的好坏直接影响到系统波束在空中定位的准确性和波束主瓣对旁瓣的抑制度。

先进的电路设计、高精度的微带线加工以及严格的生产工艺控制是实现高精度数字移相器的主要途径。现有技术中，通常按照现在惯用的数字移相器电路结构来进行电路设计，再通过软件对设计方案进行仿真，最后，根据仿真结果进行数字移相器的生产。

但是，由于现有的数字移相器电路结构限制，不能将微带线的线宽设计的过宽，使得生产过程中，实际的微带线宽精度不能满足高精度数字移相器的精度要求。这就使得制作出来的数字移相器的移相精度与设计仿真时数字移相器的移相精度出现偏差，导致最后生产出来的数字移相器并不能达到仿真实现的移相精度，增加了调试难度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种数字移相器电路，以克服现有技术中由于现有的数字移相器电路结构限制，微带线的线宽设计的比较窄，现有的生产工艺无法保证数字移相器高移相精度的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种数字移相器电路，包括：

第一接口、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一引线、第一支路、第二支路、第二引线、第一微带线、第二微带线以及第二接口，其中：

所述第一电容的第一端连接所述第一接口、第二端连接所述第一引线的第一端；

所述第一二极管的正极连接所述第一引线的第二端，负极连接所述第一支路的第一端；

所述第二二极管的正极连接所述第一支路的第二端，负极连接所述第二引线的第一端；

所述第三二极管的正极连接所述第二引线的第一端，负极连接所述第二支路的第一端；

所述第四二极管的正极连接所述第二支路的第二端，负极连接所述第一引线的第二端；

所述第二支路的第一端和第二端分别连接所述第一微带线和所述第二微带线，所述第一微带线和所述第二微带线的线宽由预设移相精度确定；

所述第一电感的第一端连接所述第一引线的第一端，第二端连接所述第二电容的第一端；

所述第二电容的第二端接地；

所述第二电感的第一端连接所述第二引线的第一端，第二端接地；

所述第二引线的第二端连接所述第二接口。

优选地，所述第一支路的长度大于所述第二支路，且所述第一支路与所述第二支路组合形状为凹形。

优选地，所述第一微带线以及所述第二微带线对称分布在所述第二支路的两端。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种数字移相器电路。该电路包括第一接口、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一引线、第一支路、第二支路、第二引线、第一微带线、第二微带线以及第二接口，其中基于上述电路结构，第一微带线和第二微带线线宽都能够根据预设的移相精度设置较宽的预设宽度。这样就保证了在实际生产的微带线宽度与设计的微带线宽度存在误差的情况下，采用上述数字移相器电路的数字移相器的移相精度不会受到不良影响，降低了调试难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种数字移相器电路结构示意图；

图2为本发明实施例二公开的一种数字移相器电路结构示意图；

图3为本发明实施例二公开的色散型移相器的相位斜率示意图；

图4为本发明实施例二公开的非色散型移相器相位示意图；

图5为本发明实施例二公开的另一种数字移相器电路结构示意图；

图6为本发明实施例二公开的再一种数字移相器电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由背景技术可知，由于现有的数字移相器电路结构限制，不能将微带线的线宽设计的过宽，使得生产过程中，实际的微带线宽精度不能满足高精度数字移相器的精度要求。这就使得制作出来的数字移相器的移相精度与设计仿真时数字移相器的移相精度出现偏差，导致最后生产出来的数字移相器并不能达到仿真实现的移相精度，增加了调试难度。

本发明公开了一种数字移相器电路。该电路包括第一接口、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一引线、第一支路、第二支路、第二引线、第一微带线、第二微带线以及第二接口，其中基于上述电路结构，第一微带线和第二微带线线宽都能够根据预设的移相精度设置较宽的预设宽度。这样就保证了在实际生产的微带线宽度与设计的微带线宽度存在误差的情况下，采用上述数字移相器电路的数字移相器的移相精度不会受到不良影响，降低了调试难度。有关所述数字移相器电路的具体构成将通过以下实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅附图1，为本发明实施例一公开的一种数字移相器电路的具体结构。该数字移相器由第一接口10、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V3、第四二极管V4、第一引线11、第一支路12、第二支路13、第一微带线14、第二微带线15、第二引线16以及第二接口17组成，其具体连接关系如下：

所述第一电容C1的第一端连接所述第一接口10、第二端连接所述第一引线11的第一端；

所述第一二极管V1的正极连接所述第一引线11的第二端，负极连接所述第一支路12的第一端；

所述第二二极管V2的正极连接所述第一支路12的第二端，负极连接所述第二引线16的第一端；

所述第三二极管V3的正极连接所述第二引线16的第一端，负极连接所述第二支路13的第一端；

所述第四二极管V4的正极连接所述第二支路13的第二端，负极连接所述第一引线11的第二端；

所述第二支路13的第一端和第二端分别连接所述第一微带线14和所述第二微带线15，所述第一微带线14和所述第二微带线15的线宽由预设移相精度确定；

所述第一电感L1的第一端连接所述第一引线11的第一端，第二端连接所述第二电容从C2的第一端；

所述第二电容C2的第二端接地；

所述第二电感L2的第一端连接所述第二引线16的第一端，第二端接地；

所述第二引线16的第二端连接所述第二接口17。

需要说明的是，数字移相器分为色散移相器和非色散移相器两大类。

进一步需要说明的是，本实施例公开的数字移相器电路属于非色散180度数字移相器。是第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V3以及第四二极管V4为其核心器件，以第一微带线14和第二微带线15为传输导体，外加其他连接器件构成。通过改变特定位上的外加偏置电压、电流或者TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号来控制射频信号，使其相位按某个步进实现相位变换。

对于非色散180度数字移相器的设计，本发明基于现有的开关加载线原理图，进一步注重的是微带线精度的控制。

在附图1中，V1、V2、V3以及V4为二极管，用于控制数字移相器电路的通断；L1以及L2为芯片电感，L1用于形成直流回路，L2用于为V1、V2、V3以及V4二极管管芯馈电；C1以及C2为芯片电容，C1为隔直电容，用于隔直流，C2为旁路电容，用于电源滤波。当通过电感L2加正电流时，V3和V4导通，V1和V2截止，信号从第二支路13上通过，第一微带线14以及第二微带线15为开路线，形成绝对相位Φ1；当过电感L1加负电流时，V1，V2导通，V3，V4截止，信号从第一支路12通过，形成绝对相位Φ2，则移相器的移相量即为Φ2-Φ1。

本发明实施例公开的数字移相器电路，采用了一种新颖的拓扑结构。该电路包括第一接口、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一引线、第一支路、第二支路、第二引线、第一微带线、第二微带线以及第二接口，其中基于上述电路结构，第一微带线和第二微带线线宽都能够根据预设的移相精度设置较宽的预设宽度。这样就保证了在实际生产的微带线宽度与设计的微带线宽度存在误差的情况下，采用上述数字移相器电路的数字移相器的移相精度不会受到不良影响，降低了调试难度。

实施例二

请参阅附图2，为本发明公开的一种数字移相器电路的具体结构。该数字移相器由第一接口10、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V3、第四二极管V4、第一引线11、第一支路12、第二支路13、第一微带线14、第二微带线15、第二引线16以及第二接口17组成，其具体连接关系如下：

所述第二电容C2的第二端接地；

所述第二引线16的第二端连接所述第二接口17。

需要说明的是，数字移相器分为色散移相器和非色散移相器两大类。色散移相器为在整个频率范围内，相位呈现线形变化，例如，180度移相位的色散度如图3所示。图中n为F1、F2在中心频率（F1+F2）/2的四分之一波长上产生相位差。此种移相器的工作特点是频率比较宽（可达到倍频程）。

非色散移相器是在整个频率范围内，相位一致度呈直线，例如180度移相位如图4所示。

在附图2中，V1、V2、V3以及V4为二极管，用于控制数字移相器电路的通断；L1以及L2为芯片电感，L1用于形成直流回路，L2用于为V1、V2、V3以及V4二极管管芯馈电；C1以及C2为芯片电容，C1为隔直电容，用于隔直流，C2为旁路电容，用于电源滤波。当通过电感L2加正电流时，V3和V4导通，V1和V2截止，信号从第二支路13上通过，第一微带线14以及第二微带线15为开路线，形成绝对相位Φ1；当过电感L1加负电流时，V1，V2导通，V3，V4截止，信号从第一支路12通过，形成绝对相位Φ2，则移相器的移相量即为Φ2-Φ1。

设计此数字移相器的移相量，就是要选择合适的第一支路12以及第二支路13的长度。在本实施例中，第一支路12的长度大于第二支路13的长度，且所述第一支路12与所述第二支路13组合形状为凹形。这样在能够保证移相量能够达到180度的同时，还能够节约电路板面积。当然，只要能够保证移相量，第一支路12以及第二支路的形状是可以改变的。有关于第一支路12以及第二支路13的设计宽度，可采用现有的方法进行设计，这里不再详细说明。

另外，相对于现有技术中所用的一条较窄的微带线，本实施例中采用了形状完全对称的第一微带线14以及第二微带线15两条微带线，用于控制数字移相器的移相精度，且两条微带线的宽度相对于现有技术能够根据预设的移相精度设计的较宽。这样就能很好的避免加工精度对移相精度的影响，同样也对调试工作的难度有了很大的改善。

进一步需要说明的是，第一微带线14与第二微带线15在除了附图1中所示出的形状及与第二支路13的连接关系以外，是可以采用其他形状的，比如两条直线（如图5所示），两个对称的圆弧（如图6所示）等等，也可以采用第一微带线14连接第二支路13的第二端，第二微带线15连接第二支路13的第一端的连接方式。

综上所述：

由背景技术可知，在数字移相器设计中，微带线的设计对移相精度的影响是至关重要的，在原有的设计过程中所采用的电路结构，由于微带线的宽度的限制，不能避免生产过程加工精度的影响，造成生产的数字移相器精度不够，进而造成技术指标难以调试的问题，提高了产品的调试效率，也减少了因为调试而导致的不稳定因素，大大提高了产品的可靠性。

本发明公开了一种新型的数字移相器电路，在设计过程中，采用一种新型的拓扑结构。能够将微带线的线宽设计的宽一点，这样在后续的生产过程中，能够很好地避免生产过程加工精度的影响，进一步保证生产的数字移相器的移相精度，降低在实际应用中对通道的相位一致性校准、天线方向图参数赋值以及功能权赋值的调试难度，提高了产品的调试效率，也减少了因为调试而导致的不稳定因素，大大提高了产品的可靠性。

另外，采用本发明公开的数字移相器电路能够把数字移相器的频带做的很宽，一般能达到4GHZ~4.8GHZ。

需要说明的是，无论是色散还是非色散型数字移相器，都可以采用上述通过改变拓扑结构进而实现微带线的加宽，从而进一步保证移相精度。因此，有关于其他类型的数字移相器基于本发明实施例公开的技术方案所做的改进，都在本发明的保护范围之内。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种数字移相器电路，其特征在于，包括：

所述第二电容的第二端接地；

所述第二引线的第二端连接所述第二接口。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述第一支路的长度大于所述第二支路，且所述第一支路与所述第二支路组合形状为凹形。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于：

所述第一微带线以及所述第二微带线对称分布在所述第二支路的两端。