CN109509940A - 一种连续可调模拟移相器 - Google Patents

一种连续可调模拟移相器 Download PDF

Info

Publication number
CN109509940A
CN109509940A CN201811599518.6A CN201811599518A CN109509940A CN 109509940 A CN109509940 A CN 109509940A CN 201811599518 A CN201811599518 A CN 201811599518A CN 109509940 A CN109509940 A CN 109509940A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductance
phase
shifting unit
lump
variable capacitance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201811599518.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吴晓亮
盖川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Milliway Microelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Milliway Microelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Milliway Microelectronics Technology Co Ltd filed Critical Nanjing Milliway Microelectronics Technology Co Ltd
Priority to CN201811599518.6A priority Critical patent/CN109509940A/zh
Publication of CN109509940A publication Critical patent/CN109509940A/zh
Priority to US17/298,424 priority patent/US20220029597A1/en
Priority to PCT/CN2019/112626 priority patent/WO2020134419A1/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/185—Phase-shifters using a diode or a gas filled discharge tube
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/18—Networks for phase shifting
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/18—Networks for phase shifting
    • H03H7/20—Two-port phase shifters providing an adjustable phase shift
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H2210/00—Indexing scheme relating to details of tunable filters
    • H03H2210/02—Variable filter component
    • H03H2210/025—Capacitor

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种连续可调模拟移相器，包括N个串联的集总移相单元，N≥1；其中，第i个集总移相单元为高通的集总移相单元或者低通的集总移相单元，1≤i≤N。本发明采用集总移相单元，利用了集总参数电路尺寸小的优势，使得移相器结构紧凑、面积小、成本低、利于集成。本发明中集总移相单元可以根据需要选取为全部是高通的集总移相单元或者全部是低通的集总移相单元，电路结构灵活，能够符合各种工作频率的需要。本发明中集总移相单元也可以根据需要选取为高通的集总移相单元和低通的集总移相单元串联的形式，这样能够实现更宽的带宽。

Description

一种连续可调模拟移相器
技术领域
本发明涉及模拟移相器，特别是涉及一种连续可调模拟移相器。
背景技术
随着有源相控阵雷达的不断发展，以及5G通讯的到来，人们对天线波束控制的需求不断提高，对控制电路的研究也更加深入。移相器作为波束控制的关键器件，由于其工作状态及技术指标较多，占用面积大，性能要求高，设计和制作难度大，一直是天线收发组件中关键的器件之一。相控阵雷达的发展对移相器的带宽，移相精度和集成面积等方面提出了更高的要求，因此，对相位连续可调的模拟高性能移相器的研究具有重要的意义及实际应用价值。
基于变容二极管的反射型模拟移相器技术被广泛应用于相位连续可调模拟移相器设计中。现有技术中的移相器包括3dB耦合器，通常是3dB兰格正交耦合器，在其终端加载变容二极管，从而实现相位连续可调。然而，3dB耦合器具有面积较大、不利于集成、增加了电路成本的缺点，传统的反射电路也很难满足宽带、小型化的要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种连续可调模拟移相器，能够解决现有技术中存在的面积大、不利于集成、成本高、难以实现宽带的问题。
技术方案：本发明所述的连续可调模拟移相器，包括N个串联的集总移相单元，N≥1；其中，第i个集总移相单元为高通的集总移相单元或者低通的集总移相单元，1≤i≤N。
进一步，所述高通的集总移相单元包括第一电感L1，第一电感L1的一端连接第一压控变容二极管D1的阳极，第一压控变容二极管D1的阴极分别连接第二电感L2的一端和第二压控变容二极管D2的阳极，第二电感L2的另一端接地，第二压控变容二极管D2的阴极连接第一电感L1的另一端；其中，第一电感L1的一端作为高通的集总移相单元的输入端，第一电感L1的另一端作为高通的集总移相单元的输出端。可见，高通的集总移相单元的电路结构简单，能够在较宽的频率范围内提供稳定的相移，并且利用第一电感L1和第二电感L2之间的互耦合作用，使得整个移相器结构紧凑、面积小、成本低，能够广泛应用于射频/微波/毫米波频段的无线通信系统中。
进一步，所述第一电感L1和第二电感L2均为螺旋电感。这样能够使得移相器更加紧凑，Q值更高。
进一步，所述第一电感L1的感值为第二电感L2的感值为第一压控变容二极管D1的容值和第二压控变容二极管D2的容值均为其中，R为移相器的输入阻抗，ω0为高通的集总移相单元的中心频率。
进一步，所述低通的集总移相单元包括第三电感L3，第三电感L3的一端连接第三压控变容二极管D3的阳极，第三电感L3的另一端分别连接第四电感L4的一端和第四压控变容二极管D4的阴极，第四压控变容二极管D4的阳极接地，第四电感L4的另一端连接第三压控变容二极管D3的阴极；其中，第三电感L3的一端作为低通的集总移相单元的输入端，第四电感L4的另一端作为低通的集总移相单元的输出端。可见，低通的集总移相单元的电路结构简单，能够在较宽的频率范围内提供稳定的相移，并且利用第三电感L3和第四电感L4之间的互耦合作用，使得整个移相器结构紧凑、面积小、成本低，能够广泛应用于射频/微波/毫米波频段的无线通信系统中。
进一步，所述第三电感L3和第四电感L4均为螺旋电感。这样能够使得移相器更加紧凑，Q值更高。
进一步，所述第三电感L3的感值和第四电感L4的感值均为第三压控变容二极管D3的容值为第四压控变容二极管D4的容值为其中，R为移相器的输入阻抗，ω1为低通的集总移相单元的中心频率。
有益效果：本发明公开了一种连续可调模拟移相器，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1)本发明采用集总移相单元，利用了集总参数电路尺寸小的优势，使得移相器结构紧凑、面积小、成本低、利于集成；
2)本发明中集总移相单元可以根据需要选取为全部是高通的集总移相单元或者全部是低通的集总移相单元，电路结构灵活，能够符合各种工作频率的需要；
3)本发明中集总移相单元也可以根据需要选取为高通的集总移相单元和低通的集总移相单元串联的形式，这样能够实现更宽的带宽；
4)本发明能够通过多个集总移相单元的串联形成低插损的360度相位连续可调的模拟移相器。
附图说明
图1(a)为现有技术中实现180°移相的移相器的示意图；
图1(b)为现有技术中反射电路的示意图；
图1(c)为现有技术中实现360°移相的移相器的示意图；
图2为本发明具体实施方式中移相器的示意图；
图3为本发明具体实施方式中低通的集总移相单元的示意图；
图4为本发明具体实施方式中高通的集总移相单元的示意图；
图5为本发明具体实施方式中移相器的仿真结果图；
图5(a)为6-12GHz相位360度连续可调模拟移相器的输入输出回波损耗的仿真结果图；
图5(b)为6-12GHz相位360度连续可调模拟移相器的各移相状态下插入损耗的仿真结果图；
图5(c)为6-12GHz相位360度连续可调模拟移相器在控制电压＝0～10V下的移相范围的仿真结果图。
具体实施方式
现有技术中实现180°移相的移相器如图1(a)所示，包括终端加载了变容二极管的3dB耦合器和反射电路。反射电路如图1(b)所示，包括第五电感L5，第五电感L5的一端连接第一可调电容C1的一端，第一可调电容C1的另一端接地，第五电感L5的另一端连接第二可调电容C2的一端，第二可调电容C2的另一端接地。现有技术中实现360°移相的移相器如图1(c)所示，它是由两个180°移相器串联起来形成的。然而，3dB耦合器具有面积较大、不利于集成、增加了电路成本的缺点，传统的反射电路也很难满足宽带、小型化的要求。
为了克服现有技术中存在的缺陷，本具体实施方式公开了一种连续可调模拟移相器，如图2所示，包括N个串联的集总移相单元，N≥1。其中，第i个集总移相单元为高通的集总移相单元或者低通的集总移相单元，1≤i≤N。
如图4所示，高通的集总移相单元包括第一电感L1，第一电感L1的一端连接第一压控变容二极管D1的阳极，第一压控变容二极管D1的阴极分别连接第二电感L2的一端和第二压控变容二极管D2的阳极，第二电感L2的另一端接地，第二压控变容二极管D2的阴极连接第一电感L1的另一端；其中，第一电感L1的一端作为高通的集总移相单元的输入端，第一电感L1的另一端作为高通的集总移相单元的输出端。
第一电感L1的感值为第二电感L2的感值为第一压控变容二极管D1的容值和第二压控变容二极管D2的容值均为其中，R为移相器的输入阻抗，ω0为高通的集总移相单元的中心频率。移相器的输入阻抗等于输出阻抗，一般为50欧姆。
如图3所示，低通的集总移相单元包括第三电感L3，第三电感L3的一端连接第三压控变容二极管D3的阳极，第三电感L3的另一端分别连接第四电感L4的一端和第四压控变容二极管D4的阴极，第四压控变容二极管D4的阳极接地，第四电感L4的另一端连接第三压控变容二极管D3的阴极；其中，第三电感L3的一端作为低通的集总移相单元的输入端，第四电感L4的另一端作为低通的集总移相单元的输出端。
第三电感L3的感值和第四电感L4的感值均为第三压控变容二极管D3的容值为第四压控变容二极管D4的容值为其中，R为移相器的输入阻抗，ω1为低通的集总移相单元的中心频率。
单个低通的集总移相单元的相位响应θ(ω)如式(2)所示，其中ωc如式(3)所示。
式(3)中，Cn，i为控制电压＝0V时第i个压控变容二极管的初始容值；i＝3或4；当i＝3时，Cn，3为控制电压＝0V时第三压控变容二极管D3的初始容值；当i＝4时，Cn，4为控制电压＝0V时第四压控变容二极管D4的初始容值；Ci为第i个压控变容二极管的最大容值；当i＝3时，C3为第三压控变容二极管D3的最大容值；当i＝4时，C4为第四压控变容二极管D4的最大容值；ωc为控制电压改变时第三压控变容二极管D3的容值从Cn，3变为C3时对应的谐振频率，ωc也是控制电压改变时第四压控变容二极管D4的容值从Cn，4变为C4时对应的谐振频率。对于单个低通的集总移相单元，最大相移发生在容值变化的最大范围，即Cmin～Cmax，因此可根据所需的移相范围和回波损耗选择第三压控变容二极管D3和第四压控变容二极管D4的尺寸。
对于相控阵领域，全频段360°累计移相通常是需要的，因此多级集总移相单元串联往往是需要的，通过串联不同中心频率的集总移相单元，不仅可以增大移相，还可以达到宽带宽和平坦移相响应。例如含有四个低通的集总移相单元的移相器，其中两个低通的集总移相单元的中心频率为6GHz，另外两个低通的集总移相单元的中心频率为12GHz，这样可以确定6-12GHz全频段360°相位连续可调模拟移相器各个集总移相单元的初值，经过局部优化，可以实现目标。图5(a)-图5(c)给出了6-12GHz全频段360°相位连续可调模拟移相器的仿真结果图。如图5(a)所示，移相器的回波损耗的典型值为-13dB，具有很好的回波特性。如图5(b)所示，移相器的插入损耗的典型值为-4dB，插入损耗很低，线性度很好。如图5(c)所示，移相器在6-12GHz全频段实现了大于360度的移相范围，且移相波动较小。

Claims (7)

1.一种连续可调模拟移相器，其特征在于：包括N个串联的集总移相单元，N≥1；其中，第i个集总移相单元为高通的集总移相单元或者低通的集总移相单元，1≤i≤N。
2.根据权利要求1所述的连续可调模拟移相器，其特征在于：所述高通的集总移相单元包括第一电感L1，第一电感L1的一端连接第一压控变容二极管D1的阳极，第一压控变容二极管D1的阴极分别连接第二电感L2的一端和第二压控变容二极管D2的阳极，第二电感L2的另一端接地，第二压控变容二极管D2的阴极连接第一电感L1的另一端；其中，第一电感L1的一端作为高通的集总移相单元的输入端，第一电感L1的另一端作为高通的集总移相单元的输出端。
3.根据权利要求2所述的连续可调模拟移相器，其特征在于：所述第一电感L1和第二电感L2均为螺旋电感。
4.根据权利要求2所述的连续可调模拟移相器，其特征在于：所述第一电感L1的感值为第二电感L2的感值为第一压控变容二极管D1的容值和第二压控变容二极管D2的容值均为其中，R为移相器的输入阻抗，ω0为高通的集总移相单元的中心频率。
5.根据权利要求1所述的连续可调模拟移相器，其特征在于：所述低通的集总移相单元包括第三电感L3，第三电感L3的一端连接第三压控变容二极管D3的阳极，第三电感L3的另一端分别连接第四电感L4的一端和第四压控变容二极管D4的阴极，第四压控变容二极管D4的阳极接地，第四电感L4的另一端连接第三压控变容二极管D3的阴极；其中，第三电感L3的一端作为低通的集总移相单元的输入端，第四电感L4的另一端作为低通的集总移相单元的输出端。
6.根据权利要求5所述的连续可调模拟移相器，其特征在于：所述第三电感L3和第四电感L4均为螺旋电感。
7.根据权利要求5所述的连续可调模拟移相器，其特征在于：所述第三电感L3的感值和第四电感L4的感值均为第三压控变容二极管D3的容值为第四压控变容二极管D4的容值为其中，R为移相器的输入阻抗，ω1为低通的集总移相单元的中心频率。
CN201811599518.6A 2018-12-26 2018-12-26 一种连续可调模拟移相器 Withdrawn CN109509940A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811599518.6A CN109509940A (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种连续可调模拟移相器
US17/298,424 US20220029597A1 (en) 2018-12-26 2019-10-22 Continuously adjustable analog phase shifter
PCT/CN2019/112626 WO2020134419A1 (zh) 2018-12-26 2019-10-22 一种连续可调模拟移相器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811599518.6A CN109509940A (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种连续可调模拟移相器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109509940A true CN109509940A (zh) 2019-03-22

Family

ID=65755370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811599518.6A Withdrawn CN109509940A (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种连续可调模拟移相器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220029597A1 (zh)
CN (1) CN109509940A (zh)
WO (1) WO2020134419A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020134419A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 南京米乐为微电子科技有限公司 一种连续可调模拟移相器
CN117614408A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 南京邮电大学 一种集总化的滤波移相器电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2341322Y (zh) * 1998-04-13 1999-09-29 石晓东 压控移相器
US20060267709A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 York Robert A Analog phase shifter using cascaded voltage tunable capacitor
CN102055049A (zh) * 2010-10-19 2011-05-11 电子科技大学 一种集总元件360度射频模拟电调移相器
US20110267119A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-03 Michael Koechlin Wideband analog phase shifter
CN102354776A (zh) * 2011-10-19 2012-02-15 电子科技大学 一种宽带电调移相器
CN107276554A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 章策珉 一种模拟移相器及射频信号相移方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102270977A (zh) * 2011-04-18 2011-12-07 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 数字模拟混合移相电路
CN202818241U (zh) * 2012-09-28 2013-03-20 四川九洲电器集团有限责任公司 超宽带模拟移相器
CN204119183U (zh) * 2014-08-03 2015-01-21 王少夫 一种相位连续线性可调的移相器
CN109509940A (zh) * 2018-12-26 2019-03-22 南京米乐为微电子科技有限公司 一种连续可调模拟移相器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2341322Y (zh) * 1998-04-13 1999-09-29 石晓东 压控移相器
US20060267709A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 York Robert A Analog phase shifter using cascaded voltage tunable capacitor
US20110267119A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-03 Michael Koechlin Wideband analog phase shifter
CN102055049A (zh) * 2010-10-19 2011-05-11 电子科技大学 一种集总元件360度射频模拟电调移相器
CN102354776A (zh) * 2011-10-19 2012-02-15 电子科技大学 一种宽带电调移相器
CN107276554A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 章策珉 一种模拟移相器及射频信号相移方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020134419A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 南京米乐为微电子科技有限公司 一种连续可调模拟移相器
CN117614408A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 南京邮电大学 一种集总化的滤波移相器电路

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020134419A1 (zh) 2020-07-02
US20220029597A1 (en) 2022-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109616723A (zh) 一种应用于5g毫米波基站的高精度移相器
US10270146B2 (en) Ultra wide band digital phase shifter
CN110190830B (zh) 一种双频带小型化数字移相器
CN110752429A (zh) 一种超宽带奇等功分电路及设计方法
CN104157936A (zh) 基于半模基片集成波导的电可调谐带通滤波器
CN109509940A (zh) 一种连续可调模拟移相器
CN110011640A (zh) 小型化Lange型数控单片集成移相器
CN105356023A (zh) 一种功率分配比例连续可重构的功率分配器
CN111490315B (zh) 一种基于液晶和开关的混合移相器及调控方法
CN210839500U (zh) 加载扇形线反射负载的超宽带可调移相单元
CN111416191B (zh) 基于可变介电常数基材的宽带相位可调移相器的制备方法
CN211063583U (zh) 加载扇形线反射负载的超宽带可调移相器
CN208986143U (zh) 一种可调双模滤波器
CN202818241U (zh) 超宽带模拟移相器
CN209374635U (zh) 一种连续可调模拟移相器
CN205406692U (zh) 一种功率分配比例连续可重构的功率分配器
CN201853788U (zh) 一种集总元件360度射频模拟电调移相器
CN111130488A (zh) 一种超宽带移相电路
CN109617536A (zh) 一种x波段移相器
CN215869737U (zh) 一种基于ipd的高平衡度宽带巴伦
CN202308257U (zh) 集成了双频带通滤波器的功率分配器
CN111555002B (zh) 一种高频反射型移相器
CN113949361A (zh) 一种超宽带移相电路
KR102670636B1 (ko) 전력 분배기, 조절 방법, 전력 분배 방법, 저장 매체 및 전자 장치
Tan et al. Tunable couplers: An overview of recently developed couplers with tunable functions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190322

WW01 Invention patent application withdrawn after publication