CN113572453B - 一种多相位移相器和多相位移相方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提出了一种多相位移相器和多相位移相方法,包括:正交信号发生器、差分加法器,控制器和放大电路;所述正交信号发生器的输出端与所述差分加法器的第一输入端连接,所述正交信号发生器用于产生第一正交信号;所述控制器的输出端与所述差分加法器的第二输入端连接,所述控制器用于基于预设移相角度生成控制所述差分加法器的控制信号;所述差分加法器的输出端与所述放大电路的输入端连接,所述差分加法器用于基于所述控制信号对所述第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,得到第一等相移信号;所述放大电路,用于对所述第一等相移信号进行功率放大,得到功率放大后的第二等相移信号。
Description
技术领域
本申请涉及移相器技术,尤其涉及一种多相位移相器和多相位移相方法。
背景技术
为了解决由多相位移相器中的差分加法器的I/Q两路电流差别所引起的输出负载不一致、移相精度差的问题,相关技术中,通过手动调整I/Q两路的电流值,直至恢复到预期相位,需要额外调试,调试时间长,相位误差不可控。
发明内容
本申请实施例期望提供一种多相位移相器和多相位移相方法。
第一方面,本申请实施例提供了一种多相位移相器,包括:正交信号发生器、差分加法器,控制器和放大器;
所述正交信号发生器的输出端与所述差分加法器的第一输入端连接,所述正交信号发生器用于产生第一正交信号;
所述控制器的输出端与所述差分加法器的第二输入端连接,所述控制器用于基于预设移相角度生成控制所述差分加法器的控制信号;
所述差分加法器的输出端与所述放大器的输入端连接,所述差分加法器用于基于所述控制信号对所述第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,得到第一等相移信号;所述第一等相移信号为水平I路和垂直Q路的移相角度相同的信号;
所述放大电路,用于对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号。
在一种实施方式中,所述控制信号包括基于所述预设移相角度生成的第一控制信号和第二控制信号;所述第一控制信号,用于控制所述第一正交信号的极性和幅度;所述第二控制信号用于控制相位补偿的补偿角度;所述差分加法器包括:
调整单元,用于基于所述第一控制信号选择所述第一正交信号的极性并调整所述第一正交信号的幅度,得到预设极性和预设幅度的第二正交信号;
相位补偿单元,用于基于所述第二控制信号对所述第二正交信号进行相位补偿,得到第三正交信号;
加法器,用于对所述第三正交信号进行加法运算,得到所述第一等相移信号。
在一种实施方式中,所述第一控制信号包括分别用于控制所述第一正交信号的极性和幅值的第一子控制信号和第二子控制信号,所述调整单元包括:
正交通路选择单元,用于基于所述第一子控制信号选择所述第一正交信号的极性,得到预设极性的第四正交信号;
可变增益放大器VGA,用于基于所述第二子控制信号对所述第四正交信号进行幅值调整,得到所述第二正交信号。
在一种实施方式中,所述第二正交信号包括I路子信号和Q路子信号;
对应地,所述相位补偿单元包括第一相位补偿子单元和第二相位补偿子单元;
所述第二控制信号包括用于控制所述第一相位补偿子单元的第一子控制信号和用于控制所述第二相位补偿子单元的第二子控制信号;
所述第三正交信号包括第三子信号和第四子信号;
所述第一相位补偿子单元,用于基于所述第一子控制信号对所述I路子信号进行相位补偿,得到所述第三子信号;
所述第二相位补偿子单元,用于基于所述第二子控制信号对所述Q路子信号进行相位补偿,得到所述第四子信号。
在一种实施方式中,所述第一相位补偿子单元或所述第二相位补偿子单元包括以下至少一项器件:电感和电容;
在第一相位补偿子单元或所述第二相位补偿子单元中的每一器件均为固定电抗值的情况下,所述相位补偿单元还包括至少一个控制开关。
在一种实施方式中,所述放大电路包括:第一变压器、放大器和第二变压器;
所述第一变压器,用于对所述第一等相移信号进行隔离和第一次功率变换,得到第一功率信号;
所述放大器,用于对所述第一功率信号进行第二次功率变换,得到第二功率信号;
所述第二变压器,用于所述第二功率信号进行隔离和第三次功率变换,得到所述第二等相移信号。
第二方面,本申请实施例提供了一种多相位移相方法,包括:
正交信号发生器产生第一正交信号;
控制器基于预设移相角度生成控制所述差分加法器的控制信号;
差分加法器基于所述控制信号对所述第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,得到第一等相移信号;所述第一等相移信号为水平I路和垂直Q路的移相角度相同的信号;
放大电路对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号。
在一种实施方式中,所述控制器基于预设移相角度生成控制所述差分加法器的控制信号,包括:
所述控制器基于所述预设移相角度生成第一控制信号和第二控制信号;所述第一控制信号,用于控制所述第一正交信号的极性和幅度;所述第二控制信号用于控制相位补偿的补偿角度;
对应地,所述差分加法器基于所述控制信号对所述第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,得到第一等相移信号,包括:
调整单元基于所述第一控制信号选择所述第一正交信号的极性并调整所述第一正交信号的幅度,得到预设极性和预设幅度的第二正交信号;
相位补偿单元基于所述第二控制信号对所述第二正交信号进行相位补偿,得到第三正交信号;
加法器对所述第三正交信号进行加法运算,得到所述第一等相移信号。
第三方面,本申请实施例还提供了一种多相位移相方法,包括:
获取预设移相角度;
确定所述预设移相角度对应的控制信号;
基于所述控制信号控制所述多相位移相器中的差分加法器进行相位补偿,使得所述差分加法器输出水平I路和垂直Q路的移相角度相同的射频信号。
在一种实施方式中,所述确定所述预设移相角度对应的控制信号,包括:
实时获取所述多相位移相器输出的移相角度与所述预设移相角度的差值;
基于所述差值生成所述预设移相角度对应的控制信号,或获取移相角度与补偿角度的映射表;
基于所述映射表确定所述预设移相角度对应的补偿角度;
将所述补偿角度对应的控制信号确定为所述预设移相角度对应的控制信号。
在本申请实施例中,由于多相位移相器中的控制器可以基于预设移相角度生成控制差分加法器的控制信号,基于所述控制信号差分加法器可以对第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,即,可以自动实现相位补偿,而不需要手动调整I/Q两路的电流值,调试时间较短,且相位误差是可以进行控制的。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,而非限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,这些附图示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。
图1为相关技术中有源移相器的组成电路图;
图2为本申请实施例提供的一种多相位移相器的组成结构示意图;
图3为本申请实施例提供的又一种多相位移相器的组成结构示意图;
图4为本申请实施例提供的再一种多相位移相器的组成结构示意图;
图5为本申请实施例提供的还一种多相位移相器的组成结构示意图;
图6为本申请实施例提供的一种多相位移相方法的实现流程示意图;
图7为本申请实施例提供的还一种多相位移相方法的实现流程示意图;
图8a为本申请实施例提供的一种相位补偿单元的组成原理图;
图8b为本申请实施例提供的一种相位补偿单元的组成结构示意图;
图8c为本申请实施例提供的另一种相位补偿单元的组成结构示意图;
图8d为本申请实施例提供的再一种相位补偿单元的组成结构示意图;
图8e为本申请实施例提供的一种相位补偿单元电路图;
图9为本申请实施例提供的源移相器的组成电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所提供的实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。另外,以下所提供的实施例是用于实施本申请的部分实施例,而非提供实施本申请的全部实施例,在不冲突的情况下,本申请实施例记载的技术方案可以任意组合的方式实施。
需要说明的是,在本申请实施例中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的方法或者装置不仅包括所明确记载的要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为实施方法或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个......”限定的要素,并不排除在包括该要素的方法或者装置中还存在另外的相关要素(例如方法中的步骤或者装置中的单元,例如的单元可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等)。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,U和/或W,可以表示:单独存在U,同时存在U和W,单独存在W这三种情况。另外,本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合,例如,包括U、W、V中的至少一种,可以表示包括从U、W和V构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
移相器是用于产生多相位信号的器件,在射频系统中应用广泛。移相器主要分为有源移相器及无源移相器。其中,有源移相器特点是:面积小,灵活可控,可以产生增益,但线性度受限。无源移相器的特点是:相位稳定,线性度高,但面积大,有损耗。
图1为相关技术中有源移相器的组成电路图,如图1所示,有源滤波器包括依次连接的级间匹配网络(Inter stage Matching Network,IMN)101、正交产生器(Poly PhaseFilter,PPF)102、模拟加法器103、变压器TF1 104、第一电容C1、放大器105、第二电容C2、变压器TF2 106和第三电容C3,其中,等幅值差分射频信号输入IMN 101的输入端,IMN 101对输入的等幅值差分射频信号进行网络匹配,并将网络匹配后的等幅值差分射频信号输入PPF 102,通过PPF 102生成四个幅度相同且相位间距90度的正交信号(两个正输出端I+、Q+和两个负输出端I-、Q-),并将四个幅度相同且相位间距90度的正交信号输入模拟加法器103,模拟加法器103响应来自外部的控制信号对四个幅度相同且相位间距90度的正交信号进行矢量合成,输出等相移的射频信号给TF1 104,经TF1 104进行隔离和第一次功率变换,输出第一功率信号给放大器105;经放大器105进行第二次功率变换,输出第二功率信号给TF2 106,TF2 106对第二功率信号进行隔离和第三次功率变换,输出变换后的等相移射频信号。
同时,C1跨接在经放大器105的两个输入端之间,用于去除电磁干扰干扰;C2和C3分别跨接在TF2 106的两个输入端和两个输出端之间,用于TF2 106产生的电磁干扰。
这里,IMN 101包括第一电感L1和第二电感L2,L1和L2分别串联在PPF 102的第一输入端和第二输入端;PPF 102为两阶RC滤波器;模拟加法器103包括依次连接的正交通路选择单元1031、可变增益放大器(Variable Gain Amplifier,VGA)1032和加法器1033。
可以理解的是,两阶RC滤波器包括八个电阻R1至R8和八个电容C4至C11,其中,R1和R2串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第一输入端和第一输出端(1+)之间;R3和R4串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第一输入端和第二输出端(Q+)之间;R5和R6串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第二输入端和第三输出端之间(1-)之间;R7和R8串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第二输入端和第四输出端之间(Q-)之间;C4跨接在R3的两端,C4的正极连接在第一输入端上;C5的负极连接在第二输出端上,C5的正极连接在R1与R2的公共节点上;C6的正极连接在第一输入端上,C6的负极连接在R5和R6的公共节点上;C7的负极连接在第三输出端上,C7的正极连接在R3和R4的公共节点上;C8跨接在R7的两端,C8的正极连接在第二输入端上;C9的负极连接在第四输出端上,C9的正极连接在R5与R6的公共节点上;C10的正极连接在第二输入端上,C10的负极连接在R1和R2的公共节点上;C11的负极连接在第一输出端上,C11的正极连接在R7和R8的公共节点上。
图2为本申请实施例提供的一种多相位移相器的组成结构示意图,如图2所示,该多相位移相器可以包括:正交信号发生器201、差分加法器202,控制器203和放大电路204;
所述正交信号发生器201的输出端与所述差分加法器202的第一输入端连接,所述正交信号发生器201用于产生第一正交信号;
所述控制器203的输出端与所述差分加法器202的第二输入端连接,所述控制器203用于基于预设移相角度生成控制所述差分加法器202的控制信号;
所述差分加法器202的输出端与所述放大电路204的输入端连接,所述差分加法器202用于基于所述控制信号对所述第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,得到第一等相移信号;所述第一等相移信号为水平I路和垂直Q路的移相角度相同的信号;
所述放大电路204,用于对所述第一等相移信号进行功率放大,得到功率放大后的第二等相移信号。
在一些可能的实施方式中,第一正交信号可以是四个幅度相同且相位间距90度的正交信号(两个正输出端I+、Q+和两个负输出端I-、Q-);正交信号发生器201可以是能够生成四个幅度相同且相位间距90度的正交信号(两个正输出端I+、Q+和两个负输出端I-、Q-)的任一发生器。例如,正交信号发生器201可以是两阶RC滤波器。
在一种可能的实施方式中,控制器203可以是特定用途集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device,DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)、FPGA、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。控制器203可以生成与预设移相角度对应的控制差分加法器202的控制信号。预设移相角度可以是根据移相器的应用场景所确定的。例如,在一些应用场景下,需要移相器移相30°(度),则对应的预设移相角度为30°。
在一个示例中,差分加法器202可以包括用于进行矢量合成的矢量合成电路和用于进行相位补偿的相位补偿电路。对应地,控制器203可以分别生成用于差分加法器202实现矢量合成的控制信号,和用于控制差分加法器202实现相位补偿的控制信号,即,控制器203可以生成至少两种不同用途的控制信号。
在一种可能的实施方式中,矢量合成电路可以包括依次连接的正交通路选择单元、VGA和加法器;相位补偿电路可以位于VGA与加法器之间。
在一种实施方式中,放大电路204可以包括多个放大子电路。例如,放大电路204可以包括第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路;其中,第一级放大电路或第三级放大电路可以是变压器。
在本申请实施例中,由于多相位移相器中的控制器可以基于预设移相角度生成控制差分加法器的控制信号,基于所述控制信号差分加法器可以对第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,即,可以自动实现相位补偿,而不需要手动调整I/Q两路的电流值,调试时间较短,且相位误差是可以进行控制的。
本申请实施例提供了又一种多相位移相器,如图3所示,该多相位移相器可以包括:
正交信号发生器301、调整单元302、相位补偿单元303、加法器304、控制器305和放大电路306;
所述正交信号发生器301的输出端与所述调整单元302的第一输入端连接,所述正交信号发生器301用于产生第一正交信号;
所述控制器305的输出端与所述调整单元302的第二输入端连接,所述控制器305用于基于所述预设移相角度生成第一控制信号和第二控制信号;所述第一控制信号用于控制所述第一正交信号的极性和幅度;所述第二控制信号用于控制相位补偿的补偿角度;
所述调整单元302的输出端与所述相位补偿单元303的输入端连接,所述调整单元302用于基于所述第一控制信号选择所述第一正交信号的极性并调整所述第一正交信号的幅度,得到预设极性和预设幅度的第二正交信号;
所述相位补偿单元303的输出端与所述加法器304的输入端连接,所述相位补偿单元303用于基于所述第二控制信号对所述第二正交信号进行相位补偿,得到第三正交信号;
所述加法器304的输出端与所述放大电路306的输入端连接,所述加法器304用于对所述第三正交信号进行加法运算,得到所述第一等相移信号;
所述放大电路306,用于对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号。
可以理解的是,预设极性和预设幅度的第二正交信号是与预设移相角度对应的。即,通过预设极性和预设幅度的第二正交信号可以合成得到预设移相角度的射频信号。预设极性和预设幅度表示预先设置的第一正交信号(两个正输出端I+、Q+和两个负输出端I-、Q-)的I+、Q+、I-、Q-中每一信号的极性和幅度。
在一种可能的实施方式中,可以根据预设移相角度确定相位补偿的角度。根据预设移相角度确定相位补偿角度的方式可以包括以下两种:
方式1:根据移相角度与相位补偿角度的映射关系确定预设移相角度对应相位补偿角度。例如,在预设角度为20°的情况下,相位补偿角度可以是5°,在预设角度为30°的情况下,相位补偿角度可以是6°。
方式2:根据实时获取的多相移相器输出的射频信号的移相角度与预设移相角度之间的差值,确定相位补偿角度。例如,在获取的多相移相器输出的射频信号的移相角度与预设移相角度之间的差值为3°的情况下,确定相位补偿角度为3°。
本申请实施例中,差分加法器中的调整单元可以确定第一正交信号的极性和幅度,得到第二正交信号;差分加法器中的相位补偿单元可以对第二正交信号进行相位补偿,得到第三正交信号;差分加法器中的加法器可以对第三正交信号进行加法运算,得到第一等相移信号,得到的第一等相移信号的相移角度与预设移相角度之间的角度差较小。
本申请实施例提供了再一种多相位移相器,如图4所示,该多相位移相器可以包括:
正交信号发生器401、正交通路选择单元402、VGA 403、相位补偿单元404、加法器405、控制器406和放大电路407;
所述正交信号发生器401的输出端与所述正交通路选择单元402的第一输入端连接,所述正交信号发生器401用于产生第一正交信号;
所述控制器406的输出端与所述正交通路选择单元402的第二输入端连接,所述控制器406用于基于所述预设移相角度生成分别用于控制所述第一正交信号的极性和幅值的第一子控制信号和第二子控制信号和用于控制相位补偿的补偿角度的第二控制信号;
所述正交通路选择单元402的输出与所述VGA 403连接,所述正交通路选择单元402用于基于所述第一子控制信号选择所述第一正交信号的极性,得到预设极性的第四正交信号;
所述VGA 403的输出端与所述相位补偿单元404的输入端连接,所述VGA 403用于基于所述第二子控制信号对所述第四正交信号进行幅值调整,得到所述第二正交信号;
所述相位补偿单元404的输出端与所述加法器405的输入端连接,所述相位补偿单元404用于基于所述第二控制信号对所述第二正交信号进行相位补偿,得到第三正交信号;
所述加法器405的输出端与所述放大电路407的输入端连接,所述加法器405用于对所述第三正交信号进行加法运算,得到所述第一等相移信号;
所述放大电路407,用于对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号。
在一种可能的实施方式中,第一控制子信号可以是控制第一正交信号的极性的开关信号;第二控制子信号可以是控制第一正交信号的幅值的开关信号。开关信号可以为+5V的电压信号或零电压信号,用于驱动或关断调整单元中的开关管。
本申请实施例中,调整单元的正交通路选择单元可以响应第一子控制信号选择第一正交信号的极性,得到预设极性的第四正交信号;VGA可以响应于第二子控制信号对第四正交信号进行幅值调整,得到第二正交信号。
本申请实施例还提供了一种多相位移相器,如图5所示,该多相位移相器可以包括:
正交信号发生器501、调整单元502、第一相位补偿子单元503、第二相位补偿子单元504、加法器505、控制器506和放大电路507;
所述正交信号发生器501的输出端与所述调整单元502的第一输入端连接,所述正交信号发生器501用于产生第一正交信号;
所述控制器506的输出端与所述调整单元502的第二输入端连接,所述控制器506用于基于预设移相角度生成用于控制所述第一正交信号的极性和幅度的第一控制信号、用于控制所述第一相位补偿子单元503的第一子控制信号和用于控制所述第二相位补偿子单元的504的第二子控制信号;
所述调整单元502的第一输出端与所述第一相位补偿单元503的输入端连接,所述调整单元502的第二输出端与所述第二相位补偿单元504的输入端连接,所述调整单元502用于基于所述第一控制信号选择所述第一正交信号的极性并调整所述第一正交信号的幅度,得到预设极性和预设幅度的I路子信号和Q路子信号;
所述第一相位补偿子单元503的输出端与所述加法器505的第一输入端连接,所述第一相位补偿子单元503用于基于所述第一子控制信号对所述I路子信号进行相位补偿,得到所述第三子信号;
所述第二相位补偿子单元504的输出端与所述加法器504的第二输入端连接,所述第二相位补偿子单元504用于基于所述第二子控制信号对所述Q路子信号进行相位补偿,得到所述第四子信号;
所述加法器505的输出端与所述放大电路507的输入端连接,所述加法器504用于对所述第三正交信号进行加法运算,得到所述第一等相移信号;
所述放大电路507,用于对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号。
可以理解的是,I路子信号和Q路子信号为同向正交信号;I路子信号和Q路子信号相当于复信号分解成的实部和虚部信号。
在一种可能的实施方式中,第一相位补偿单元和第二相位补偿单元的组成结构可以相同。
可以理解的是,所述第二正交信号包括I路的第一子信号和Q路的第二子信号;所述相位补偿单元包括用于对所述第一子信号进行相位补偿的第一相位补偿子单元和用于对所述第二子信号进行相位补偿的第二相位补偿子单元,所述第二控制信号包括用于控制所述第一相位补偿子单元的第一子控制信号和用于控制所述第二相位补偿子单元的第二子控制信号;所述第三正交信号包括对所述第一子信号经相位补偿后得到的第三子信号和对所述第二子信号经相位补偿后得到的第四子信号。
本申请实施例中,通过第一相位补偿单元对第二正交信号的第一子信号进行相位补偿;第二相位补偿单元对第二正交信号的第二子信号进行相位补偿,可以实现对差分信号的对称补偿,相位补偿效果较好。
在一种实施方式中,所述第一相位补偿子单元或所述第二相位补偿子单元包括以下至少一项器件:电感和电容。
可以理解的是,电容上的电压不能突变,电容上的电流相位提前电压相位90°;电感上的电流不能突变,电感上的电压相位提前电流相位90°。基于此,为了实现相位补偿,可以通过电感和电容的串并联组合而构成第一相位补偿子单元或第二相位补偿子单元。
在一种实施方式中,在第一相位补偿子单元或所述第二相位补偿子单元中的每一器件均为固定电抗值的情况下,所述相位补偿单元还包括至少一个控制开关。
可以理解的是,为了实现自动对针对不同预设移相角度的移相,需要针对不同的预设移相角度进行不同的移相角度的补偿,因此,需要自动控制相位补偿单元中的电容和电感的数量。基于此,可以对包含电容或电感的支路设置控制开关,通过控制控制开关的开通和关断开调整相位补偿电路中电容和电感的数量,进而调整相位补偿电路的补偿角度。
在上述实施例的基础上,本申请实施例提供了一种多相位移相方法,如图6所示,所述方法包括:
步骤S601:正交信号发生器产生第一正交信号;
步骤S602:控制器基于预设移相角度生成控制所述差分加法器的控制信号;
步骤S603:差分加法器基于所述控制信号对所述第一正交信号进行矢量合成和相位补偿,得到第一等相移信号;
其中,所述第一等相移信号为水平I路和垂直Q路的移相角度相同的信号;
步骤S604:放大电路对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号。
本申请实施例还提供了一种多相位移相方法,如图7所示,所述方法包括以下步骤:
步骤S701:获取预设移相角度;
在一种实施方式中,获取预设移相角度的方式可以是接收人为的移相角度输入操作,响应移相角度输入操作获取预设移相角度。
在另一种实施方式中,获取预设移相角度的方式可以是通过有线或无线通信方式接收外部输入的移相角度数据。
步骤S702:确定所述预设移相角度对应的控制信号;
可以理解的是,预设移相角度和控制信号是存在对应关系的,不同的预设移相角度对应不同的控制信号。
在一种可能的实施方式中,确定预设移相角度对应的控制信号,可以是基于移相角度与控制信号的对应关系,确定预设移相角度对应的控制信号。
步骤S703:基于所述控制信号控制所述多相位移相器中的差分加法器进行相位补偿,使得所述差分加法器输出水平I路和垂直Q路的移相角度相同的射频信号。
本申请实施例中,通过预设移相角度对应的控制信号对多相位移相器中的差分加法器进行相位补偿,使得差分加法器输出等相移的射频信号,等相移的射频信号的相移与预设移相角度更加接近,即,移相精度更高。
本申请实施例提供了另一种多相位移相方法,所述方法包括以下步骤:
步骤80:获取预设移相角度;
步骤81:实时获取所述多相位移相器输出的移相角度与所述预设移相角度的差值;
步骤82:基于所述差值确定所述预设移相角度对应的控制信号;
可以理解的是,多相位移相器输出的移相角度在没有进行相位补偿的情况下,与预设移相角度之间存在一定的误差,因此,可以将实时获取的多相位移相器输出的移相角度与预设移相角度的差值作为补偿角度,进而可以确定补偿角度对应的控制信号。
步骤83:基于所述控制信号控制所述多相位移相器中的差分加法器进行相位补偿,使得所述差分加法器输出水平I路和垂直Q路的移相角度相同的射频信号。
本申请实施例中,根据实时获取的多相位移相器输出的移相角度与预设移相角度的差值所确定的控制信号,对多相位移相器中的差分加法器进行相位补偿,使得差分加法器输出等相移的射频信号,等相移的射频信号的相移与预设移相角度更加接近,即,移相精度更高。
本申请实施例提供了又一种多相位移相方法,所述方法包括以下步骤:
步骤91:获取预设移相角度;
步骤92:获取移相角度与补偿角度的映射表;
可以理解的是,移相角度与补偿角度的映射表可以是根据实现或经验所得到的。
在一种实施方式中,获取移相角度与补偿角度的映射表,可以是从预先存储的数据库中读取移相角度与补偿角度的映射表。
步骤93:基于所述映射表确定所述预设移相角度对应的补偿角度;
在一种实施方式中,基于所述映射表确定所述预设移相角度对应的补偿角度,可以是在映射表中查找预设移相角度对应的补偿角度。
步骤94:将所述补偿角度对应的控制信号确定为所述预设移相角度对应的控制信号;
步骤95:基于所述控制信号控制所述多相位移相器中的差分加法器进行相位补偿,使得所述差分加法器输出I路和Q路的移相角度相同的射频信号。
本申请实施例中,通过移相角度与补偿角度的映射表,确定预设移相角度对应的补偿角度,基于补偿角度对应的控制信号控制所述多相位移相器中的差分加法器进行相位补偿,使得差分加法器输出等相移的射频信号,等相移的射频信号的相移与预设移相角度更加接近,即,移相精度更高。
图8a为本申请实施例提供的一种相位补偿单元的组成原理图,如图8a所示,相位补偿单元可以为可调匹配网络801,可调匹配网络801经过合理的设计,使得可以通过调谐可调匹配网络801,使得Zin都能被调到与可调匹配网络801的负载阻抗Zload匹配的阻抗点,而且不需要增加额外的匹配网络元件。
图8b为本申请实施例提供的一种相位补偿单元的组成结构示意图,如图8b所示,Z1跨接在相位补偿单元的输入端与接地端之间;Z2的一端连接在相位补偿单元的输入端上,Z2的另一端连接在Z3的一端上,Z3的另一端连接在接地端上;Z2和Z3的公共节点为相位补偿单元的输出端。
图8c为本申请实施例提供的另一种相位补偿单元的组成结构示意图,如图8c所示,Z3和Z4串联形成的串联支路跨接在相位补偿单元的输入端与接地端之间,Z3和Z4的公共节点作为相位补偿单元的输出端。
图8d为本申请实施例提供的再一种相位补偿单元的组成结构示意图,如图8d所示,Z5和Z6串联形成的串联支路跨接在相位补偿单元的输入端与输出端之间,Z7的第一端连接在接地端,Z7的另一端连接在Z5和Z6的公共节点上。
这里,Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6和Z7可以为电感、电容、电阻及传输线,可以为固定电抗值,也可以为可电抗值,其中至少有一个是可变电抗值。其中,可变电抗的实现可以用但不局限于电调变容管、可变电容阵列、开关电感或电阻阵列。
图8e为本申请实施例提供的一种相位补偿单元电路图,如图8e所示,第三电感L3、第十二电容C12至第十七电容C17、第一开关K1至第二十四开关K24,其中,C12、K1至K4串联形成第一串联支路;C13、K5至K8串联形成第二串联支路;C14、K9至K12串联形成第三串联支路;C15、K13至K16串联形成第四串联支路;C16、K17至K20串联形成第五串联支路;C17、K21至K24串联形成第六串联支路;第一至第三串联支路并联形成的第一并联支路跨接在相位补偿单元的输入端与接地端之间;L3跨接在相位补偿单元的输入端与输出端之间;第四至第六串联支路并联形成的第二并联支路跨接在相位补偿单元的输出端与接地端之间。可以看出,通过开关的闭合和断开的切换,可使得接入匹配网络的电容值发生改变,从而改变匹配网络的阻抗,达到可调匹配的功能。
图9为本申请实施例提供的源移相器的组成电路图,如图9所示,有源滤波器包括依次连接的级间匹配网络(Inter stage Matching Network,IMN)901、PPF 902、模拟加法器903、变压器TF3 904、第十八电容C18、放大器905、第十九电容C19、变压器TF4 906和第二十电容C20,其中,等幅值差分射频信号输入IMN 901的输入端,IMN 901对输入的等幅值差分射频信号进行网络匹配,并将网络匹配后的等幅值差分射频信号输入PPF 902,通过PPF902生成四个幅度相同且相位间距90°的正交信号(两个正输出端I+、Q+和两个负输出端I-、Q-),并将四个幅度相同且相位间距90度的正交信号输入模拟加法器903,模拟加法器903响应来自外部的控制信号对四个幅度相同且相位间距90°的正交信号进行矢量合成和相位补偿,输出相位补偿后的等相移的射频信号给TF3 904,经TF3 904进行隔离和第一次功率变换,输出第一功率信号给放大器905;经放大器905进行第二次功率变换,输出第二功率信号给TF4 906,TF4 906对第二功率信号进行隔离和第三次功率变换,输出变换后的等相移射频信号。
同时,C18跨接在经放大器905的两个输入端之间,用于去除电磁干扰干扰;C19和C20分别跨接在TF4 906的两个输入端和两个输出端之间,用于去除TF4 906产生的电磁干扰。
这里,IMN 901包括第四电感L4和第五电感L5,L4和L5分别串联在PPF 902的第一输入端和第二输入端;PPF 902为两阶RC滤波器;模拟加法器903包括依次连接的正交通路选择单元9031、可变增益放大器(Variable Gain Amplifier,VGA)9032、相位补偿单元9033和加法器9034。
可以理解的是,两阶RC滤波器包括八个电阻R9至R16和八个电容C21至C28,其中,R9和R10串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第一输入端和第一输出端(1+)之间;R11和R12串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第一输入端和第二输出端(Q+)之间;R13和R14串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第二输入端和第三输出端之间(1-)之间;R15和R16串联形成的串联支路连接在两阶RC滤波器的第二输入端和第四输出端之间(Q-)之间;C21跨接在R11的两端,C21的正极连接在第一输入端上;C22的负极连接在第二输出端上,C22的正极连接在R9与R10的公共节点上;C23的正极连接在第一输入端上,C23的负极连接在R13和R14的公共节点上;C24的负极连接在第三输出端上,C24的正极连接在R11和R12的公共节点上;C25跨接在R15的两端,C25的正极连接在第二输入端上;C26的负极连接在第四输出端上,C26的正极连接在R14与R14的公共节点上;C27的正极连接在第二输入端上,C27的负极连接在R9和R10的公共节点上;C28的负极连接在第一输出端上,C28的正极连接在R15和R16的公共节点上。
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处,其相同或相似之处可以互相参考,为了简洁,本文不再赘述。
本申请所提供的各方法实施例中所揭露的方法,在不冲突的情况下可以任意组合,得到新的方法实施例。
本申请所提供的各产品实施例中所揭露的特征,在不冲突的情况下可以任意组合,得到新的产品实施例。
本申请所提供的各方法或移相器实施例中所揭露的特征,在不冲突的情况下可以任意组合,得到新的方法实施例或设备实施例。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的实施方式,上述的实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本申请的保护之内。
Claims (5)
1.一种多相位移相器,其特征在于,包括:正交信号发生器、差分加法器,控制器和放大电路;所述差分加法器包括调整单元、相位补偿单元和加法器;
所述正交信号发生器的输出端与所述调整单元的第一输入端连接,所述正交信号发生器用于产生第一正交信号;
所述控制器的输出端与所述调整单元的第二输入端连接,所述控制器用于基于预设移相角度生成第一控制信号和第二控制信号;所述第一控制信号用于控制所述第一正交信号的极性和幅度;所述第二控制信号用于控制相位补偿的补偿角度;
所述调整单元的输出端与所述相位补偿单元的输入端连接,所述调整单元用于基于所述第一控制信号选择所述第一正交信号的极性并调整所述第一正交信号的幅度,得到预设极性和预设幅度的第二正交信号;
所述相位补偿单元的输出端与所述加法器的输入端连接,所述相位补偿单元用于基于所述第二控制信号对所述第二正交信号进行相位补偿,得到第三正交信号;
所述加法器的输出端与所述放大电路的输入端连接,所述加法器用于对所述第三正交信号进行加法运算,得到第一等相移信号;
所述放大电路,用于对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号;
其中,所述第一控制信号包括分别用于控制所述第一正交信号的极性和幅值的第一子控制信号和第二子控制信号,所述调整单元包括:
正交通路选择单元,用于基于所述第一子控制信号选择所述第一正交信号的极性,得到预设极性的第四正交信号;
可变增益放大器VGA,用于基于所述第二子控制信号对所述第四正交信号进行幅值调整,得到所述第二正交信号。
2.根据权利要求1所述的多相位移相器,其特征在于,所述第二正交信号包括I路子信号和Q路子信号;
对应地,所述相位补偿单元包括第一相位补偿子单元和第二相位补偿子单元;
所述第二控制信号包括用于控制所述第一相位补偿子单元的第一子控制信号和用于控制所述第二相位补偿子单元的第二子控制信号;
所述第三正交信号包括第三子信号和第四子信号;
所述第一相位补偿子单元,用于基于所述第一子控制信号对所述I路子信号进行相位补偿,得到所述第三子信号;
所述第二相位补偿子单元,用于基于所述第二子控制信号对所述Q路子信号进行相位补偿,得到所述第四子信号。
3.根据权利要求2所述的多相位移相器,其特征在于,所述第一相位补偿子单元或所述第二相位补偿子单元包括以下至少一项器件:电感和电容;
在第一相位补偿子单元或所述第二相位补偿子单元中的每一器件均为固定电抗值的情况下,所述相位补偿单元还包括至少一个控制开关。
4.根据权利要求1至3任一项所述的多相位移相器,其特征在于,所述放大电路包括:第一变压器、放大器和第二变压器;
所述第一变压器,用于对所述第一等相移信号进行隔离和第一次功率变换,得到第一功率信号;
所述放大器,用于对所述第一功率信号进行第二次功率变换,得到第二功率信号;
所述第二变压器,用于所述第二功率信号进行隔离和第三次功率变换,得到所述第二等相移信号。
5.一种多相位移相方法,其特征在于,包括:
正交信号发生器产生第一正交信号;
控制器用于基于预设移相角度生成第一控制信号和第二控制信号;所述第一控制信号用于控制所述第一正交信号的极性和幅度;所述第二控制信号用于控制相位补偿的补偿角度;
调整单元基于所述第一控制信号选择所述第一正交信号的极性并调整所述第一正交信号的幅度,得到预设极性和预设幅度的第二正交信号;
相位补偿单元基于所述第二控制信号对所述第二正交信号进行相位补偿,得到第三正交信号;
加法器对所述第三正交信号进行加法运算,得到第一等相移信号;
放大电路对所述第一等相移信号进行功率放大,得到第二等相移信号;
其中,所述第一控制信号包括分别用于控制所述第一正交信号的极性和幅值的第一子控制信号和第二子控制信号,所述调整单元基于所述第一控制信号选择所述第一正交信号的极性并调整所述第一正交信号的幅度,得到预设极性和预设幅度的第二正交信号,包括:
正交通路选择单元基于所述第一子控制信号选择所述第一正交信号的极性,得到预设极性的第四正交信号;
可变增益放大器VGA基于所述第二子控制信号对所述第四正交信号进行幅值调整,得到所述第二正交信号。
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