CN113572454B - 一种多相位移相器和多相位移相方法 - Google Patents

一种多相位移相器和多相位移相方法 Download PDF

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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，多相位移相器包括：正交信号发生器、差分加法器，控制器和放大电路；控制器的输出端分别与正交信号发生器的输入端、差分加法器的第一输入端连接，控制器用于基于输入射频信号的频率生成第一控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；正交信号发生器的输出端与差分加法器的第二输入端连接，正交信号发生器用于基于第一控制信号产生对应频率的正交信号；差分加法器的输出端与放大电路的输入端连接，差分加法器用于基于第二控制信号对正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；放大电路，用于对第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。

Description

一种多相位移相器和多相位移相方法
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
相关技术中，由于移相器中的正交信号产生器带宽不够宽，不能在宽的带宽下产生正交信号，从而限制了整个移相器的带宽。
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，控制器和放大电路；
所述控制器的输出端分别与所述正交信号发生器的第一输入端、所述差分加法器的第一输入端连接，所述控制器用于基于输入射频信号的频率生成第一控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第一控制信号用于控制所述正交信号发生器；所述第二控制信号用于控制所述差分加法器；
所述正交信号发生器的输出端与所述差分加法器的第二输入端连接，所述正交信号发生器用于基于所述第一控制信号产生对应频率的正交信号；
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第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
所述放大电路，用于对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
在一种实施方式中，所述正交信号发生器包括第一级移相电路和第二级移相电路；
所述第一控制信号包括用于控制所述第一级移相电路的第一类子控制信号和用于控制所述第二级移相电路的第二类子控制信号；
所述第一级移相电路的输出端与所述第二级移相电路的输入端连接，所述第一级移相电路用于响应于所述第一类子控制信号调整其自身的电路阻抗，生成第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号调整其自身的电路阻抗，输出对应频率的所述正交信号。
在一种实施方式中，阻抗调整后的所述第二级移相电路，用于将输入的所述第一移相角度的差分信号移相第二移相角度，输出所述对应频率的所述正交信号；所述第二移相角度和所述第一移相角度之和等于90度。
在一种实施方式中，所述第一级移相电路包括第一电阻子电路和第一电容子电路；所述第二级移相电路包括第二电阻子电路和第二电容子电路；
对应地，所述第一类子控制信号，用于控制所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积；所述第二类子控制信号，用于控制所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积；
所述第一级移相电路，用于响应于所述第一类子控制信号使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号；其中，
所述第一延时常数和所述第二延时常数均是根据所述输入射频信号的频率确定的。
在一种实施方式中，所述第一级移相电路，用于响应于所述第一类子控制信号调整所述第一电容子电路的等效容值或所述第一电阻子电路的等效阻值，使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号，调整第二电容子电路的等效容值或所述第二电阻子电路的等效阻值，使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号。
在一种实施方式中，所述第一电阻子电路或所述第一电容子电路包括第一阻抗调节电路；所述第二电阻子电路或所述第二电容子电路包括第二阻抗调节电路；
对应地，所述第一类子控制信号，用于控制所述第一阻抗调节电路接通或断开；所述第二类子控制信号，用于控制所述第二阻抗调节电路接通或断开；
所述第一级移相电路，用于响应于所述第一类子控制信号接通或断开所述第一阻抗调节电路，改变所述第一电容子电路的等效容值或所述第一电阻子电路的等效阻值，使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号接通或断开所述第二阻抗调节电路，改变所述第二电容子电路的等效容值或所述第二电阻子电路的等效阻值，使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号。
第二方面，本申请实施例提供了一种多相位移相方法，应用于上述所述的多相位移相器，所述方法包括：
控制器基于输入射频信号的频率生成第一控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第一控制信号用于控制正交信号发生器；所述第二控制信号用于控制差分加法器；
所述正交信号发生器基于所述第一控制信号产生对应频率的正交信号；
所述差分加法器基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
所述放大电路对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
在一种实施方式中，所述正交信号发生器包括第一级移相电路和第二级移相电路；
所述第一控制信号包括用于控制所述第一级移相电路的第一类子控制信号和用于控制所述第二级移相电路的第二类子控制信号；
所述正交信号发生器基于所述第一控制信号产生对应频率的正交信号，包括：
所述第一级移相电路响应于所述第一类子控制信号调整其自身的电路阻抗，生成第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路响应于所述第二类子控制信号调整其自身的电路阻抗，输出对应频率的所述正交信号。
第三方面，本申请实施例提供了另一种多相位移相方法，应用于上述所述的多相位移相器中的控制器，所述方法包括：
实时获取输入射频信号的频率；
基于所述输入射频信号的频率生成第一控制信号；所述第一控制信号用于控制正交信号发生器；
获取预设移相角度；
基于预设移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制放大电路；
基于所述第一控制信号控制所述正交信号发生器，使得所述正交信号发生器产生对应频率的正交信号；
基于所述第二控制信号控制差分加法器对所述正交信号进行矢量合成，使得所述差分加法器输出第一同相正交信号。
在一种实施方式中，所述正交信号发生器包括第一级移相电路和第二级移相电路；
所述第一控制信号包括用于控制所述第一级移相电路的第一类子控制信号和用于控制所述第二级移相电路的第二类子控制信号；所述基于所述输入射频信号的频率生成第一控制信号，包括：
将所述输入射频信号的频率与所述第一级移相电路的移相角度的乘积确定为第一乘积；
基于所述第一乘积确定所述第一级移相电路的第一延时常数；
基于所述第一延时常数生成所述第一类子控制信号；
将所述输入射频信号的频率与所述第二级移相电路的移相角度的乘积确定为第二乘积；
基于所述第二乘积确定所述第二级移相电路的第二延时常数；
基于所述第二延时常数生成所述第二类子控制信号。
在本申请实施例中，由于移相器的控制器是基于输入射频信号的频率生成的第一控制信号，因此，控制器会针对输入射频信号的不同频率生成不同的第一控制信号，使得正交信号发生器能够基于不同的第一控制信号产生对应频率的正交信号；而不是针对输入射频信号的不同频率生成相同的第一控制信号，如此，使得正交信号发生器的带宽增加，从而增加了整个移相器的带宽。
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另一种多相位移相方法的实现流程示意图；
图8为本申请实施例提供的再一种多相位移相方法的实现流程示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种多相位移相方法的实现流程示意图；
图10为本申请实施例提供的有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跨结在经放大器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。
相关技术中，由于多相位移相器的差分加法器对不同移相相位的增益不同，在后级通过放大电路进行功率放大时，需要控制放大电路的增益。放大电路在不同增益下的插入相位（在指定的频率上，通过放大器的相对相位移）随着放大电路增益的变化而变化，会显著影响移相精度。
基于上述技问题，本申请实施例提供了一种多相位移相器，如图2所示，所述多相位移相器包括：正交信号发生器201、差分加法器202，控制器203和放大电路204；
所述控制器203的输出端分别与所述正交信号发生器201的输入端、所述差分加法器202的第一输入端连接，所述控制器203用于基于输入射频信号的频率生成第一控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第一控制信号用于控制所述正交信号发生器201；所述第二控制信号用于控制所述差分加法器202；
所述正交信号发生器201的输出端与所述差分加法器202的第二输入端连接，所述正交信号发生器201用于基于所述第一控制信号产生对应频率的正交信号；
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用于基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
所述放大电路204，用于对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
在一些可能的实施方式中，正交信号发生器201产生的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的第一控制信号和控制放大电路204的第二控制信号。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°。
可以理解的是，正交信号发生器201和差分加法器202可以均包括开关管。对应地，第一控制信号和第二控制信号可以均是用于开通或关断开关管的开关信号。例如，第一控制信号和第二控制信号可以是均是+12V（伏）的电压控制信号或0V的电压控制信号。
申请实施例中，由于移相器的控制器是基于输入射频信号的频率生成的第一控制信号，因此，控制器会针对输入射频信号的不同频率生成不同的第一控制信号，使得正交信号发生器能够基于不同的第一控制信号产生对应频率的正交信号；而不是针对输入射频信号的不同频率生成相同的第一控制信号，如此，使得正交信号发生器的带宽增加，从而增加了整个移相器的带宽。
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：第一级移相电路301、第二级移相电路302、差分加法器303，控制器304和放大电路305；
所述控制器304的输出端分别与所述第一级移相电路301的输入端、第二级移相电路302的第一输入端、所述差分加法器303的第一输入端连接，所述控制器304用于基于输入射频信号的频率生成用于控制所述第一级移相电路301的第一类子控制信号和用于控制所述第二级移相电路302的第二类子控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制所述差分加法器303；
所述第一级移相电路301的输出端与所述第二级移相电路302的第二输入端连接，所述第一级移相电路301用于响应于所述第一类子控制信号调整其自身的电路阻抗，生成第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路302的输出端与所述差分加法器303连接，用于响应于所述第二类子控制信号调整其自身的电路阻抗，输出对应频率的所述正交信号
所述差分加法器303的输出端与所述放大电路305的输入端连接，所述差分加法器303用于基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
所述放大电路305，用于对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
可以理解的是，正交信号发生器一般选用至少两级的移相电路来实现。其中，每一级的移相电路的移相角度小于90°（度），各级的移相角度角度之和为90°。
在一种可能的实施方式中，第一类子控制信号可以是根据输入射频信号的频率和第一级移相电路的移相角度共同确定生成的开关信号，用于通过控制第一级移相电路中的开关管开通或关断来调整其自身的电路阻抗，使得第一级移相电路在不同频率的输入射频信号下也输出相同的延迟相位（移相角度），即，生成角度不变的第一移相角度的差分信号。第一级移相电路的移相角度计算参见公式（1）：
θ1=1/（f * R1*C1） （1）；
其中，θ1表示第一级移相电路的移相角度，f表示输入射频信号的频率，R1*C1表示第一级移相电路的延时常数；R1表示第一级移相电路中跨接在第一级移相电路的输入端与对应的输出端之间的等效电阻；C1表示第一级移相电路中跨接在第一级移相电路的输入端与相邻输出端之间的等效电容。
通过公式（1）可以看出，在θ1不变的情况下，需要根据f的变化调整R1*C1而改变。
可以理解的是，第一级移相电路或第二级移相电路的电路阻抗可以是R1或R2。
在一种可能的实施方式中，第二类子控制信号可以是根据输入射频信号的频率和第二级移相电路的移相角度共同确定生成的开关信号，用于通过控制第二级移相电路中的开关管开通或关断来调整其自身的电路阻抗，使得第二级移相电路在不同频率的输入射频信号下也输出相同的延迟相位，即，生成角度不变的正交信号。
第二级移相电路的移相角度计算参见公式（2）：
θ2=1/（f * R2*C2） （2）；
其中，θ2表示第二级移相电路的移相角度，f表示输入射频信号的频率，R2*C2表示第二级移相电路的延时常数；R2表示第二级移相电路中跨接在第二级移相电路的输入端与对应的输出端之间的等效电阻；C2表示第二级移相电路中跨接在第二级移相电路的输入端与相邻输出端之间的等效电容。
通过公式（2）可以看出，在θ2不变的情况下，需要根据f的变化调整R2*C2改变。
在一种可能的实施方式中，阻抗调整后的所述第二级移相电路可以用于将输入的所述第一移相角度的差分信号移相第二移相角度，输出所述对应频率的所述正交信号；所述第二移相角度和所述第一移相角度之和等于90度。
本申请实施例中，正交信号发生器的第一级移相电路响应于所述第一类子控制信号调整其自身的电路阻抗，生成第一移相角度的差分信号；第二级移相电路响应于所述第二类子控制信号调整其自身的电路阻抗，输出对应频率的所述正交信号。如此，通过两级移相电路获取正交信号有利于移相器的带宽增加。
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，如图4所示，所述多相位移相器包括：第一级移相电路401、第二级移相电路402、差分加法器403，控制器404和放大电路405；所述第一级移相电路401包括第一电阻子电路4011和第一电容子电路4012；所述第二级移相电路402包括第二电阻子电路4021和第二电容子电路4022；
所述控制器404的输出端分别与所述第一级移相电路401的输入端、第二级移相电路402的第一输入端、所述差分加法器403的第一输入端连接，所述控制器404用于基于输入射频信号的频率生成用于控制所述第一电容子电路4012的等效容值和所述第一电阻子电路4011的等效阻值的乘积的第一类子控制信号和用于控制所述第二电容子电路4022的等效容值和所述第二电阻子电路4021的等效阻值的乘积的第二类子控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制所述差分加法器403；
所述第一级移相电路401的输出端与所述第二级移相电路402的第二输入端连接，所述第一级移相电路401用于响应于所述第一类子控制信号使得所述第一电容子电路4012的等效容值和所述第一电阻子电路4011的等效阻值的乘积为第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路402的输出端与所述差分加法器403连接，用于响应于所述第二类子控制信号使得所述第二电容子电路4022的等效容值和所述第二电阻子电路4021的等效阻值的乘积为第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号；其中，所述第一延时常数和所述第二延时常数均是根据所述输入射频信号的频率确定的；
所述差分加法器403的输出端与所述放大电路405的输入端连接，所述差分加法器403用于基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
所述放大电路405，用于对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
这里，第一电阻子电路表示包括第一电阻和用于进行阻抗调节的其它电路；第一电容子电路表示包括第一电容和用于进行容值调节的其它电路；第二电阻子电路表示包括第二电阻和用于进行阻抗调节的其它电路；第二电容子电路表示包括第二电容和用于进行容值调节的其它电路。
可以理解的是，第一电阻子电路的等效阻值和第一电容子电路的等效容值可以分别是公式（1）中的R1和C1；第二电阻子电路的等效阻值和第二电容子电路的等效容值可以分别是公式（2）中的R2和C2。
在一些可能的实施方式中，第一电容子电路4012的等效容值和所述第一电阻子电路4011的等效阻值的乘积为公式（1）中的第一级移相电路的延时常数R1*C1；第二电容子电路4022的等效容值和所述第二电阻子电路4021的等效阻值的乘积可以为公式（2）中的第二级移相电路的延时常数R2*C2。
可以理解的是，在第一级移相电路的移相角度不变的情况下，第一电容子电路4012的等效容值和所述第一电阻子电路4011的等效阻值的乘积与第一级移相电路的移相角度成反比；在第二级移相电路的移相角度不变的情况下，第二电容子电路4022的等效容值和所述第二电阻子电路4021的等效阻值的乘积与第二级移相电路的移相角度成反比。
可以理解的是，第一延时常数表示公式（1）中，在第一级移相电路的移相角度不变的情况下，输入射频信号的频率对应的R1与C1的乘积；第二延时常数表示公式（2）中，在第二级移相电路的移相角度不变的情况下，输入射频信号的频率对应的R2与C2的乘积。
本申请实施例中，基于根据输入射频信号的频率生成的第一类子控制信号将第一级移相电路中的第一电容子电路的等效容值和第一电阻子电路的等效阻值的乘积调整为第一延时常数，基于根据输入射频信号的频率生成的第二类子控制信号将第二级移相电路中的第二电容子电路的等效容值和第二电阻子电路的等效阻值的乘积调整为第二延时常数，使得正交信号发生器生成对应频率的正交信号，满足带宽需求。
在一种可能的实施方式中，所述第一级移相电路，用于响应于所述第一类子控制信号调整所述第一电容子电路的等效容值或所述第一电阻子电路的等效阻值，使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号，调整第二电容子电路的等效容值或所述第二电阻子电路的等效阻值，使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号。
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，如图5所示，所述多相位移相器包括：第一级移相电路501、第二级移相电路502、差分加法器503，控制器504和放大电路505；所述第一级移相电路501包括第一电阻子电路5011和第一电容子电路5012；第一电阻子电路5011或第一电容子电路5012包括第一阻抗调节电路5013；所述第二级移相电路502包括第二电阻子电路5021和第二电容子电路5022；所述第二电阻子电路5021或第二电容子电路5022包括第二阻抗调节电路5023；
所述控制器504的输出端分别与所述第一级移相电路501的输入端、第二级移相电路502的第一输入端、所述差分加法器503的第一输入端连接，所述控制器504用于基于输入射频信号的频率生成用于控制第一阻抗调节电路接通或断开的第一类子控制信号和用于控制所述第二阻抗调节电路接通或断开的第二类子控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制所述差分加法器503；
所述第一级移相电路501的输出端与所述第二级移相电路502的第二输入端连接，所述第一级移相电路501用于响应于所述第一类子控制信号接通或断开所述第一阻抗调节电路5013，改变所述第一电容子电路5012的等效容值或所述第一电阻子电路5011的等效阻值，使得所述第一电容子电路5012的等效容值和所述第一电阻子电路5011的等效阻值的乘积为所述第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路502的输出端与所述差分加法器503连接，用于响应于所述第二类子控制信号接通或断开所述第二阻抗调节电路5023，改变所述第二电容子电路5022的等效容值或所述第二电阻子电路5021的等效阻值，使得所述第二电容子电路5022的等效容值和所述第二电阻子电路5021等效阻值的乘积为所述第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号；其中，所述第一延时常数和所述第二延时常数均是根据所述输入射频信号的频率确定的；
所述差分加法器503的输出端与所述放大电路505的输入端连接，所述差分加法器503用于基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
所述放大电路505，用于对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
可以理解的是，第一阻抗调节电路5013和第二阻抗调节电路5023均可以包括调节电阻或调节电容。在一种实施方式中，第一阻抗调节电路5013和第二阻抗调节电路5023可以是与第一电阻子电路5011中的第一电阻或第二电阻子电路5021中的第二电阻并联连接的包括调节电阻的电路；例如，第一阻抗调节电路5013和第二阻抗调节电路可5023以均是至少两个调节电阻并联形成的并联电路，或单个与第一电阻或第二电阻并联的调节电阻；在另一种实施方式中，第一阻抗调节电路5013和第二阻抗调节电路5023可以是与第一电容子电路5012中的第一电容或第二电容子电路5022中的第二电容并联连接的包括调节电容的电路。例如，第一阻抗调节电路5013和第二阻抗调节电路5023可以均是至少两个调节电容并联形成的并联电路，或单个与第一电容或第二电容并联的调整电容。
在一种实施方式中，第一阻抗调节电路5013和第二阻抗调节电路5023可以均包括与调节电阻或调节电容串联的开关管。
这里，开关管表示可以用于开关作用的半导体器件。例如，开关管可以是三极管，也可以是金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSET）。
本申请实施例中，第一级移相电路响应于所述第一类子控制信号接通或断开所述第一阻抗调节电路，改变所述第一电容子电路的等效容值或所述第一电阻子电路的等效阻值，使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号，第二级移相电路响应于所述第二类子控制信号接通或断开所述第二阻抗调节电路，改变所述第二电容子电路的等效容值或所述第二电阻子电路的等效阻值，使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号。从而使得正交信号发生器中的第一级移相电路和第二级移相电路的移相角度在不同频率下是不变的，可以拓宽正交信号发生器的工作带宽。
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，可以应用于多相位移相器，如图6所示，所述方法包括：
步骤S601：控制器基于输入射频信号的频率生成第一控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第一控制信号用于控制正交信号发生器；所述第二控制信号用于控制差分加法器；
步骤S602：所述正交信号发生器基于所述第一控制信号产生对应频率的正交信号；
步骤S603：所述差分加法器基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
步骤S604：所述放大电路对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
图7为本申请实施例提供的另一种多相位移相方法的实现流程示意图，如图7所示，所述流程包括：
步骤S701：控制器基于输入射频信号的频率生成第一控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制差分加法器；所述正交信号发生器包括第一级移相电路和第二级移相电路；所述第一控制信号包括用于控制所述第一级移相电路的第一类子控制信号和用于控制所述第二级移相电路的第二类子控制信号；
步骤S702：所述第一级移相电路响应于所述第一类子控制信号调整其自身的电路阻抗，生成第一移相角度的差分信号；
步骤S703：所述第二级移相电路响应于所述第二类子控制信号调整其自身的电路阻抗，输出对应频率的所述正交信号；
步骤S704：所述差分加法器基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
步骤S705：所述放大电路对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
图8为本申请实施例提供的再一种多相位移相方法的实现流程示意图，如图8所示，所述流程包括：
步骤S801：实时获取输入射频信号的频率；
步骤S802：基于所述输入射频信号的频率生成第一控制信号；所述第一控制信号用于控制正交信号发生器；
步骤S803：获取预设移相角度；
步骤S804：基于预设移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制放大电路；
步骤S805：基于所述第一控制信号控制所述正交信号发生器，使得所述正交信号发生器产生对应频率的正交信号；
步骤S806：基于所述第二控制信号控制差分加法器对所述正交信号进行矢量合成，使得所述差分加法器输出第一同相正交信号。
图9为本申请实施例提供的又一种多相位移相方法的实现流程示意图，如图9所示，所述流程应可以应用于多相位移相器中的控制器，所述流程包括：
步骤S901：实时获取输入射频信号的频率；
步骤S902：将所述输入射频信号的频率与所述第一级移相电路的移相角度的乘积确定为第一乘积；
可以理解的是，根据公式（1）可知：
θ1*f=1/R1*C1 （3）；
通过公式（3）可以看出，为了在f变化的情况下保证θ1固定不变，可以首先获得θ1与f的乘积，然后根据θ1与f的乘积确定R1与C1的乘积，进而对应生成第一类子控制信号。
步骤S903：基于所述第一乘积确定所述第一级移相电路的第一延时常数；
步骤S904：基于所述第一延时常数生成所述第一类子控制信号；
步骤S905：将所述输入射频信号的频率与所述第二级移相电路的移相角度的乘积确定为第二乘积；
可以理解的是，根据公式（2）可知：
θ2*f=1/R2*C2 （4）；
通过公式（4）可以看出，为了在f变化的情况下保证θ2固定不变，可以首先获得θ2与f的乘积，然后根据θ2与f的乘积确定R2与C2的乘积，进而对应生成第一类子控制信号。
步骤S906：基于所述第二乘积确定所述第二级移相电路的第二延时常数；
步骤S907：基于所述第二延时常数生成所述第二类子控制信号；
步骤S908：获取预设移相角度；
步骤S909：基于预设移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制放大电路；
步骤S910：基于所述第一类子控制信号控制所述第一级移相电路，使得所述第一级移相电路输出第一移相角度的差分信号；
步骤S911：基于所述第二类子控制信号控制所述第二级移相电路，使得所述第二级移相电路输出对应频率的正交信号；
步骤S912：基于所述第二控制信号控制差分加法器对所述正交信号进行矢量合成，使得所述差分加法器输出第一同相正交信号。
图10为本申请实施例提供的有源移相器的组成电路图，如图10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）1001、PPF 1002、模拟加法器1003、变压器TF3 1004、第十二电容C12、差分放大子电路1005、第十三电容C13、变压器TF4 1006和第十四电容C14，其中，等幅值差分射频信号输入IMN 1001的输入端，IMN1001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 1002，通过PPF 1002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1003，模拟加法器1003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，输出等相移的第一同相正交信号给TF3 1004，经TF3 1004对第一同相正交信号进行隔离后，输出隔离后的第一同相正交信号给差分放大子电路1005；经差分放大子电路1005进行功率放大，输出隔离和功率放大后的第一同相正交信号经TF4 1006进行隔离，输出第二同相正交信号。
同时，C12跨接在差分放大子电路1005的两个输入端之间，用于去除电磁干扰干扰；C13和C14分别跨接在变压器TF4 1006的两个输入端和两个输出端之间，用于去除变压器TF4 1006产生的电磁干扰。
这里，IMN 1001包括第三电感L3和第四电感L4，L3和L4分别串联在PPF 1002的第一输入端和第二输入端；PPF 1002为两阶RC滤波器；模拟加法器1003包括依次连接的正交通路选择单元1003’、可变增益放大器（Variable Gain Amplifier，VGA）1003’’和加法器1003’’’。
可以理解的是，两阶RC滤波器包括八个电阻R9至R16和八个容值可变的电容C15至C22，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；C15跨接在R11的两端，C15的正极连接在第一输入端上；C16的负极连接在第二输出端上，C16的正极连接在R9与R10的公共节点上；C17的正极连接在第一输入端上，C17的负极连接在R13和R14的公共节点上；C18的负极连接在第三输出端上，C18的正极连接在R11和R12的公共节点上；C19跨接在R15的两端，C19的正极连接在第二输入端上；C20的负极连接在第四输出端上，C20的正极连接在R14与R14的公共节点上；C21的正极连接在第二输入端上，C21的负极连接在R9和R10的公共节点上；C22的负极连接在第一输出端上，C22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 (6)

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；所述正交信号发生器包括第一级移相电路和第二级移相电路；所述第一级移相电路包括第一电阻子电路和第一电容子电路；所述第二级移相电路包括第二电阻子电路和第二电容子电路；
所述控制器的输出端分别与所述第一级移相电路的输入端、第二级移相电路的第一输入端、所述差分加法器的第一输入端连接，所述控制器用于基于输入射频信号的频率生成第一类子控制信号和第二类子控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第一类子控制信号，用于控制所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积；所述第二类子控制信号，用于控制所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积；所述第二控制信号用于控制所述差分加法器；
所述第一级移相电路的输出端与所述第二级移相电路的第二输入端连接；所述第一级移相电路，用于响应于所述第一类子控制信号使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为第一延时常数，生成第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路的输出端与所述差分加法器连接；所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号；其中，所述第一延时常数和所述第二延时常数均是根据所述输入射频信号的频率确定的；
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第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
所述放大电路，用于对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
2.根据权利要求1所述的多相位移相器，其特征在于，阻抗调整后的所述第二级移相电路，用于将输入的所述第一移相角度的差分信号移相第二移相角度，输出所述对应频率的所述正交信号；所述第二移相角度和所述第一移相角度之和等于90度。
3.根据权利要求1所述的多相位移相器，其特征在于，所述第一级移相电路，用于响应于所述第一类子控制信号调整所述第一电容子电路的等效容值或所述第一电阻子电路的等效阻值，使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号，调整第二电容子电路的等效容值或所述第二电阻子电路的等效阻值，使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号。
4.根据权利要求1所述的多相位移相器，其特征在于，所述第一电阻子电路或所述第一电容子电路包括第一阻抗调节电路；所述第二电阻子电路或所述第二电容子电路包括第二阻抗调节电路；
对应地，所述第一类子控制信号，用于控制所述第一阻抗调节电路接通或断开；所述第二类子控制信号，用于控制所述第二阻抗调节电路接通或断开；
所述第一级移相电路，用于响应于所述第一类子控制信号接通或断开所述第一阻抗调节电路，改变所述第一电容子电路的等效容值或所述第一电阻子电路的等效阻值，使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路，用于响应于所述第二类子控制信号接通或断开所述第二阻抗调节电路，改变所述第二电容子电路的等效容值或所述第二电阻子电路的等效阻值，使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为所述第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号。
5.一种多相位移相方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的多相位移相器，所述方法包括：
控制器基于输入射频信号的频率生成用于控制所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积的第一类子控制信号和用于控制所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积的第二类子控制信号，基于目标移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制差分加法器；
所述第一级移相电路响应于所述第一类子控制信号使得所述第一电容子电路的等效容值和所述第一电阻子电路的等效阻值的乘积为第一延时常数，生成所述第一移相角度的差分信号；
所述第二级移相电路响应于所述第二类子控制信号使得所述第二电容子电路的等效容值和所述第二电阻子电路的等效阻值的乘积为第二延时常数，输出对应频率的所述正交信号；其中，所述第一延时常数和所述第二延时常数均是根据所述输入射频信号的频率确定的；
所述差分加法器基于所述第二控制信号对所述正交信号进行矢量合成，输出第一同相正交信号；
放大电路对所述第一同相正交信号进行功率放大，输出第二同相正交信号。
6.一种多相位移相方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的多相位移相器中的控制器，所述方法包括：
实时获取输入射频信号的频率；
将所述输入射频信号的频率与第一级移相电路的移相角度的乘积确定为第一乘积；
基于所述第一乘积确定所述第一级移相电路的第一延时常数；
基于所述第一延时常数生成第一类子控制信号；
将所述输入射频信号的频率与第二级移相电路的移相角度的乘积确定为第二乘积；
基于所述第二乘积确定所述第二级移相电路的第二延时常数；
基于所述第二延时常数生成第二类子控制信号；
获取预设移相角度；
基于预设移相角度生成第二控制信号；所述第二控制信号用于控制放大电路；
基于所述第一类子控制信号控制所述第一级移相电路，使得所述第一级移相电路输出第一移相角度的差分信号；
基于所述第二类子控制信号控制所述第二级移相电路，使得所述第二级移相电路输出对应频率的正交信号；
基于所述第二控制信号控制差分加法器对所述正交信号进行矢量合成，使得所述差分加法器输出第一同相正交信号。
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