CN115566379A - 一种覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，包括180°移相单元、45°移相单元、22.5°移相单元、5.625移相单元°、11.25°移相单元和90°移相单元，六个移相单元以任意顺序依次连接；所述5.625°移相单元、11.25°移相单元和22.5°移相单元采用磁耦合全通网络与并联电容相结合的结构；45°移相单元和90°移相单元采用耦合与非耦合全通网络结合的结构，180°移相单元采用开关选择型带通网络结构。本发明具有工作频段高，工作带宽宽，移相精度高，匹配特性好、结构简单的优点。

Description

一种覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器

技术领域

本发明涉及数字移相器，尤其涉及一种覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器。

背景技术

移相器是相控阵天线系统中的关键元件，可以控制天线单元微波信号的相位变化，从而实现对天线波束指向的控制，完成目标的搜索及跟踪。移相器的性能对相控阵的搜索定位能力起到关键作用。随着通信技术的发展，通信频段越来越高，移相器也逐渐向着高频宽带的方向发展。

集成芯片上的移相器的实现有有源和无源两种实现方法，有源方法多采用矢量合成的形式，这种方法有着移相精度高，损耗小的优点，但往往功率线性度受限，且功耗较大。无源方法有反射式和开关切换式两种形式。但在K和Ka波段，反射式的移相器芯片对元件尺寸变化较为敏感，存在着不同芯片间性能离散大、波动大的缺点。开关切换式的移相器由于取参考态和移相态的相位差，移相性能会更为稳定。覆盖K和Ka波段超宽带移相器可用开关切换式的全通网络或者带通网络实现，但传统的全通网络或者带通网络移相结构面临着在K和Ka波段开关隔离度较低，电感电容元件的寄生参量对性能影响较大等问题，需要一些针对性的结构来解决。文献(Eduardo V.P.Anjos,Dominique M.M.-P.Schreurs,GuyA.E.Vandenbosch,etc,A 14–50-GHz Phase Shifter With All-Pass Networks for 5GMobile Applications,IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES,VOL.68,NO.2,FEBRUARY 2020)利用全通网络结构实现了14-50GHz的两位移相器，但其所用全通网络单元较多，结构较为复杂，不利于小型化，且没有覆盖360°移相。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种移相精度高、寄生调幅小、电路结构简单的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器。

技术方案：本发明的超宽带数字移相器，包括180°移相单元、45°移相单元、22.5°移相单元、5.625移相单元°、11.25°移相单元和90°移相单元，六个移相单元以任意顺序依次连接；

所述5.625°移相单元、11.25°移相单元和22.5°移相单元采用磁耦合全通网络与并联电容相结合的结构；45°移相单元和90°移相单元采用耦合与非耦合全通网络结合的结构，180°移相单元采用开关选择型带通网络结构；其中，5.625°移相单元和11.25°移相单元的移相结构相同，45°移相单元和90°移相单元的移相结构相同；

以5.625°为步进值，实现360°移相。

进一步，所述5.625°移相单元和11.25°移相单元的移相结构相同，均采用磁耦合全通网络与并联电抗相结合的结构，包括第一～第四开关，第一～第二螺旋电感，第一～第二电容，第一～第四电抗元件以及第一～第二微带线；

所述第一微带线的第一端连接第一移相单元输入端口，第一微带线第二端与第一开关的第一端连接，第一开关的第二端通过第一电抗性元件连接到地，第一螺旋电感的第一端连接到第一微带线第二端；

所述第二微带线的第一端连接第一移相单元输出端口，第二微带线第二端与第二开关的第一端连接，第二开关的第二端通过第二电抗元件连接到地，第二螺旋电感第一端连接到第二微带线第二端；

所述第一螺旋电感与第二螺旋电感相互缠绕，形成负的互感系数，第一螺旋电感第二端与第二螺旋电感第二端相连，作为第一公共端口；

所述第一电容的两端分别连接第一螺旋电感第一端与第二螺旋电感第一端；所述第二电容一端并联到地，另一端接入第一公共端口；第三开关的第一端接入第一公共端口，第二端接入第三电抗元件的第一端，第三电抗元件的第二端接地；第四开关的第一端接入第一公共端口，第二端接入第四电抗元件的第一端，第四电抗元件的第二端接地。

进一步，所述第一～第四开关为场效应管或PIN二极管开关管；

所述第一～第四电抗元件为单一电容或者电感电容串联、电感电容并联三种方式中的任意一种；

所述第一～第四开关工作状态相同，当第一～第四开关截止时，移相结构处于参考态；当第一～第四开关导通时，移相结构处于移相态。

进一步，所述22.5°移相单元结构包括第五～第八开关，第三～第四螺旋电感，第三～第五电容，第五～第六电抗性元件以及第三～第四微带线；

所述第五开关第一端连接22.5°移相单元输入端口，第五开关第二端通过第五电抗元件接地；所述第三微带线一端连接22.5°移相单元输入端口，另一端连接第三螺旋电感的第一端；

所述第八开关第一端连接22.5°移相单元输出端口，第八开关另一端通过第六电抗元件接地；所述第四微带线一端连接22.5°移相单元输出端口，另一端连接第四螺旋电感的第一端；

所述第三螺旋电感与第四螺旋电感相互缠绕，形成负的互感系数；第三螺旋电感第二端与第四螺旋电感第二端相连，作为第二公共端口；

所述第四电容的两端分别连接第三螺旋电感第一端与第四螺旋电感第一端；所述第五电容一端接到地，另一端接入第二公共端口；所述第六开关、第三电容和第七开关依次串联后，接入第三螺旋电感第一端与第四螺旋电感第一端之间。

进一步，所述第五～第八开关为场效应管或PIN二极管开关管；

所述第五～第六电抗元件可为单一电容或者电感电容串联、电感电容并联三种方式中的任意一种；

所述第五～第八开关工作状态相同，当第五～第八开关截止时，移相结构处于参考态；当第五～第八开关导通时，移相结构处于移相态。

进一步，所述45°移相单元和90°移相单元的移相结构相同，为开关选择型结构，包括第一～第二单刀双掷开关、第五～第六微带线、第一参考态网络和第一移相态网络；

所述第五微带线第一端连接第二移相单元输入端，另一端连接所述第一单刀双掷开关网络输入端；所述第六微带线第一端连接第二移相单元输出端，另一端连接所述第二单刀双掷开关网络输入端；

所述第一参考态网络串联接入第一单刀双掷开关网络第一输出端和第二单刀双掷开关网络第一输出端之间；所述第一移相态网络串联接入第一单刀双掷开关网络第二输出端和第二单刀双掷开关网络第二输出端之间。

进一步，所述第一参考态网络包括第五～第六螺旋电感，第六～第七电容以及第一～～第二阻抗匹配线。

所述第一阻抗匹配线的第一端连接第一单刀双掷开关网络第一输出端口，第一阻抗匹配线第二端连接第五螺旋电感第一端；所述第二阻抗匹配线的第一端连接第二单刀双掷开关网络第一输出端口，第二阻抗匹配线第二端连接第六螺旋电感第一端；

所述第五螺旋电感与第六螺旋电感相互缠绕，形成负的互感系数；第五螺旋电感第二端与第六螺旋电感第二端相连，作为第三公共端口；

所述第六电容串联在第五螺旋电感第一端和第六螺旋电感第一端之间；所述第七电容的一端连接第三公共端口，另一端接地；

进一步，所述第一移相态网络包括第七～第八螺旋电感，第八～第九电容以及第三～第四阻抗匹配线。

所述第三阻抗匹配线的第一端连接第一单刀双掷开关网络第二输出端口，第三阻抗匹配线第二端连接第七螺旋电感第一端；所述第四阻抗匹配线第一端连接第二单刀双掷开关网络第二输出端口，第四阻抗匹配线第二端连接第八螺旋电感第一端；

所述第七螺旋电感第二端与第八螺旋电感第二端相连，作为第四公共端口；第七螺旋电感与第八螺旋电感无互感；

所述第八电容串联在第七螺旋电感第一端和第八螺旋电感第一端之间；所述第九电容的一端连接第三公共端口，另一端接地；

所述第一～第四阻抗匹配线为单一特性阻抗微带线或者两节特性阻抗不同的微带线串联两种方式中的一种；

所述第一～第二单刀双掷开关电路为场效应管或PIN二极管组成的反射式单刀双掷开关电路；当第一～第二单刀双掷开关同时指向第一参考态网络时，移相器工作在参考态；当第一～第二单刀双掷开关同时指向第二移相态网络PS2时，移相器工作在移相态。

进一步，所述180°移相单元的移相结构，为开关选择型结构，包括第三～第四单刀双掷开关、第七～第八微带线、第二参考态网络和第二移相态网络；

所述第七微带线第一端连接180°移相单元信号输入端，第二端连接第三单刀双掷开关输入端；所述第八微带线第一端连接180°移相单元信号输出端，第二端连接第四单刀双掷开关输入端；所述第二参考态网络连接在第三单刀双掷开关第一输出端和第四单刀双掷开关第一输出端之间；所述第二移相态网络连接在第三单刀双掷开关第二输出端和第四单刀双掷开关第二输出端之间。

进一步，所述第二参考态网络为T型带通网络，包括第五～第六阻抗匹配线，第七电抗元件；第五～第六阻抗匹配线依次串联在第二参考态网络输入输出端口之间，第七电抗元件的一端接地、另一端连接在第五～第六阻抗匹配线的公共端；

所述第二移相态网络为由两条平行耦合线组成的耦合器网络构成；所述耦合器的直通端口和耦合端口分别接地，输入端口与隔离端口作为第二移相态网络的输入输出口；

所述第三～第四单刀双掷开关电路为场效应管或者PIN二极管组成的反射式单刀双掷开关电路；当第三～第四单刀双掷开关同时指向第二参考态网络时，移相器工作在参考态；当第三～第四单刀双掷开关同时指向第二移相态网络时，移相器工作在移相态；

所述第五～第六阻抗匹配线为两节特性阻抗不同的微带线串联或者电容电感串联两种方式中的任意一种；

所述第七电抗元件为单一电容或者电感电容并联两种方式中的任意一种。

本发明与现有技术相比，其显著效果如下：

1、本发明对5.625°、11.25°和22.5°移相单元使用的全通网络结构进行了改进，使全通网络与并联电容结构相结合，可改善移相位端口匹配效果，提高移相精度，降低寄生调幅；

2、本发明中的45°和90°移相单元采用了耦合电感全通网络与非耦合电感全通网络结构相结合的方式，参考态和移相态都仅用一个全通结构，有效简化了电路，并利用阻抗匹配线来改善由于高频段开关隔离度低导致的端口不匹配问题，提升匹配效果；

3、本发明中45°、90°和180°移相单元采用开关选择型，保证了大移相位性能的稳定性。

附图说明

图1为本发明的实施例一的原理方框图；

图2为本发明中5.625和11.25度移相电路原理示意图；

图3为本发明中22.5度移相电路原理示意图；

图4为本发明中45度和90度移相电路原理示意图；

图5为本发明中180度移相电路原理示意图；

图6中的(a)为本发明中电抗元件Z1-Z6电路实现电路示意图，

(b)为本发明中电抗元件Z7电路实现电路示意图；

图7中的(a)为本发明中阻抗匹配线TR1-TR4实现电路示意图，

(b)为本发明中阻抗匹配线TR5-TR6实现电路示意图；

图8为本发明64个移相态下输入电压驻波比仿真结果图；

图9为本发明64个移相态下输出电压驻波比仿真结果图；

图10为本发明64个移相态下插入损耗仿真结果图；

图11为本发明64个移相态下移相精度均方根值仿真结果图；

图12为本发明实施例二的原理方框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

实施例一

如图1所示，实施例一实现的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，包括180°、45°、22.5°、5.625°、11.25°和90°移相单元共六个移相单元，六个移相单元依次顺序级联，开关采用0.15um GaAs pHEMT工艺的场效应管，工作频率为18GHz-40GHz，以5.625°为步进值，移相器实现360°移相。

如图2所示，5.625°和11.25°移相单元的移相结构相同，采用磁耦合全通网络与并联电容相结合结构，包括第一～第四开关SW1～SW4，第一～第二螺旋电感L1～L2，第一～第二电容C1～C2，第一～第四电抗元件Z1～Z4以及第一～第二微带线TL1～TL2。

第一微带线TL1的第一端连接第一移相单元输入端口RF1，第一微带线TL1第二端与第一开关SW1的第一端连接，第一开关SW1另一端通过第一电抗性元件Z1连接到地，第一螺旋电感L1第一端连接到第一微带线TL1第二端；第二微带线TL2的第一端连接第一移相单元输出端口RF2，第二微带线TL2第二端与第二开关SW2的第一端连接，第二开关SW2的另一端另通过第二电抗元件Z2连接到地，第二螺旋电感L2第一端连接到第二微带线TL2第二端；第一螺旋电感L1与第二螺旋电感L2相互缠绕，形成负的互感系数，第一螺旋电感L1第二端与第二螺旋电感L2第二端相连，作为第一公共端口；第一电容C1的两端分别连接第一螺旋电感L1第一端与第二螺旋电感L2第一端；第二电容C2一端并联到地，另一端接入第一公共端口；第三开关SW3的第一端接入第一公共端口，第二端接入第三电抗元件Z3的第一端，第三电抗元件Z3的第二端接地；第四开关SW4的第一端接入第一公共端口，第二端接入第四电抗元件Z4的第一端，第四电抗元件Z4的第二端接地。

如图6中的(a)所示，第一～第四电抗元件Z1～Z4可为单一电容或者电感电容串联、电感电容并联三种方式中的任意一种。

所述5.625°和11.25°移相单元的移相结构中的第一～第四开关SW1～SW4工作状态相同；当第一～第四开关SW1～SW4截止时，移相结构处于参考态，当第一～第四开关SW1～SW4导通时，移相结构处于移相态。

如图2所示，传统的全通网络移相结构在实现5.625°和11.25°等小移相角度时，往往通过添加开关切换网络，与串联第一电容C1和并联第二电容C2分别构成并联网络，来实现移相；在K和Ka波段时，与串联第一电容C1并联的电抗值在小移相角度时，变化量较小，难以精确改变，会加大移相误差，增加回波损耗，改用第一开关SW1和第二开关SW2切换的电抗网络，可使电抗值变化量更大，更易于实现，从而提高移相精度，改善匹配效果。

如图3所示，22.5°移相单元结构包括第五～第八开关SW5～SW8，第三～第四螺旋电感L3～L4，第三～第五电容C3～C5，第五～第六电抗性元件Z5～Z6以及第三～第四微带线TL3～TL4。第五开关SW5第一端连接22.5°移相单元输入端口RF3，第五开关SW5第二端通过第五电抗元件Z5接地；第三微带线TL3一端连接22.5°移相单元输入端口RF3，另一端连接第三螺旋电感L3的第一端；第八开关SW8第一端连接22.5°移相单元输出端口RF4，第八开关SW8另一端通过第六电抗元件Z6接地；第四微带线TL4一端连接22.5°移相单元输出端口RF4，另一端连接第四螺旋电感L4的第一端；第三螺旋电感L3与第四螺旋电感L4相互缠绕，形成负的互感系数，第三螺旋电感L3第二端与第四螺旋电感L4第二端相连，作为第二公共端口；第四电容C4的两端分别连接第三螺旋电感L3第一端与第四螺旋电感L4第一端；第五电容C5一端接到地，另一端接入第二公共端口；第六开关SW6、第三电容C3和第七开关SW7按照顺序依次串联后，接入第三螺旋电感L3第一端与第四螺旋电感L4第一端之间。

如图6中的(a)所示，第五～第六电抗元件Z5～Z6可为单一电容或者电感电容串联、电感电容并联三种方式中的任意一种。

22.5°移相单元的移相结构中的第五～第八开关SW5～SW8工作状态相同；当第五～第八开关SW5～SW8截止时，移相结构处于参考态，当第五～第八开关SW5～SW8导通时，移相结构处于移相态。

如图3所示，传统的全通网络移相结构在实现22.5°移相角度时，往往通过添加开关切换网络，与串联第四电容C4和并联第五电容C5分别构成并联网络，来实现移相。在K和Ka波段，二者的值在实现较大移相角度时，并联网络的电抗值变化相对较大，会造成移相器端口失配，使回波损耗恶化；结构改进后，利用第三微带线TL3和第四微带线TL4，以及第五开关SW5和第八开关SW8切换的电抗网络相结合，可以有效改善移相器移相时的失配情况，同时实现部分移相效果，再利用第六开关SW6和第七开关SW7连接的串联第三电容C3，与串联第四电容C4构成切换网络，可补足移相角度，同时实现良好的匹配，不需要再对并联第五电容C5另加开关切换的电抗结构。

如图4所示，45°和90°移相单元的移相结构相同，为开关选择型结构，包括第一～第二单刀双掷开关SPDT1～SPDT2、第五～第六微带线TL5～TL6、参考态网络PS1和移相态网络PS2。

第五微带线TL5第一端连接第二移相单元输入端RF5，另一端连接第一单刀双掷开关网络SPDT1输入端；第六微带线TL6第一端连接第二移相单元输出端RF6，另一端连接第二单刀双掷开关网络SPDT2输入端；第一参考态网络PS1串联接入第一单刀双掷开关网络SPDT1第一输出端和第二单刀双掷开关网络SPDT2第一输出端之间；第一移相态网络PS2串联接入第一单刀双掷开关网络SPDT1第二输出端和第二单刀双掷开关网络SPDT2第二输出端之间。

第一参考态网络PS1包括第五～第六螺旋电感L5～L6，第六～第七电容C6～C7以及第一～第二阻抗匹配线TR1～TR2。第一阻抗匹配线TR1的第一端连接第一参考态网络PS1输入端口，第一阻抗匹配线TR1第二端连接第五螺旋电感L5第一端；第二阻抗匹配线TR2的第一端连接第一参考态网络PS1输出端口，第二阻抗匹配线TR2第二端连接第六螺旋电感L6第一端；第五螺旋电感L5与第六螺旋电感L6相互缠绕，形成负的互感系数，第五螺旋电感L5第二端与第六螺旋电感L6第二端相连，作为第三公共端口；第六电容C6串联在第五螺旋电感L5第一端和第六螺旋电感L6第一端之间，第七电容C7第一端连接第三公共端口，第七电容C7另一端接地。

第一移相态网络PS2包括第七～第八螺旋电感L7～L8，第八～第九电容C8～C9以及第三～第四阻抗匹配线TR3～TR4。第三阻抗匹配线TR3的第一端连接第一移相态网络PS2输入端口，第三阻抗匹配线TL3第二端连接第七螺旋电感L7第一端；第四阻抗匹配线TR4第一端连接第一移相态网络PS2输出端口，第四阻抗匹配线TR4第二端连接第八螺旋电感L8第一端；第七螺旋电感L7与第八螺旋电感L8无互感，第七螺旋电感L7与第八螺旋电感L8第二端相连，作为第四公共端口；第八电容C8串联在第七螺旋电感L7第一端和第八螺旋电感L8第一端之间，第九电容C9第一端连接第三公共端口，另一端接地。

如图7中的(a)所示，第一～第四阻抗匹配线TR1～TR4为单一特性阻抗微带线或者两节特性阻抗不同的微带线串联；

第一～第二单刀双掷开关SPDT1～SPDT2为场效应管组成的反射式单刀双掷开关电路；当第一～第二单刀双掷开关SPDT1～SPDT2同时指向第一参考态网络PS1时，移相器工作在参考态；当第一～第二单刀双掷开关SPDT1～SPDT2同时指向第一移相态网络PS2时，移相器工作在移相态。

在K和Ka波段，所用螺旋电感值较小，由于耦合长度的限制，可实现的耦合系数也会变小；同时开关的隔离度随着频率升高会降低，这些因素造成传统的全通网络结构在实现开关切换的45°和90°移相位时。会产生移相精度差，结构失配，回波损耗较大等问题；通过结构改进，使移相态网络电感无耦合，参考态有耦合，可使参考态网络在耦合系数较低的情况下，也可以实现较好的移相效果；同时添加第一～第四阻抗匹配线TR1～TR4，可改善开关隔离度较低带来的端口失配问题，降低回波损耗，同时可对相位微调，提高移相精度。

如图5所示，180°移相单元的移相结构，为开关选择型结构，对两个带通网络切换，包括第三～第四单刀双掷开关SPDT3～SPDT4、第七～第八微带线TL7～TL8、第二参考态网络PS3和第二移相态网络PS4。

第七微带线TL7第一端连接180°移相单元信号输入端RF7，第二端连接第三单刀双掷开关SPDT3输入端；第八微带线TL8第一端连接180°移相单元信号输出端RF8，第二端连接第四单刀双掷开关SPDT4输入端；第二参考态网络PS3连接在第三单刀双掷开关SPDT3第一输出端和第四单刀双掷开关SPDT4第一输出端之间；第二移相态网络PS4连接在第三单刀双掷开关SPDT3第二输出端和第四单刀双掷开关SPDT4第二输出端之间。

第二参考态网络PS3为T型带通网络，包括第五～第六阻抗匹配线TR5～TR6，第七电抗元件Z7；第五～第六阻抗匹配线TL5～TL6依次串联在第二参考态网络PS3输入输出端口之间，第七电抗元件Z7第一端接地，另一端连接在第五～第六阻抗匹配线TR5～TR6的公共端；第二移相态网络PS4由两条平行耦合线组成的耦合器网络构成，耦合器的直通端口和耦合端口接地，输入端口与隔离端口作为第二移相态网络PS4的输入输出口。

如图7中的(b)所示，第五～第六阻抗匹配线TR5～TR6为可为两节特性阻抗不同的微带线串联或者电容电感串联二种方式中的任意一种；如图6中的(b)所示，第七电抗元件Z7可为单一电容或者电感电容并联两种方式中的任意一种。

第三～第四单刀双掷开关SPDT3～SPDT4电路为场效应管组成的反射式单刀双掷开关电路；当第三～第四单刀双掷开关SPDT3～SPDT4同时指向第二参考态网络PS3时，移相器工作在参考态；当第三～第四单刀双掷开关SPDT3～SPDT4同时指向第二移相态网络PS4时，移相器工作在移相态。

180°采用T型网络和平行耦合线网络结合的参考态和移相态结构，比单一使用全通网络结构或者平行耦合线网络结构损耗更小，同时由于K和Ka波段频段较高，电路可以保持较小的面积；开关隔离度较低带来的失配和移相误差影响，可以通过调整第五阻抗匹配线TR5和第六阻抗匹配线TR6，以及第七阻抗匹配线Z7的参数值来矫正。

图8～图11为本实施例的输入输出端口电压驻波比、插入损耗和移相精度的仿真结果。由图8、图9可看出，在K和Ka波段，移相器的输入输出端口电压驻波比小于1.65；由图10可看出，插入损耗小于12.5dB；由图11可看出寄生调幅小于±0.8dB，移相误差在3°以内。

由此可见，本发明具有工作频率高，移相带宽宽、移相精度高、结构简单等优点，在K和Ka工作频段有良好的工程应用价值。

实施例二

如图12所示，实施例二所示覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，同样包括六个移相单元，连接顺序与实施例一不同，从输入端口到输出端口，移相单元连接顺序为90°、45°、5.625°、11.25°、22.5°和180°。

实施例二中的90°、45°、5.625°、11.25°和22.5°单元结构与实施例一相同；180°单元结构采用如图4所示的网络结构，与实施例一中90°和45°的结构相同，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，包括180°移相单元、45°移相单元、22.5°移相单元、5.625移相单元°、11.25°移相单元和90°移相单元，六个移相单元以任意顺序依次连接；

所述5.625°移相单元、11.25°移相单元和22.5°移相单元采用磁耦合全通网络与并联电容相结合的结构；45°移相单元和90°移相单元采用耦合与非耦合全通网络结合的结构，180°移相单元采用开关选择型带通网络结构；其中，5.625°移相单元和11.25°移相单元的移相结构相同，45°移相单元和90°移相单元的移相结构相同；

以5.625°为步进值，实现360°移相。

2.根据权利要求1所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述5.625°移相单元和11.25°移相单元的移相结构相同，均采用磁耦合全通网络与并联电抗相结合的结构，包括第一～第四开关(SW1～SW4)，第一～第二螺旋电感(L1～L2)，第一～第二电容(C1～C2)，第一～第四电抗元件(Z1～Z4)以及第一～第二微带线(TL1～TL2)；

所述第一微带线(TL1)的第一端连接第一移相单元输入端口(RF1)，第一微带线(TL1)第二端与第一开关(SW1)的第一端连接，第一开关(SW1)的第二端通过第一电抗性元件(Z1)连接到地，第一螺旋电感(L1)的第一端连接到第一微带线(TL1)第二端；

所述第二微带线(TL2)的第一端连接第一移相单元输出端口(RF2)，第二微带线(TL2)第二端与第二开关(SW2)的第一端连接，第二开关(SW2)的第二端通过第二电抗元件(Z2)连接到地，第二螺旋电感(L2)第一端连接到第二微带线(TL2)第二端；

所述第一螺旋电感(L1)与第二螺旋电感(L2)相互缠绕，形成负的互感系数，第一螺旋电感(L1)第二端与第二螺旋电感(L2)第二端相连，作为第一公共端口；

所述第一电容(C1)的两端分别连接第一螺旋电感(L1)第一端与第二螺旋电感(L2)第一端；所述第二电容(C2)一端并联到地，另一端接入第一公共端口；第三开关(SW3)的第一端接入第一公共端口，第二端接入第三电抗元件(Z3)的第一端，第三电抗元件(Z3)的第二端接地；第四开关(SW4)的第一端接入第一公共端口，第二端接入第四电抗元件(Z4)的第一端，第四电抗元件(Z4)的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述第一～第四开关(SW1～SW4)为场效应管或PIN二极管开关管；

所述第一～第四电抗元件(Z1～Z4)为单一电容或者电感电容串联、电感电容并联三种方式中的任意一种；

所述第一～第四开关(SW1～SW4)工作状态相同，当第一～第四开关(SW1～SW4)截止时，移相结构处于参考态；当第一～第四开关(SW1～SW4)导通时，移相结构处于移相态。

4.根据权利要求1所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述22.5°移相单元结构包括第五～第八开关(SW5～SW8)，第三～第四螺旋电感(L3～L4)，第三～第五电容(C3～C5)，第五～第六电抗性元件(Z5～Z6)以及第三～第四微带线(TL3～TL4)；

所述第五开关(SW5)第一端连接22.5°移相单元输入端口(RF3)，第五开关(SW5)第二端通过第五电抗元件(Z5)接地；所述第三微带线(TL3)一端连接22.5°移相单元输入端口(RF3)，另一端连接第三螺旋电感(L3)的第一端；

所述第八开关(SW8)第一端连接22.5°移相单元输出端口(RF4)，第八开关(SW8)另一端通过第六电抗元件(Z6)接地；所述第四微带线(TL4)一端连接22.5°移相单元输出端口(RF4)，另一端连接第四螺旋电感(L4)的第一端；

所述第三螺旋电感(L3)与第四螺旋电感(L4)相互缠绕，形成负的互感系数；第三螺旋电感(L3)第二端与第四螺旋电感(L4)第二端相连，作为第二公共端口；

所述第四电容(C4)的两端分别连接第三螺旋电感(L3)第一端与第四螺旋电感(L4)第一端；所述第五电容(C5)一端接到地，另一端接入第二公共端口；所述第六开关(SW6)、第三电容(C3)和第七开关(SW7)依次串联后，接入第三螺旋电感(L3)第一端与第四螺旋电感(L4)第一端之间。

5.权利要求4所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述第五～第八开关(SW5～SW8)为场效应管或PIN二极管开关管；

所述第五～第六电抗元件(Z5～Z6)可为单一电容或者电感电容串联、电感电容并联三种方式中的任意一种；

所述第五～第八开关(SW5～SW8)工作状态相同，当第五～第八开关(SW5～SW8)截止时，移相结构处于参考态；当第五～第八开关(SW5～SW8)导通时，移相结构处于移相态。

6.根据权利要求1所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述45°移相单元和90°移相单元的移相结构相同，为开关选择型结构，包括第一～第二单刀双掷开关(SPDT1～SPDT2)、第五～第六微带线(TL5～TL6)、第一参考态网络(PS1)和第一移相态网络(PS2)。

所述第五微带线(TL5)第一端连接第二移相单元输入端(RF5)，另一端连接所述第一单刀双掷开关网络(SPDT1)输入端；所述第六微带线(TL6)第一端连接第二移相单元输出端(RF6)，另一端连接所述第二单刀双掷开关网络(SPDT2)输入端；

所述第一参考态网络(PS1)串联接入第一单刀双掷开关网络(SPDT1)第一输出端和第二单刀双掷开关网络(SPDT2)第一输出端之间；所述第一移相态网络(PS2)串联接入第一单刀双掷开关网络(SPDT1)第二输出端和第二单刀双掷开关网络(SPDT2)第二输出端之间。

7.根据权利要求6所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述第一参考态网络(PS1)包括第五～第六螺旋电感(L5～L6)，第六～第七电容(C6～C7)以及第一～～第二阻抗匹配线(TR1～TR2)；

所述第一阻抗匹配线(TR1)的第一端连接第一单刀双掷开关网络(SPDT1)第一输出端口，第一阻抗匹配线(TR1)第二端连接第五螺旋电感(L5)第一端；所述第二阻抗匹配线(TR2)的第一端连接第二单刀双掷开关网络(SPDT2)第一输出端口，第二阻抗匹配线(TR2)第二端连接第六螺旋电感(L6)第一端；

所述第五螺旋电感(L5)与第六螺旋电感(L6)相互缠绕，形成负的互感系数；第五螺旋电感(L5)第二端与第六螺旋电感(L6)第二端相连，作为第三公共端口；

所述第六电容(C6)串联在第五螺旋电感(L5)第一端和第六螺旋电感(L6)第一端之间；所述第七电容(C7)的一端连接第三公共端口，另一端接地。

8.权利要求6所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述第一移相态网络(PS2)包括第七～第八螺旋电感(L7～L8)，第八～第九电容(C8～C9)以及第三～第四阻抗匹配线(TR3～TR4)；

所述第三阻抗匹配线(TR3)的第一端连接第一单刀双掷开关网络(SPDT1)第二输出端口，第三阻抗匹配线(TL3)第二端连接第七螺旋电感(L7)第一端；所述第四阻抗匹配线(TR4)第一端连接第二单刀双掷开关网络(SPDT1)第二输出端口，第四阻抗匹配线(TR4)第二端连接第八螺旋电感(L8)第一端；

所述第七螺旋电感(L7)第二端与第八螺旋电感(L8)第二端相连，作为第四公共端口；第七螺旋电感(L7)与第八螺旋电感(L8)无互感；

所述第八电容(C8)串联在第七螺旋电感(L7)第一端和第八螺旋电感(L8)第一端之间；所述第九电容(C9)的一端连接第三公共端口，另一端接地；

所述第一～第四阻抗匹配线(TR1～TR4)为单一特性阻抗微带线或者两节特性阻抗不同的微带线串联两种方式中的一种；

所述第一～第二单刀双掷开关(SPDT1～SPDT2)电路为场效应管或PIN二极管组成的反射式单刀双掷开关电路；当第一～第二单刀双掷开关(SPDT1～SPDT2)同时指向第一参考态网络(PS1)时，移相器工作在参考态；当第一～第二单刀双掷开关(SPDT1～SPDT2)同时指向第二移相态网络PS2时，移相器工作在移相态。

9.根据权利要求1所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述180°移相单元的移相结构，为开关选择型结构，包括第三～第四单刀双掷开关(SPDT3～SPDT4)、第七～第八微带线(TL7～TL8)、第二参考态网络(PS3)和第二移相态网络(PS4)；

所述第七微带线(TL7)第一端连接180°移相单元信号输入端(RF7)，第二端连接第三单刀双掷开关(SPDT3)输入端；所述第八微带线(TL8)第一端连接180°移相单元信号输出端(RF8)，第二端连接第四单刀双掷开关(SPDT4)输入端；所述第二参考态网络(PS3)连接在第三单刀双掷开关(SPDT3)第一输出端和第四单刀双掷开关(SPDT4)第一输出端之间；所述第二移相态网络(PS4)连接在第三单刀双掷开关(SPDT3)第二输出端和第四单刀双掷开关(SPDT4)第二输出端之间。

10.根据权利要求1所述的覆盖K和Ka波段的超宽带数字移相器，其特征在于，所述第二参考态网络(PS3)为T型带通网络，包括第五～第六阻抗匹配线(TR5～TR6)，第七电抗元件(Z7)；第五～第六阻抗匹配线(TL5～TL6)依次串联在第二参考态网络(PS3)输入输出端口之间，第七电抗元件(Z7)的一端接地、另一端连接在第五～第六阻抗匹配线(TR5～TR6)的公共端；

所述第二移相态网络(PS4)为由两条平行耦合线组成的耦合器网络构成；所述耦合器的直通端口和耦合端口分别接地，输入端口与隔离端口作为第二移相态网络(PS4)的输入输出口；

所述第三～第四单刀双掷开关(SPDT3～SPDT4)电路为场效应管或者PIN二极管组成的反射式单刀双掷开关电路；当第三～第四单刀双掷开关(SPDT3～SPDT4)同时指向第二参考态网络(PS3)时，移相器工作在参考态；当第三～第四单刀双掷开关(SPDT3～SPDT4)同时指向第二移相态网络(PS4)时，移相器工作在移相态；

所述第五～第六阻抗匹配线(TR5～TR6)为两节特性阻抗不同的微带线串联或者电容电感串联两种方式中的任意一种；

所述第七电抗元件(Z7)为单一电容或者电感电容并联两种方式中的任意一种。

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