CN220711463U - 一种c波段6位数字移相器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种C波段6位数字移相器，其目的在于解决现有技术中存在的因移相器数量较多造成的制造成本较高的技术问题，包括四个电桥反射式移相器、两个加载线移相器；电桥反射式移相器包括3dB‑DQ电桥、二极管、整流电路；3dB‑DQ电桥的端口4与天线引脚RFin或上一个电桥电连接；3dB‑DQ电桥的端口1、端口2均是依次电连接二极管、整流电路；3dB‑DQ电桥的端口3与下一个电桥的端口4、第一个加载线移相器的电连接；加载线移相器包括二极管、整流电路，二极管的端口1均与前一个3dB‑DQ电桥的连接，两个二极管的端口2与整流电路电连接。由六个基本移相位、输入输出连接器、电源控制电路等组成的非色散移相器，基本移相位更少，制造成本低，响应速度快，移相精度高。
Description
技术领域
本实用新型属于雷达天馈系统技术领域，涉及一种移相器，尤其涉及一种C波段6位数字移相器。
背景技术
雷达天馈系统是指通过雷达天线向周围空间辐射电磁波。在当下的信息时代，及时准确的气象预报可以更好地应对极端天气，做好提前防范，精准高效的航空交通管制让航空旅行更加安全便捷。支撑现代气象预报、航空交通管制等信息服务技术的是运行在全球各地的气象台、空管站中庞大的雷达设备。雷达设备已成现代社会获取信息的重要探测手段，是雷达天馈系统的重要组成部分，正在为现代社会提供着不可或缺的信息服务，在日常生活中发挥着越来越重要的作用。
由于雷达设备的各项技术指标会随着使用时间而发生变化，而技术指标下降会直接影响到雷达的整体探测性能，甚至导致雷达设备故障。因此，必须定期测量雷达设备的主要性能参数，以便及时了解雷达主要技术指标，掌握雷达设备的技术状态。
在雷达天馈系统中，移相器是一个重要的组成部分，其主要用于校正射频通道的相位。现有的移相器主要分为3种，分别为反射型移相器、开关型移相器和传输线加载型移相器(也叫加载线移相器)。反射型移相器是通过改变负载的电抗来实现相位的连续变化，其具有较宽的相移范围，但是相位误差一般较大。开关型移相器是指通过开关或者二极管来改变信号的传输路径，从而实现有限离散的相位状态，开关型移相器电路结构简单，但由于相位不能够连续调节，限制了其应用范围。传输线加载型移相器是通过在传输线上加载可调元件来实现相位的连续可调，其结构紧凑且调谐方便，但是传输线的阻抗在相位调谐过程中会产生变化，因此其最大调谐范围将受到匹配带宽的限制。
但是，现有技术中，为了更好地校正射频通道的相位，大多会采用较多的移相器，少则十来个，多则几十个。这样就造成移相器数量较多，制造成本就大大提高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：为了解决现有技术中存在的因移相器数量较多造成的制造成本较高的技术问题，本实用新型提供一种C波段6位数字移相器。
本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种C波段6位数字移相器，包括依次设置的四个电桥反射式移相器、两个加载线移相器；
电桥反射式移相器包括3dB-DQ电桥、二极管、整流电路；3dB-DQ电桥的端口4与天线引脚RFin或上一个电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口3电连接；3dB-DQ电桥的端口1与第一个二极管的端口1电连接，第一个二极管的端口2与第一个整流电路电连接；3dB-DQ电桥的端口2与第二个二极管的端口1电连接，第二个二极管的端口2与第二个整流电路电连接；3dB-DQ电桥的端口3与下一个电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口4、第一个加载线移相器的二极管的端口1电连接；
加载线移相器包括二极管、整流电路，两个二极管的端口1均与前一个3dB-DQ电桥的端口3连接，两个二极管的端口2与整流电路电连接；
第二个加载线移相器的端口1接地，第二个加载线移相器的端口1与天线引脚Rfout电连接。
进一步地，第一个加载线移相器包括2个整流电路，第一个加载线移相器的两个二极管的端口2分别对应与2个整流电路电连接；
第二个加载线移相器包括1个整流电路，第二个加载线移相器的两个二极管的端口2均与整流电路电连接。
进一步地，相邻两个电桥反射式移相器之间、相邻两个加载线移相器之间、相邻的电桥反射式移相器与加载线移相器之间均连接有微带线。
进一步地，每个电桥反射式移相器中，3dB-DQ电桥的端口1、端口2与二极管之间均连接有微带线。
进一步地，每个电桥反射式移相器中，二极管与整流电路之间均连接有微带线；
每个加载线移相器中，二极管与整流电路之间也均连接有微带线。
进一步地，移相器的移相编码的角度步进为5.625°，且0～360°相位可调。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型中，由六个基本移相位、输入输出连接器、电源控制电路以及壳体组成的一款步进为5.625°，0～360°相位可调的非色散移相器，用于校正射频通道的相位，基本移相位更少，制造成本低，响应速度快，移相精度高，温度一致性好。
附图说明
图1是本实用新型的原理示意图；
图2是C波段6位数字移相器180°在ADS仿真结果示意图；
图3是C波段6位数字移相器90°在ADS仿真结果示意图；
图4是C波段6位数字移相器45°在ADS仿真结果示意图；
图5是C波段6位数字移相器22.5°在ADS仿真结果示意图；
图6是C波段6位数字移相器11.25°在ADS仿真结果示意图；
图7是C波段6位数字移相器5.625°在ADS仿真结果示意图；
图8是C波段6位数字移相器联合仿真结果示意图。
具体实施方式
本实施例提供一种C波段6位数字移相器，包括六个基本移相位、输入输出连接器、电源控制电路以及壳体组成，基本移相位、输入输出连接器、电源控制电路以及壳体之间的连接关系为现有技术。
六个基本移相位为依次设置的四个电桥反射式移相器、两个加载线移相器；
电桥反射式移相器包括3dB-DQ电桥、二极管、整流电路；3dB-DQ电桥的端口4与天线引脚RFin或上一个电桥的端口3电连接；3dB-DQ电桥的端口1与第一个二极管的端口1电连接，第一个二极管的端口2与第一个整流电路电连接；3dB-DQ电桥的端口2与第二个二极管的端口1电连接，第二个二极管的端口2与第二个整流电路电连接；3dB-DQ电桥的端口3与下一个电桥的端口4、第一个加载线移相器的二极管的端口1电连接；
加载线移相器包括二极管、整流电路，两个二极管的端口1均与前一个3dB-DQ电桥的端口3连接，两个二极管的端口2与整流电路电连接；
第二个加载线移相器的端口1接地，第二个加载线移相器的端口1与天线引脚Rfout电连接。
第一个加载线移相器包括2个整流电路，第一个加载线移相器的两个二极管的端口2分别对应与2个整流电路电连接；
第二个加载线移相器包括1个整流电路，第二个加载线移相器的两个二极管的端口2均与整流电路电连接。
相邻两个电桥反射式移相器之间、相邻两个加载线移相器之间、相邻的电桥反射式移相器与加载线移相器之间均连接有微带线。
每个电桥反射式移相器中，3dB-DQ电桥的端口1、端口2与二极管之间均连接有微带线。
每个电桥反射式移相器中，二极管与整流电路之间均连接有微带线；
每个加载线移相器中，二极管与整流电路之间也均连接有微带线。
移相器的移相编码的角度步进为5.625°，且0～360°相位可调。
如图1所示，该C波段6位数字移相器包括六个基本移相位，即第一电桥反射式移相器、第二电桥反射式移相器、第三电桥反射式移相器、第四电桥反射式移相器、第一加载线移相器、第二加载线移相器。
第一电桥反射式移相器包括1个3dB-DQ电桥、2个二极管、2个整流电路；3dB-DQ电桥的端口4与天线引脚RFin电连接；3dB-DQ电桥的端口1与第一个二极管的端口1电连接，第一个二极管的端口2与第一个整流电路VC1电连接；3dB-DQ电桥的端口2与第二个二极管的端口1电连接，第二个二极管的端口2与第二个整流电路VC11电连接；3dB-DQ电桥的端口3与第二电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口4电连接。
第二电桥反射式移相器包括1个3dB-DQ电桥、2个二极管、2个整流电路；3dB-DQ电桥的端口4与第一电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口3电连接；3dB-DQ电桥的端口1与第一个二极管的端口1电连接，第一个二极管的端口2与第一个整流电路VC2电连接；3dB-DQ电桥的端口2与第二个二极管的端口1电连接，第二个二极管的端口2与第二个整流电路VC21电连接；3dB-DQ电桥的端口3与第三电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口4电连接。
第三电桥反射式移相器包括1个3dB-DQ电桥、2个二极管、2个整流电路；3dB-DQ电桥的端口4与第二电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口3电连接；3dB-DQ电桥的端口1与第一个二极管的端口1电连接，第一个二极管的端口2与第一个整流电路VC3电连接；3dB-DQ电桥的端口2与第二个二极管的端口1电连接，第二个二极管的端口2与第二个整流电路VC31电连接；3dB-DQ电桥的端口3与第四电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口4电连接。
第四电桥反射式移相器包括1个3dB-DQ电桥、2个二极管、2个整流电路；3dB-DQ电桥的端口4与第三电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口3电连接；3dB-DQ电桥的端口1与第一个二极管的端口1电连接，第一个二极管的端口2与第一个整流电路VC4电连接；3dB-DQ电桥的端口2与第二个二极管的端口1电连接，第二个二极管的端口2与第二个整流电路VC41电连接；3dB-DQ电桥的端口3与第一加载线移相器的二极管的端口1电连接。
第一加载线移相器包括2个二极管、2个整流电路，两个二极管的端口1均与第四电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口3电连接，两个二极管的端口2分别与整流电路VC5、VC51电连接。
第二加载线移相器包括2个二极管、1个整流电路，两个二极管的端口1均与第一加载线移相器的二极管的端口1电连接，两个二极管的端口2均与整流电路VC6电连接。
此外，第二个加载线移相器的端口1接地，第二个加载线移相器的端口1与天线引脚Rfout电连接。
本实施例所示的C波段6位数字移相器，其主要技术指标为：
物理特性：
外观要求：腔体封装，表面应颜色均匀、一致，无毛刺、无裂缝、无污渍、无破损；
长×宽(含连接器)×高(不含玻璃绝缘子)：(96±0.2)mm×(50.56+0/-0.2)mm×(13±0.2)mm。
电性能：
工作频率：5030～5091MHz；
移相量：5.625°/11.25°/22.5°/45°/90°/180°；
移相精度：≤±3°(常温)，≤±4°(全温)；
插入损耗：≤2.5dB；
输入/输出驻波比：1.5；
承受功率：≥30dBm(设计保证)；
移相控制方式：6Bit数据(+5V，-15V)，+5V为二极管导通电压，-15V为二极管截止电压；
移相切换时间：≤80ns(设计保证)；
移相编码见表1
表1移相编码
试验结果：
根据仿真设计加工的非色散型开关线式移相器，它由5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°、180°6位移相单元串联构成，当控制电压+5V为二极管导通电压，-15V为二极管截止电压，可以实现64个相位状态。仿真结果如图2-8所示。
指标分析：
移相量
六个移相器的移相量的设计指标分别为180°、90°、45°、22.5°、11.25°和5.625°，满足指标要求。
移相控制方式：6Bit数据(+5V，-15V)，+5V为二极管导通电压，-15V为二极管截止电压；
移相切换时间：≤80ns(设计保证)；
移相编码见表1；
移相精度
通过仿真计算，六个移相位的移相量和移相精度为：180°±0.3°、90°±0.3°、45°±0.3°、22.5°±0.3°、11.25°±0.3°、5.625°±0.3°。通过不同的编码组合累计最大误差为±1.8°，满足指标要求并有足够的工程余量。
插入损耗和端口驻波比
通过六个移相位联合仿真计算可知，其插入损耗为0.71dB，回波损耗为-28dB，满足指标要求并有足够的工程余量。
承受功率
六个移相位均采用额定反偏电压为50V的PIN二极管，在50ohm系统下产品可承受功率为50W，满足指标要求并有足够的工程余量。
移相切换时间
移相器切换时间主要由PIN二极管决定，方案中选择的PIN二极管开关时间能够满足指标要求并有足够的工程余量。
Claims (6)
1.一种C波段6位数字移相器，其特征在于：包括依次设置的四个电桥反射式移相器、两个加载线移相器；
电桥反射式移相器包括3dB-DQ电桥、二极管、整流电路；3dB-DQ电桥的端口4与天线引脚RFin或上一个电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口3电连接；3dB-DQ电桥的端口1与第一个二极管的端口1电连接，第一个二极管的端口2与第一个整流电路电连接；3dB-DQ电桥的端口2与第二个二极管的端口1电连接，第二个二极管的端口2与第二个整流电路电连接；3dB-DQ电桥的端口3与下一个电桥反射式移相器的3dB-DQ电桥的端口4、第一个加载线移相器的二极管的端口1电连接；
加载线移相器包括二极管、整流电路，两个二极管的端口1均与前一个3dB-DQ电桥的端口3连接，两个二极管的端口2与整流电路电连接；
第二个加载线移相器的端口1接地，第二个加载线移相器的端口1与天线引脚Rfout电连接。
2.如权利要求1所述的一种C波段6位数字移相器，其特征在于：
第一个加载线移相器包括2个整流电路，第一个加载线移相器的两个二极管的端口2分别对应与2个整流电路电连接；
第二个加载线移相器包括1个整流电路，第二个加载线移相器的两个二极管的端口2均与整流电路电连接。
3.如权利要求1所述的一种C波段6位数字移相器，其特征在于：相邻两个电桥反射式移相器之间、相邻两个加载线移相器之间、相邻的电桥反射式移相器与加载线移相器之间均连接有微带线。
4.如权利要求1所述的一种C波段6位数字移相器，其特征在于：每个电桥反射式移相器中，3dB-DQ电桥的端口1、端口2与二极管之间均连接有微带线。
5.如权利要求1所述的一种C波段6位数字移相器，其特征在于：每个电桥反射式移相器中，二极管与整流电路之间均连接有微带线；
每个加载线移相器中，二极管与整流电路之间也均连接有微带线。
6.如权利要求1所述的一种C波段6位数字移相器，其特征在于：移相器的移相编码的角度步进为5.625°，且0～360°相位可调。
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