本发明专利技术公开了一种工作于L波段1.0GHz～1.2GHz小型化L波段4位数字式移相器。该移相器由四个可分别实现22.5°、45°、90°、180°移相电路级联构成，22.5°、45°、90°、180°均采用加载线式移相拓扑结构设计。该移相器以22.5°为相移步进值，在0°～360°的范围内可实现16种相移状态。为实现22.5°、45°移相结构单元的小型化，22.5°和45°移相单元采用慢波结构，从而将其整体长度缩减50％；为拓宽90°、180°移相单元工作带宽和减小90°、180°移相单元尺寸及插入损耗，90°和180°移相单元采用多支节加载技术及蜿蜒线，多支节加载技术的使用，极大的提高了移相器的工作带宽。本发明专利技术的电路拓扑结构和设计过程简单，制造工艺简便，工作频带宽，插入损耗低，移相器的整体尺寸小，相移精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于应用在相控阵雷达、导弹姿态控制、智能天线通信系统、制导和仪器等电子系统设备中的电子部件，特别是一种微波宽带低插损数字式移相器。
技术介绍
在专利【1】【2】【3】均采用不同的技术来实现数字式移相器的小型化，【1】采用集总元件实现移相器的小型化及宽带特性，但是其移相角度最大仅为90°，而且插入损耗过大，大于3dB ;【2】采用机械式移相，缺点是反应时间长，可靠性差；【3】采用MEMS作为开关式移相器的开关，但是开关式移相器固有的缺陷会导致移相器工作带宽较窄。【1】微波毫米波1-22GHZ小型化超宽带低损耗0-90°移相器，公布号CN102176523 A【2】小型化TD-SCDMA电调智能天线移相器，公开号CN101651242 A【3】一种基于MEMS电容电感移相单兀的开关线型移相器,公布号CN102509816相控阵雷达因其具有可实现波束快速扫描、空间功率合成、波束形状可快捷变换等优点在军事及民用领域得到广泛的应用。而数字式移相器作为相控阵雷达系统中收发组件的核心组成部分，其技术性能对相控阵雷达系统的整体性能具有重要影响。数字式移相器的主要技术指标有:1)工作频率带宽；2)相移位数；3)相移量；4)相移精度；5)插入损耗；6)各态插入损耗差；7)各态输入和输出端电压驻波比；8)开关速度；9)电路尺寸。传统开关线式移相器频带窄，插入损耗大，受限于微波开关的最大功率容量，使得开关线式移相器的功率容量较小；传统加载线式移相器尺寸较大，且随着移相量的增加，工作频带逐渐变窄，插入损耗也会随之增加；铁氧体移相器体积大，响应时间长；机械式移相器的反应时间长，体积与重量都较大，而且由于机械结构的存在使得可靠性差。如何实现带宽较宽、体积小、损耗低、功率容量大且性能稳定的移相器成为研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电路拓扑结构简单可靠、加工方便、工作频带宽、插入损耗小、移相精度高、尺寸小、成本低的0°?360°的4位数字式移相器。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种微波4位数字式移相器，其特征在于:包含4个单元移相结构电路，4个单元移相结构电路均采用改进型加载线式移相拓扑结构；该移相器由22.5°、45°、90°、180°相移单元电路级联构成，其级联顺序是综合各个单元尺寸与整体尺寸要求布局决定的，可以灵活调整。该移相器以22.5°为相移步进值，在0°?360°的范围内可实现16种相移状态，22.5°和45°移相结构单元采用慢波结构与加载线式结构，90°和180°移相单元采用多支节加载技术及蜿蜒线结构；该微波4位数字式移相器的信号输入端接180°移相单元电路，然后依次接90°、22.5°、45°移相单元电路，最后45°单元移相电路接信号输出端口。本专利技术中所有的加载线式移相器所采用的开关用梁式PIN管来实现。本专利技术与现有技术相比，其显著优点:1、工作频带宽，相对带宽达到18.3%，而普通的移相器其工作相对带宽为10% ;2、各态插入损耗小，在本专利技术的移相器的各个移相状态中，最大插入损耗< 15dB ;3、尺寸小，移相器的整体长度< 0.76Ag，整体宽带< 0.29 λ g ;4、功率容量大；5、加工简单方便；6、成本低。【附图说明】图1是本专利技术L波段4位数字式移相器的整体结构框图。图2是本专利技术L波段4位数字式移相器的相移位为180°的电路图。图3是本专利技术L波段4位数字式移相器的相移位为90°的电路图。图4是本专利技术L波段4位数字式移相器中的慢波传输线结构示意图。图5是本专利技术L波段4位数字式移相器中的慢波传输线等效电路。图6是本专利技术L波段4位数字式移相器的相移位为22.5°的电路图。图7是本专利技术L波段4位数字式移相器的相移位为45°的电路图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术L波段4位数字式移相器，包含4个单元移相结构电路，4个单元移相结构电路均采用改进型加载线式移相拓扑结构；该移相器由22.5°、45°、90°、180°相移单元电路级联构成，其级联顺序是综合各个单元尺寸与整体尺寸要求布局决定的，该移相器以22.5°为相移步进值，在0°?360°的范围内可实现16种相移状态，22.5°和45°移相结构单元采用慢波结构与加载线式结构，90°和180°移相单元采用多支节加载技术及蜿蜒线结构；该微波4位数字式移相器的信号输入端接180°移相单元电路，然后依次接90°、22.5°、45°移相单元电路，最后45°单元移相电路接信号输出端口。结合图1和图2，本专利技术的L波段4位数字式移相器，包含相移量为180°的单元移相电路，此单元电路为多支节加载移相电路。该单元电路由信号输入端INPUT、信号输出端 OUTPUT、蜿蜒线主干路 SL、加载支节 Bsl、BS2、BS3、BS4、BS5、Bn、B12、B13、B14 和 B15、PIN 管开关Psi>Ps2> Ps3、Ps4> Ps5 以及直流偏置电路组成，其中加载支节 BS1、BS2、BS3、BS4、BS5、Bn、B12、b13、B14和B15可直可弯曲，为了减小移相器尺寸，采用弯曲加载支节最佳；该单元电路信号输入端INPUT接蜿蜒线主干路SL，主干路SL的末端与输出端口 OUTPUT相连，主干路SL由四部分组成ALp SL2、SL3、SL4，加载支节BS1与SQ开始端相连，加载支节BS2、BS3、BS4分别在SLi与SL2、SL2与SL3、SL3与SL4相接处于主干路相连，加载支节BS3与SL4的末端相连；PIN管开关Psl、Ps2> Ps3、Ps4> Ps5的阴极分别与加载支节BS1、bS2、bS3、bS4、bS5的末端相连，阳极分别与加载支节Bn、B12、B13、B14、B15相连；电阻&、电容Q、电感Q及接地孔共同组成直流偏置电路DQ控制PIN管开关PS1的导通与截止，其中i = 1，2，3，4，5。结合图1和图3，本专利技术的L波段4位数字式移相器，包含相移量为90°的单元移相电路，此单元电路仍为多支节加载移相电路。该单元电路由信号输入端INPUT、信号输出端OUTPUT、蜿蜒线主干路SL、加载支节BS1、BS2、BS3、Bn、B12和B13、PIN管开关Psl、Ps2、Ps3以及直流偏置电路组成。其中加载支节BS1、BS2、BS3、Bn、B12、B13可直可弯曲，为了减小移相器尺寸，采用弯曲加载支节最佳；该单元电路信号输入端INPUT接蜿蜒线主干路SL，主干路SL的末端与输出端口 OUTPUT相连，主干路SL由两部分组成JLp SL2，加载支节BS1与SQ开始端相连，加载支节BS2在SQ与SL2相接处于主干路相连，加载支节BS3与SL2的末端相连；PIN管开关Psl、Ps2、Ps3的阴极分别与加载支节BS1、BS2、BS3的末端相连，阳极分别与加载支节Bn、B12、B13相连；电阻民、电容Q、电感L,及接地孔共同组成直流偏置电路DQ控制PIN管开关PS1的导通与截止，其中i = 1，2，3。结合图1、图4、图5和图7，本专利技术的L波段4位数字式移相器，包含相移量为22.5°的单元移相电路，此单元电路为主干路为慢波线结构的加载线式移相电路。微带线/带状线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种L波段4位数字式移相器，包含4个单元移相结构电路，其特征在于：4个单元移相结构电路均采用改进型加载线式移相拓扑结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢红兵，
申请(专利权)人：镇江中安通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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