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一文看懂移相器的发展历程

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发表于 2021-6-10 13:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

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移相器是雷达和通信系统中的重要器件,它是通过改变微波组件的相位一致性,来提高微波组件输出功率合成效率或回波信号的合成效率,提高雷达或通信系统监视能力。移相器发展大致可以分为四个阶段微带式移相器、数控式移相器、数字式移相器、直接数字合成(DDS)芯片,移相器的每次进步都给终端设备功能带来跳跃式的发展。

1、引言

移相器是微波组件中一个重要的器件,它是通过改变微波组件的相位一致性,来提高微波组件功率合成效率或回波信号的合成效率,提高雷达或通信系统监视能力,,移相器发展大致可以分为四个阶段:微带式移相器、数控式移相器、数字式移相器、直接数字合成(DDS)芯片,,四个阶段都实现了移相器技术及设计理念的巨大进步,移相器的每次进步都给终端设备功能带来跳跃式的发展,

2、移相器的分类

本文分别从微带式移相器、数控式移相器、数字式移相器、直接数字合成(DDS)芯片四个阶段介绍移相器的发展历程和工作原理。

2.1、微带式移相器

微带式移相器是最早的移相器,它是通过改变微波信号通过路径的长短来改变微波组件的相位。它是主动改变相位无法实现被动控制,也就是常说的模拟移相器。

工作原理:在使用过程中要测试出被测组件(DUT)与相位基准的相位差O中,所以 pIYBAFr0DiaAQCzQAAAIgQ0rBUI744.jpg ,L 既是需要更改微带线的长度(单位厘米/毫米),入微波组件工作频率对应波长(单位厘米/毫米)。在实际的操作过程中,需要测试出组件与基准相位相位差,换算出要移相的长度,在组件输入端增加或减少相应的微带线长度(增加微带线的长度相位值减少、减少微带线长度相位值增加),即完成组件的配相工序,

2.2、数控式移器

数控式移相器是实现数字电平控制相位,它是通过改变控制信号,来控制微波二极管的通断,改变微波信号路径的长短,从而达到控制组件的相位。图1是典型的6位数控式移相器原理电路图。

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工作原理

六位数字移相器采用了级连的方式将六个移相单元串联起来实现。微带电路1~6六个移相单元的相移量分别为180.90*、45*、22.5%、11.25%.5.625%。然后用二进制码控制电路各PIN二极管的通与断,从而可获得-180*~180*间隔为5.625*所有的相位状态,这就是六位数字移相器工作原理。这类移相器制作简单、成本低廉、体积较大常常用在准相控阵雷达中。

2.3、MMIC数字式移相器

MMIC移相器电路就是在半导体的平面上采用光刻技术制作平面传输线。这样就使微波电路由立体变为平面,由分立变为集成,使得微带电路的小型化一体化得以实现。在MMIC移相器中使用最广泛的是微带线,其传输波是准TEM。 采取GaAsMESFET沟道槽开关,当栅极电压为0V时开关导通、当栅极为-5V是开关断开,这类开关具有响应时间短,寄生电容小,能提高移相器的测试精度。

MMIC工艺技术的发展,已经出现具有输入输出端口互逆移相功能的MMIC移相器,这个功能具有重要的意义,它可以满足T/R组件发射和接收同时对微波信号的相位控制。使T/R组件设计体积更小、功能更先进、电路更简洁。下面介绍一种常用的6位MMIC数字移相器工作原理分析:6位移相器可以提供M=2“个离散的相位状态,相位步进值为360%/2*=5.625”,1~6控制发射信号相位、7~12控制接收信号相位。

相移精度是数字移相器一个重要的指标:对于一个固定频率点,实际相移量的各步进值围绕各中心值有一定偏差:在频带内不同频率时,相移量又有不同值。在实际应用中通常使用均方根相位误差代替移相精度,MMIC移相器的能够满足移相精度小于2”要求。移相精度的均方根值公式:

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2.4、直接数字合成( DDS)芯片

直接数字频率合成技术(Direct Digital Sy nthesis )是一种从相位概念出发,直接全数字频率合成技术,该技术具有频率分辨率高、频率变化速度快、相位可连续性变化等特点,在数字通信系统中被广泛采用,是信号生成和处理的最佳选择,。

3、结束语

移相器是雷达和通信系统中的重要器件,移相器技术经过了四个阶段的发展,每次进步都给终端产品带来科技上的飞跃。数字移相器技术的成熟和应用把雷达产品带进到相控阵时代;数字合成(DDS)技术直接把我们通讯技术带进到数字时代。

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发表于 2021-6-10 13:44 | 显示全部楼层
移相器发展大致可以分为四个阶段微带式移相器、数控式移相器、数字式移相器、直接数字合成(DDS)芯片,移相器的每次进步都给终端设备功能带来跳跃式的发展

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六位数字移相器采用了级连的方式将六个移相单元串联起来实现

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移相器是雷达和通信系统中的重要器件
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