[發(fā)明專利]基于容性負載的超寬帶定值移相器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610055861.9
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105514539A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蓋川;夏冬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京米樂為微電子科技有限公司
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 許丹丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種移相器，具體涉及一種超寬帶定值移相器。

背景技術(shù)

隨著寬帶有源相控陣?yán)走_的不斷發(fā)展，人們對天線波束控制的需求不斷提高，對控 制電路的研究也更加深入。

移相器作為波束控制的關(guān)鍵器件，由于其工作狀態(tài)及技術(shù)指標(biāo)較多，占用面積大， 性能要求高，設(shè)計和制作難度大，一直是天線收發(fā)組件中關(guān)鍵的器件之一。相控陣?yán)走_ 的發(fā)展對移相器的帶寬，移相精度和集成面積等方面提出了更高的要求，因此，對寬帶 以及超寬帶高性能移相器的研究具有重要的意義及實際應(yīng)用價值。

然后，在通信系統(tǒng)中實際應(yīng)用移相器時，往往存在一些非理想的因素。例如，在實 際的多通道系統(tǒng)(例如相控陣)中，由于布板時通路傳輸線長度差異、鍵合金絲長度差異、 芯片本身相位特性的差異性，導(dǎo)致各個通道中相位并不一致，存在一定差異。因此十分 有必要研究出一種易于系統(tǒng)調(diào)試，能夠校正寬帶系統(tǒng)相位的寬帶定值移相器。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本專利提供一種基于容性負載的超寬帶定 值移相器。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于容性負載的超寬帶定值移相器：

包括物理分離的N路移相單元，通過接入不同移相單元的信號輸入端與信號輸出 端，實現(xiàn)N-1種移相狀態(tài)。

每路移相單元中，包括正交耦合器、第一和第二傳輸線，以及第一和第二容性負載， 其中所述正交耦合器包括輸入端、耦合端、直通端和隔離端，所述第一傳輸線的一端作 為該移相單元的信號輸入端，另一端與正交耦合器的輸入端連接，所述第二傳輸線一端 作為該移相單元的信號輸出端，另一端與正交耦合器的隔離端連接；第一容性負載的一 端與正交耦合器的耦合端連接，另一端接地；第二容性負載的一端與正交耦合器的直通 端連接，另一端接地。

優(yōu)選的，所述各移相單元中分別與正交耦合器耦合端和直通端連接的第一和第二容 性負載為純電容元件。優(yōu)選的，分別與正交耦合器輸入端和隔離端連接的第一和第二傳 輸線的特性阻抗均為50歐姆。

優(yōu)選的，所述N路移相單元中采用完全相同的正交耦合器。

進一步優(yōu)選的，所述正交耦合器為由螺旋形電感耦合單元級聯(lián)而成超寬帶正交耦合 器；每級螺旋形電感耦合單元包括相互耦合的兩個螺旋電感；相鄰兩級的螺旋形電感耦 合單元通過前一級的兩個螺旋電感分別與后一級的兩個螺旋電感之一串聯(lián)實現(xiàn)前后級 級聯(lián)；

該耦合器中級聯(lián)連接的第一級螺旋形電感耦合單元中的其中一螺旋電感位于外側(cè) 的一端為耦合器的耦合端，另一螺旋電感位于外側(cè)的一端為耦合器的輸入端；該耦合器 中最后一級螺旋形電感耦合單元中的其中一螺旋電感位于外側(cè)的一端為耦合器的直通 端，另一螺旋電感位于外側(cè)的一端為耦合器的隔離端；

從外部到內(nèi)部耦合器中各螺旋形電感耦合單元的耦合間距或微帶線寬逐漸遞減。

進一步優(yōu)選的，所述螺旋形電感耦合單元通過其兩個螺旋電感位于同層金屬并采用 邊際耦合實現(xiàn)相互耦合，或所述螺旋形電感耦合單元通過其兩個螺旋電感位于不同層金 屬，結(jié)合邊際耦合和上下層耦合實現(xiàn)相互耦合。

作為進一步優(yōu)選的，所述各螺旋形電感耦合單元中的兩個螺旋電感位于同一側(cè)的端 口之間跨接有跨接電容，所述跨接電容的兩端分別通過接地電容接地。

作為優(yōu)選的，所述耦合器的電路結(jié)構(gòu)左右對稱，上下對稱，且均為集總元件。

有益效果：本發(fā)明提供的基于容性負載的超寬帶定值移相器，其具有如下優(yōu)點：

1、容性負載的使用，避免了傳統(tǒng)電容電感串/并聯(lián)形式的負載中的大尺寸螺旋電感 的使用，減小了電路尺寸，降低成本；另一方面，避免引入傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中螺旋電感的額外 損耗，使得移相器整體插入損耗更小。

2、每路移相單元電路中，在正交耦合器電路設(shè)計完成后，通過調(diào)整第一、第二容 性負載的容值大小，通過調(diào)整第一、第二傳輸線的電長度大小，即可獲得不同的移相值， 大大簡化移相器的設(shè)計。進一步的，本發(fā)明可采用完全相同的正交耦合器作為移相器的 核心電路，進一步簡化移相器的設(shè)計。

3、容性負載不會惡化移相器的帶寬，即移相器的工作帶寬主要由正交耦合器的工 作帶寬決定。

4、包含多個移相單元電路，不需要供電和邏輯控制電路，選擇不同的移相單元電 路，即可進行系統(tǒng)通道內(nèi)相位的校正，非常易于在系統(tǒng)調(diào)試中使用。