[發明專利]基于有源和無源相結合的X波段5位移相器

有效

• 申請號: 201711144230.5
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107863949B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 李振榮;曾其發;莊奕琪;吳泓江
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03H11/16
• 分類號: H03H11/16
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種基于有源和無源結構相結合的X波段5位移相器。主要解決現有技術增益誤差大，移相精度低的問題。其包括：濾波器(1)、有源巴倫(3)和開關(4)，濾波器和開關分別設有多個，它們之間交替連接，且最后一個開關與有源巴倫的輸入端連接；有源巴倫的輸出端連接有正交信號發生器(2)，用于產生正負兩個同相信號和正負兩個正交信號；正交信號發生器的輸出端連接有四選一電路(5)，用于從正負兩個同相信號和正負兩個正交信號這四路信號中選擇一路信號進行輸出，實現信號在四個象限之間的變換。本發明具有增益誤差小，移相精度高的優點，可用于射頻微波相控陣接收機需要高精度移相器的射頻集成電路中。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體涉及一種X波段5位移相器，可用于射頻微波相控陣接收機等需要高精度移相器的射頻集成電路中。

背景技術

移相器在雷達、導彈姿態控制、加速器、通信、儀器儀表甚至于音樂等領域都有著廣泛的應用。移相器的主要性能指標有：1)工作頻帶；2)移相相量；3)移相精度；4) 插入損耗；5)輸入駐波比；6)承受功率。傳統的數字無源移相器主要分為開關線型移相器、負載線型移相器、高低通型移相器和反射型移相器，這些都是完全以分立元件為基礎實現的，主要缺點有：1)電路拓撲復雜；2)設計難度大；3)工藝加工難度大；4) 相移精度低；5)集成度低。有源移相器可以大大減小移相器占用的面積，相對純無源結構的移相器可以實現更高的移相精度和相對低的移相誤差，目前的有源移相器一般采用正交矢量合成方法，其中主要包括直接矢量合成和兩次矢量合成兩種方式；但是正交矢量合成結構的移相器也有其相應的缺點，主要包括1)電流功耗大；2)對調整所需合成的正交兩路信號幅度的電路的精度要求較高、設計難度較大，這將直接影響移相器的移相誤差。

針對有源移相器和無源移相器的缺陷，目前，已有將有源與無源結構相結合的移相器，如圖8所示。圖8是一種四位移相器，該四位移相器在低相移部分采用濾波器實現，在180°范圍內采用低通帶通濾波器結構，利用開關控制信號通過不同低通帶通濾波器可以實現以步進值為22.5°的移相。輸出端接有源巴倫結構，通過開關控制可以實現360°范圍內的移相。該電路通過濾波器實現相移，雖具有設計思路簡單、線性度高的優點，但隨著濾波器數目的增加，移相控制難度隨之增加，增益也會進一步衰減，使得最終在輸出端呈現出移相精度低和增益誤差較大的缺點。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種基于有源和無源相結合的X 波段5位移相器，以減小增益誤差，提高移相精度低。

為實現上述目的，本發明的X波段5位移相器，包括：濾波器1、有源巴倫3和開關4，其特征在于：

有源巴倫3的輸出端連接有正交信號發生器2，用于產生正的同相信號VoI+、負的同相信號VoI-、正的正交信號VoQ-和負的正交信號VoQ-。

所述有源巴倫3，包括共射放大電路31、共基放大電路32和第一差分緩沖器33；共射放大電路31的輸出端與第一差分緩沖器33的負輸入端連接，共基放大電路32的輸出端與第一差分緩沖器33的正輸入端連接；共射放大電路31的輸入端與共基放大電路32的輸入端連接，第一差分緩沖器33的正負兩個輸出端與正交信號發生器2的正負兩個輸入端連接；

所述正交信號發生器2，其輸出端連接有四選一電路5，用于從正的同相信號VoI+、負的同相信號VoI-、正的正交信號VoQ+和負的正交信號VoQ-這四路信號中選擇一路信號進行輸出，實現信號在四個象限之間的變換。

作為優選，所述四選一電路5，由第二差分緩沖51，第三差分緩沖器52和四個控制開關53，54，55，56組成；第二差分緩沖器51的正輸出端與第一控制開關53的輸入端連接，第二差分緩沖器51的負輸出端與第二控制開關54的輸入端連接；第三差分緩沖器52的正輸出端與第三控制開關55的輸入端連接，第三差分緩沖器52的負輸出端與第四控制開關56的輸出端連接；四個控制開關53，54，55，56的四個輸出端連接作為四選一電路的輸出端。