基于容性负载的超宽带定值移相器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种移相器，具体涉及一种超宽带定值移相器。
【背景技术】
[0002] 随着宽带有源相控阵雷达的不断发展，人们对天线波束控制的需求不断提高，对 控制电路的研究也更加深入。
[0003] 移相器作为波束控制的关键器件，由于其工作状态及技术指标较多，占用面积大， 性能要求高，设计和制作难度大，一直是天线收发组件中关键的器件之一。相控阵雷达的发 展对移相器的带宽，移相精度和集成面积等方面提出了更高的要求，因此，对宽带以及超宽 带高性能移相器的研究具有重要的意义及实际应用价值。
[0004] 然后，在通信系统中实际应用移相器时，往往存在一些非理想的因素。例如，在实 际的多通道系统(例如相控阵）中，由于布板时通路传输线长度差异、键合金丝长度差异、芯 片本身相位特性的差异性，导致各个通道中相位并不一致，存在一定差异。因此十分有必要 研究出一种易于系统调试，能够校正宽带系统相位的宽带定值移相器。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了解决现有技术中的不足，本专利提供一种基于容性负载的超宽带 定值移相器。
[0006] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的基于容性负载的超宽带定值移相 器：
[0007] 包括物理分离的N路移相单元，通过接入不同移相单元的信号输入端与信号输出 端，实现N-1种移相状态。
[0008] 每路移相单元中，包括正交耦合器、第一和第二传输线，以及第一和第二容性负 载，其中所述正交耦合器包括输入端、耦合端、直通端和隔离端，所述第一传输线的一端作 为该移相单元的信号输入端，另一端与正交耦合器的输入端连接，所述第二传输线一端作 为该移相单元的信号输出端，另一端与正交耦合器的隔离端连接;第一容性负载的一端与 正交耦合器的耦合端连接，另一端接地;第二容性负载的一端与正交耦合器的直通端连接， 另一端接地。
[0009] 优选的，所述各移相单元中分别与正交耦合器耦合端和直通端连接的第一和第二 容性负载为纯电容元件。优选的，分别与正交耦合器输入端和隔离端连接的第一和第二传 输线的特性阻抗均为50欧姆。
[0010]优选的，所述N路移相单元中采用完全相同的正交耦合器。
[0011]进一步优选的，所述正交耦合器为由螺旋形电感耦合单元级联而成超宽带正交耦 合器;每级螺旋形电感耦合单元包括相互耦合的两个螺旋电感;相邻两级的螺旋形电感耦 合单元通过前一级的两个螺旋电感分别与后一级的两个螺旋电感之一串联实现前后级级 联；
[0012] 该耦合器中级联连接的第一级螺旋形电感耦合单元中的其中一螺旋电感位于外 侧的一端为親合器的親合端，另一螺旋电感位于外侧的一端为親合器的输入端;该親合器 中最后一级螺旋形电感耦合单元中的其中一螺旋电感位于外侧的一端为耦合器的直通端， 另一螺旋电感位于外侧的一端为耦合器的隔离端；
[0013] 从外部到内部耦合器中各螺旋形电感耦合单元的耦合间距或微带线宽逐渐递减。
[0014] 进一步优选的，所述螺旋形电感耦合单元通过其两个螺旋电感位于同层金属并采 用边际耦合实现相互耦合，或所述螺旋形电感耦合单元通过其两个螺旋电感位于不同层金 属，结合边际耦合和上下层耦合实现相互耦合。
[0015] 作为进一步优选的，所述各螺旋形电感耦合单元中的两个螺旋电感位于同一侧的 端口之间跨接有跨接电容，所述跨接电容的两端分别通过接地电容接地。
[0016] 作为优选的，所述耦合器的电路结构左右对称，上下对称，且均为集总元件。
[0017]有益效果:本发明提供的基于容性负载的超宽带定值移相器，其具有如下优点：
[0018] 1、容性负载的使用，避免了传统电容电感串/并联形式的负载中的大尺寸螺旋电 感的使用，减小了电路尺寸，降低成本;另一方面，避免引入传统结构中螺旋电感的额外损 耗，使得移相器整体插入损耗更小。
[0019] 2、每路移相单元电路中，在正交耦合器电路设计完成后，通过调整第一、第二容性 负载的容值大小，通过调整第一、第二传输线的电长度大小，即可获得不同的移相值，大大 简化移相器的设计。进一步的，本发明可采用完全相同的正交耦合器作为移相器的核心电 路，进一步简化移相器的设计。
[0020] 3、容性负载不会恶化移相器的带宽，即移相器的工作带宽主要由正交耦合器的工 作带宽决定。
[0021] 4、包含多个移相单元电路，不需要供电和逻辑控制电路，选择不同的移相单元电 路，即可进行系统通道内相位的校正，非常易于在系统调试中使用。
[0022] 5、进一步地，移相单元电路中配合采用由螺旋形耦合电感级联构成的超宽带正交 耦合器，可以使得在正交耦合器的带宽范围内保持良好的相位平坦度，获得更为优异的超 宽带移相性能。
[0023] 总体而言，本发明提供的基于容性负载的超宽带定值移相器，其结构紧凑，设计方 法简单，插入损耗小，不需要额外的供电及逻辑控制，可以广泛应用在宽带有源相控阵雷达 系统调试中。
【附图说明】
[0024]图1为本发明提供的基于容性负载的超宽带定值移相器的原理示意框图；
[0025]图2为实施例1中举例的4路理想元器件构成的超宽带定值移相器提供30度、45度 以及60度相移下的相移仿真结果；
[0026]图3为实施例2提供的4路超宽带定值移相器的结构示意框图；
[0027]图4为实施例2提供的4路超宽带定值移相器提供20度、40度以及60度相移下的相 移测试结果；
[0028]图5为实施例2提供的4路超宽带定值移相器提供20度、40度以及60度相移下的相 移误差测试结果；
[0029] 图6为实施例2提供的4路超宽带定值移相器的插入损耗测试结果；
[0030] 图7为实施例2提供的4路超宽带定值移相器的回波损耗测试结果。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以下实施例对本发明不构 成限定。
[0032] 本发明提供的基于容性负载的超宽带定值移相器，可以用较小的电路面积实现较 宽的工作带宽，具有良好的相移平稳度。如图1所示，本发明提供的基于容性负载的超宽带 定值移相器，包括N路移相单元，这N路移相单元是物理分离的，且通过接入不同移相单元的 信号输入端与信号输出端，物理切换不同的移相单元，可实现N-1种移相状态，其中N2 2。以 第N路移相单元为例说明，包括正交親合器N、第一传输线0NC、第二传输线0ND，以及第一容性 负载C NA和第二容性负载CNB，其中所述正交耦合器包括输入端C、耦合端A、直通端B和隔离端 D，所述第一传输线Θν(；的一端作为该移相单元的信号输入端，用于作为输入N接收一输入信 号，另一端与正交耦合器的输入端C连接，所述第二传输线0 ND-端作为该移相单元的信号输 出端，用于作为输出N输出一输出信号，另一端与正交親合器的隔离端D连接;第一容性负载 Cna的一端与正交親合器的親合端A连接，另一端接地;第二容性负载Cnb的一端与正交親合 器的直通端B连接，另一端接地。即：正交耦合器的耦合端