专利名称：微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器的制作方法
技术领域：
本发明属于应用在相控阵雷达、数字微波通信、移动通信、智能天线系统、电子 对抗、制导和仪器等电子系统设备中的电子部件，特别是一种微波毫米波宽频带低损 耗数字模拟兼容移相器。
二
背景技术：
在通信、相控阵雷达、电子对抗、制导和仪器等电子系统设备中的宽带微波毫米 波的控制电路中，数字模拟移相器集成电路是微波毫米波主要控制电路之一。这种数 字/模拟移相器集成电路的主要技术指标有(1)工作频率带宽；(2)相移位数；(3) 相移量；(4)相移精度；(5)相位变化随控制电压变化的线性度(6)插入损耗；(7) 各态插入损耗差；(8)各态输入和输出端电压驻波比；(9)开关速度；(10)电路尺寸;
(ll)输出功率l分贝压縮电平；(12)电路间电性能的一致性。现有的微波毫米波宽 带数字模拟兼容移相器集成电路的同类产品，由于设计采用的实现移相电路方案的缺 陷，通常电性能指标均较差。例如常规的微波五位数字移相器采用五种不同的电路 彼此串接构成，因此其主要缺点有(1)电路拓扑复杂，每一位要采用不同电路实现;
(2)设计难度大；(3)工艺加工难度大；(4)相移精度低；(5)多位数字相移器的电 路损耗大；(6)输入和输出端电压驻波比差；(7)工作频率带宽较窄；(8)成品率低；
(9)受工艺控制参数影响，电路间电性能一致性较差；(10)电路尺寸较大。
三
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路拓扑结构简单、大幅度减小电路插入损耗、展宽 工作频率带宽、减小芯片面积、提高成品率、降低成本并具有数字和模拟控制兼容的 微波毫米波移相器。
实现本发明目的的技术解决方案是 一种微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器，它由一个单元电路构成，该单元电路为反射型数字模拟兼容的移相电路，并 构成具有0~360度的相位变化；所述的单元电路由微波毫米波宽带数字/模拟移相器电 路和数字/模拟控制转换电路连接组成，该微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路包括 信号输入端、信号输出端和控制信号输入端，该信号输入端和信号输出端分别构成单 元电路的信号输入端和信号输出端；所述的数字/模拟控制转换电路由控制信号输入 端、分压电阻、控制场效应晶体管和偏置电阻构成，其中第O分压电阻和第一分压电 阻连接公共点构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端，所述的分压电阻分别与 控制场效应晶体管的源极和漏极之间并联后再与第0分压电阻构成电调可控的分压网 络，该数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端与所述的移相器电路的控制信号输入 端连接。
一种微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器，它由两个完全相同的单元电 路串联构成，每个单元电路是一个180度反射型数字模拟兼容的移相电路，该两个完 全相同的单元电路串联构成具有360度的相位变化；所述的单元电路由微波毫米波宽 带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换电路串联组成，该微波毫米波宽带数字/ 模拟移相器电路包括信号输入端、信号输出端和控制信号输入端，该信号输入端和信 号输出端分别构成单元电路的信号输入端和信号输出端；所述的数字/模拟控制转换电 路由控制信号输入端、分压电阻、控制场效应晶体管和偏置电阻构成，其中第O分压 电阻和第一分压电阻连接公共点构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端，所述 的分压电阻分别与控制场效应晶体管的源极和漏极之间并联后再与第0分压电阻构成 电调可控的分压网络，该数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端与所述的移相器电 路的控制信号输入端连接。
一种微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器，在两个完全相同并串联的单 元电路上再串联一个完全相同的单元电路，该每个单元电路是一个120度反射型数字 模拟兼容的移相电路，该三个完全相同的单元电路串联构成具有360度的相位变化， 该一个单元电路的信号输出端和第二个单元电路的信号输入端相连，该第二个单元电 路的信号输出端与第三个单元电路的信号输入端相连；所述的单元电路由微波毫米波
宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换电路串联组成，该微波毫米波宽带数 字/模拟移相器电路包括信号输入端、信号输出端和控制信号输入端，该信号输入端和 信号输出端分别构成单元电路的信号输入端和信号输出端；所述的数字/模拟控制转换 电路由控制信号输入端、分压电阻、控制场效应晶体管和偏置电阻构成，其中第0分 压电阻和第一分压电阻连接公共点构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端，所 述的分压电阻分别与控制场效应晶体管的源极和漏极之间并联后再与第0分压电阻构 成电调可控的分压网络，该数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端与所述的移相器 电路的控制信号输入端连接。
本发明微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器所述单元电路的微波毫米波 宽带数字/模拟移相器电路中，信号输入端连接第二微带线的一端，该第二微带线的另 一端连接耦合器的一端，该耦合器的隔离端连接第一微带线的一端，第一微带线的另 一端连接信号输出端，该信号输出端连接另一个单元的输入端；所述的耦合器的直通 端连接第三微带线的一端，该第三微带线的另一端分别连接第一电阻和第一场效应管
的漏极，该第一电阻的另一端接第一电容的一端，该第一电容的另一端接地，所述的 第一场效应管的源极分别连接第二电阻和第二电容的一端，该第二电阻和第二电容的 另一端接地，该第一场效应管的栅极连接第三电阻，该第三电阻的另一端连接第五电 阻，该第五电阻的另一端连接第二场效应管的栅极，该第二场效应管的源极分别连接 第六电阻和第四电容的一端，该第六电阻和第四电容的另一端接地，所述的第二场效 应管的漏极分别连接第四微带线和第四电阻的一端，该第四电阻的另一端连接第三电 容的一端，该第三电容另一端接地，所述的第四微带线的另一端连接耦合器的耦合端， 所述的第三电阻和第五电阻的公共连接点构成微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路 的控制信号输入端；该控制信号输入端连接数字/模拟控制转换电路中的控制信号输出 端，控制信号输入端公共连接点接第O分压电阻的一端，该端还与第一场效应晶体管 的漏极和第一分压电阻一端相接，第0分压电阻另一端连接第cO控制信号端，该第一 场效应晶体管的栅极连接第二偏置电阻的一端，该第二偏置电阻的另一端连接第cl控 制信号输入端，所述的第一场效应晶体管的源极和第一分压电阻另一端连接第二场效
应晶体管的漏极和第三分压电阻的一端，该第二场效应晶体管的栅极连接第四偏置电 阻的一端，该第四偏置电阻的另一端连接第c2控制信号输入端，该第二场效应晶体管 的源极和第三分压电阻连接下一级场效应晶体管的漏极和对应的分压电阻的一端，依 次类推，最后一级的场效应晶体管的漏极和第2n-l分压电阻的一端接上一级场效应晶 体管的源极和相应的分压电阻的对应端，该第n个场效应晶体管的栅极连接第2n偏置 电阻的一端，该第2n偏置电阻的另一端连接第cn控制信号输入端，该第n个场效应 晶体管的源极和第2n-l分压电阻的另一端接地。
本发明与现有技术相比，其显著优点有(1)电路设计简单，通过数字模拟兼容 控制转换电路实现连续改变或步进方式改变加到控制器件上的控制电压，使控制器件 的电参数随控制电压变化，从而实现反射型移相电路的相位在360度范围内连续或步 进快速变化，只要设计一位电路(180度或120度)即可；(2)数字和模拟控制兼容;
(3)由于只有两个(或三个)完全相同的单元电路串接，电路损耗为两个(或三个) 单元电路之和，而一般多位数字移相器其插入损耗均为多位数字移相电路之和，故插 入损耗小；(4)工作频带宽，如当采用三位完全相同的120度单元移相电路串接时，
其工作频率范围可达多个倍频程；(5)各态插入损耗差值小；(6)芯片面积小；(7)
由于采用数字模拟兼容控制转换电路，不仅实现数字模拟兼容，同时保证各数字移相
态相互转换的开关速度，而且与砷化镓单片集成电路工艺兼容，制造中工艺难点少；(8)
成品率高，成本低；(9)芯片间电性能批量一致性好。 四
图1是本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器一个单元电路的电 路框图。
图2是本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器两个完全相同单元 电路串接的电路框图。
图3是本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器三个完全相同单元 电路串接的电路框图。图4是本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器一个单元电路的电 原理图。
图5是本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器两个完全相同单元 电路串接的电原理图。
图6是本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器三个完全相同单元 电路串接的电原理图。
五
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例l :结合图l，本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器， 由一个单元电路构成，该单元电路为一个反射型数字模拟兼容的移相电路，该单元电 路可以构成具有0 360度的相位变化。该单元电路由微波毫米波宽带数字/模拟移相器 电路和数字/模拟控制转换电路构成，该微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路包括信 号输入端RF IN、信号输出端RF OUT和控制信号输入端，该信号输入端RF IN和信号 输出端RF OUT分别构成单元电路的信号输入端和信号输出端；所述的数字/模拟控制 转换电路由控制信号输入端V。。、 d、 V。2、……、L,分压电阻r。、 :n、 r3、……、r(M), 控制场效应晶体管f,、 f2、……f。和偏置电阻r2、 r4……、r(w构成，其中第0分压电 阻r。和第一分压电阻r,连接公共点P构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端， 所述的分压电阻r,、 r,、……、r"(M)分别与控制场效应晶体管f,、 f2、……t的源极和 漏极之间并联后再与第0分压电阻r。构成电调可控的分压网络，该数字/模拟控制转换 电路的控制信号输出端与所述的移相器电路的控制信号输入端连接。所述的单元电路 的控制信号输入端V。。、 V。,、 V。2、……V。n外接控制信号，控制端口的数目为l、 2、……
n， n为数字移相控制的位数，通常根据需要选取。数字移相态时，当控制信号输入端 V。 、 L、 V。2、……V。。均接场效应晶体管夹断电压时，设为参考态，当第c0控制信号 输入端L接夹断电压，其他的控制信号输入端Vd、 Vt2、……L分别或组合加导通电 压(零伏)时则为不同的数字移相态;模拟移相态时，其他的控制信号输入端Vd、V。2、……
L均接场效应晶体管夹断电压，第c0控制信号输入端V。。的控制信号在给定范围内(从 零伏到场效应晶体管夹断电压值，或从场效应晶体管夹断电压值到零伏)连续变化则对 应模拟移相态。
结合图4，为实现本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器，上述单 元电路的微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路及数字/模拟控制转换电路的构成如 下信号输入端RF IN连接第二微带线M2的一端，该第二微带线M2的另一端连接耦合 器L,的一端，该耦合器L,的隔离端连接第一微带线M,的一端，第一微带线M,的另一端 连接信号输出端RFOUT，该信号输出端RFOUT连接另一个单元的输入端；所述的耦合 器L,的直通端连接第三微带线M3的一端，该第三微带线M3的另一端分别连接第一电阻 R,和第一场效应管F,的漏极，该第一电阻R,的另一端接第一电容C,的一端，该第一电 容C,的另一端接地，所述的第一场效应管F,的源极分别连接第二电阻R2和第二电容C2 的一端，该第二电阻R2和第二电容C2的另一端接地，该第一场效应管F,的栅极连接第
三电阻R,，该第三电阻R3的另一端连接第五电阻R5，该第五电阻R5的另一端连接第二 场效应管F2的栅极，该第二场效应管F2的源极分别连接第六电阻f^和第四电容C4的一 端，该第六电阻R^和第四电容C,的另一端接地，所述的第二场效应管F2的漏极分别连 接第四微带线1^和第四电阻R4的一端，该第四电阻R^的另一端连接第三电容C3的一端， 该第三电容C3另一端接地，所述的第四微带线W的另一端连接耦合器L,的耦合端，所 述的第三电阻R3和第五电阻Rs的公共连接点P构成微波毫米波宽带数字/模拟移相器电 路的控制信号输入端；该控制信号输入端连接数字/模拟控制转换电路中的控制信号输 出端，控制信号输入端公共連接点P接第0分压电阻r。的一端，该端还与第一场效应 晶体管t的漏极和第一分压电阻r,一端相接，第0分压电阻r。另一端连接第cO控制 信号端V。。，该第一场效应晶体管f,的栅极连接第二偏置电阻r2的一端，该第二偏置电 阻r2的另一端连接第cl控制信号输入端V。,，所述的第一场效应晶体管f,的源极和第 一分压电阻r,另一端连接第二场效应晶体管f2的漏极和第三分压电阻r3的一端，该第 二场效应晶体管f2的栅极连接第四偏置电阻r4的一端，该第四偏置电阻r^的另一端 连接第c2控制信号输入端V。2,该第二场效应晶体管f2的源极和第三分压电阻r3连接
下一级场效应晶体管的漏极和对应的分压电阻的一端，依次类推，最后一级的场效应 晶体管f 的漏极和分压电阻r(2n—,)的一端连接上一级场效应晶体管的源极和相应的分 压电阻的对应端，该第n个场效应晶体管fn的栅极连接第2n偏置电阻r^的一端， 该第2n偏置电阻r(2"的另一端连接第cn控制信号输入端V。n,该第n个场效应晶体管 t的源极和第2n-l分压电阻r(2^的另一端接地。在单元电路中，只要调节各微带线、 电容和晶体管的值，就能够实现CT360度的相位变化。为便于描述，本部分在叙述具 体的控制信号输入端Vc。、 V。,、 V。2、……、Vc ，分压电阻r。、 r,、 r:,、……、r(2n—0 ，控 制场效应晶体管f,、 f2、……f。以及偏置电阻r2、 r4……、r(加时采用与其编号对应， 如偏置电阻1"4为第四偏置电阻，而没有按顺序应为第二个偏置电阻来指明的。
实施例2:结合图l、图2、图4和图5，本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字 模拟兼容移相器，由两个完全相同的单元电路串联构成，该每个单元电路是一个180 度反射型数字模拟兼容的移相电路，该两个完全相同的单元电路串联构成具有360度 的相位变化；所述的单元电路由微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控 制转换电路构成，该微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路包括信号输入端RF IN、信 号输出端RF OUT和控制信号输入端，该信号输入端RF IN和信号输出端RF OUT分别 构成单元电路的信号输入端和信号输出端；所述的数字/模拟控制转换电路由控制信号 输入端Vc。、 V。,、 Vc2、……、Vc ，分压电阻r。、 i",、 r3、……、r",控制场效应晶体 管t、 f2、……f ，偏置电阻r2、 n……、r加构成，第0分压电阻r。和第一分压电阻 r,连接公共点P构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端，其中分压电阻r,、 r:,、……、r(2。-,)分别与控制场效应晶体管f,、 f2、……fn的源极和漏极之间并联后再与 第0分压电阻r。构成电调可控的分压网络，该数字/模拟控制转换电路的控制信号输出
端与所述的移相器电路的控制信号输入端连接。所述的第一单元电路的控制信号输入 端V。。、 Vel、 Ve2、……V。n外接控制信号，控制端口的数目为l、 2、……n, n为数字 移相控制的位数，通常根据需要选取。数字移相态时，当控制信号输入端V。。、Vd、V。2、…… Vm均接场效应晶体管夹断电压时，设为参考态，当第cO控制信号输入端V。。接夹断电 压，其他的控制信号输入端V。,、 Vt2、……V。。分别或组合加导通电压(零伏)时则为
不同的数字移相态；模拟移相态时，其他的控制信号输入端Vd、 V。2、……V。。均接场 效应晶体管夹断电压，第c0控制信号输入端V。。的控制信号在给定范围内(从零伏到场 效应晶体管夹断电压值，或从场效应晶体管夹断电压值到零伏)连续变化则对应模拟移 相态，同理，对应第二个单元电路控制信号输入端V。。2、 V。l2、 V。22、……V^外接控制 信号，控制端口的数目为l、 2、……n， n为数字移相控制的位数，通常根据需要选 取。数字移相态时，当第二个单元电路控制信号输入端V。。2、 V。l2、 Ve22、……V。。2均接 场效应晶体管夹断电压时，设为参考态，当第c02控制信号输入端V。。2接夹断电压，第 二个单元电路其他的控制信号输入端V￡l2、 V。22、……V^分别或组合加导通电压(零伏)
时则为不同的数字移相态。模拟移相态时，第二个单元电路其他的控制信号输入端V。12、 V。22、……V。n2均接关断电压，第c02控制信号输入端V。。2的控制信号在给定范围内(从 零伏到场效应晶体管夹断电压值，或从场效应晶体管夹断电压值到零伏)连续变化则对 应模拟移相态，第一个单元电路的第c0控制信号输入端V。。和第二个单元电路第c02 控制信号输入端V。。2的控制信号既可以一并供给也可分别供给，这可根据实际需要来确 定，微波输出信号由信号输出端RF OUT输出。
前述的单元电路是由微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换 电路构成，所述的微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换电路的 构成如下输入信号端RF IN连接第二微带线M2的一端，该第二微带线M2的另一端连 接耦合器L,的一端，该耦合器L,的隔离端连接第一微带线M,的一端，第一微带线M, 的另一端连接信号输出端RFOUT，该信号输出端RFOUT连接另一个单元的输入端；所 述的耦合器L,的直通端连接第三微带线M3的一端，该第三微带线M3的另一端分别连接 第一电阻R,和第一场效应管F,的漏极，该第一电阻R,的另一端接第一电容C'的一端， 该第一电容C,的另一端接地，所述的第一场效应管F,的源极分别连接第二电阻R2和第 二电容C2的一端，该第二电阻R2和第二电容C2的另一端接地，该第一场效应管F,的栅 极连接第三电阻R:i，该第三电阻R3的另一端连接第五电阻R5，该第五电阻R.,的另一端 连接第二场效应管F2的栅极，该第二场效应管F2的源极分别连接第六电阻Re和第四电
容Cv的一端，该第六电阻Re和第四电容C,的另一端接地，所述的第二场效应管F2的漏 极分别连接第四微带线^和第四电阻R^的一端，该第四电阻仏的另一辩连接第三电容 C3的一端，该第三电容C3另一端接地，所述的第四微带线仏的另一端连接耦合器L,的 耦合端；所述的第三电阻&和第五电阻Rs的公共连接点P构成微波毫米波宽带数字/ 模拟移相器电路的控制信号输入端，该控制信号输入端连接数字/模拟控制转换电路中 的控制信号输出端；所述的数字/模拟控制转换电路由控制信号输入端V。。、 V。,、 Vc2、……Vc ，分压电阻r。、 r,、 r3、……、r阔,偏置电阻r^、 r4……、r(加)和场效应晶 体管f,、 f2、……f。构成，其中分压电阻r,、 r3、……、r(2n—,)分别与场效应晶体管f,、 f2、……fn的源极和漏极之间并联后与第0分压电阻r。构成可控的分压网络，该第0 分压电阻r。和第一分压电阻r,连接公共点P构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输 出端，分压电阻r,、 r3、……、r(2^其个数分别与数字移相控制位数相同。第0分压电 阻r(,一端连接第c0控制信号端V。。，第0分压电阻r。另一端分别连接第一场效应晶体 管f,的漏极和第一分压电阻r,一端及微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路的控制信 号输入端公共连接点P，该第一场效应晶体管f,的栅极连接第二偏置电阻r2的一端， 该第二偏置电阻1"2的另一端连接第cl控制信号输入端V。,，第一场效应晶体管f,的源 极和第一分压电阻r,另一端连接第二场效应晶体管f2的漏极和第三分压电阻r3的一 端，该第二场效应晶体管f2的栅极连接第四偏置电阻r4的一端，该第四偏置电阻1%的 另一端连接第c2控制信号输入端V。2,该第二场效应晶体管f2的源极和第三分压电阻 r3连接下一级场效应晶体管的漏极和对应的分压电阻的一端，依次类推，最后一级的 场效应晶体管f。的漏极和分压电阻r(2H)的一端连接上一级场效应晶体管的源极和相应 的分压电阻的对应端，第n场效应晶体管f 的栅极连接第2n偏置电阻r (2n)的一端， 该第2n偏置电阻r (2n)的另一端连接第cn控制信号输入端V。n，第n场效应晶体管f 的源极和第2n-l分压电阻r(^)的另一端接地。所述的单元电路的由微带线M,构成的 输出端与其完全相同的另一单元电路的由微带线M,2构成的输入端连接，连接方式与前 述完全相同，各元件一一对应的关系如下M,/M,2, M2/M22， M3/Ma2, MyM42， L,/L2， R,/R,2，
R2/R22， R3/R32， R4/R42, R5/R52, Re/Re2, ro/r。2， r'/r^, r3/r32, ......， r(2n-i)/r(2n—1)2， C1/C12,
C2/C22， C3/C32, C4/C ， F,/Fl2, F2/F22, f,/fl2， f2/f22，……,fy乙'对应控制端口关系 为d 2， v,/v。,2， ve2/v。22，……，v。yv^，最后由微带线M22构成的另一端接信号输
出端RF OUT。
实施例3:结合图l、图3、图4和图6，本发明的微波毫米波宽频带低损耗数字
模拟兼容移相器是在实施例1所述的两个完全相同并串联的单元电路上再串联一个完 全相同的单元电路，该每个单元电路是一个120度反射型数字模拟兼容的移相电路， 该三个完全相同的单元电路串联构成具有360度的相位变化，该一个单元电路的信号 输出端和第二个单元电路的信号输入端相连，该第二个单元电路的信号输出端与第三 个单元电路的信号输入端相连，第三个单元的信号输出端输出信号。其中的单元电路 结构和连接方式与实施例1完全相同，信号由第一单元电路输入端输入，第一单元电 路输出端连接第二单元电路输入端，第二单元电路输出端连接第三单元输入端，信号 由第三单元输出端输出，三个单元各元件一一对应的关系如下M,/M,2/M,3， M2/M22/M23, M3/M32/M33， M4/M42/M43， Li/L2/L3, R1/R12/R13， R2/R22/R23， R3/R32/R33， R4/R42/R43， R5/R52/R53，
R /R62/R6:)， ro/ro2/r03， I"l/r12/r13， I"3/r32/r33，, r(2n-1)/l"(2n-1)2/ r(2n-l)3, C1/C12/C13， C2/C22/C23， C3/C32/CM， C(/C42/C43， F,/Fl2/Fl3, F2/F22/F23， fl/fi2/f3， f2/f22/f23， ， fn/fn2/fti3， 对
应控制端口关系为Vc0/Vc02/Vc03, Vcl/Vcl2/Vcl3, Vc2/Vc22/Vc23，, Vcn/Vcn2/Vc "最后由
微带线M23构成的另一端接信号输出端RF OUT。
综上所述，本发明微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器的三种实施方案 中都具有共同的单元电路，它们的不同在于实施例1的技术方案工作频率带宽窄一些， 实施例2的技术方案工作频率带宽宽一些，而实施例3的技术方案工作频率带宽最宽。 本发明微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器的工作过程如下微波毫米波宽 带输入信号从信号输入端RFIN输入，当控制信号输入端V。。，或WV顺或V。。/V战/Vc。3 控制信号从零伏电压向场效应晶体管的夹断电压连续变化时，或从场效应晶体管的夹 断电压向零伏电压连续变化，此时各数字移相位的其他控制信号输入端V。,、 V。2、……Vw 或Vc,、 Vc2、……Vc /Vcl2、 Vc22、……Vc 2,或Vd、 vc2、……vc /vc,2、 vc22、 ...... vcn2/vcl3、
v^、……v。 3的控制信号均为夹断电压，对应的场效应晶体管的电路参数发生连续变 化，相应的信号相位在360度范围内连续变化，这种状态对应模拟移相态；数字移相
态时，当控制信号输入端L、 V。,、 V。2、……V。n，或V。。、 V。,、 V。2、……V。 /V。。2、 Vcl2、
vc22、......V 2，或Vc。、 vcl、 vc2、......vc /vc。2、 vc,2、 vc22、......vc " /vc。3、 vc,3、 vc23、......
L:,控制信号均接场效应晶体管夹断电压时设为参考态,数字移相控制时V。。接场效应晶
体管夹断电压，Vc,、 Ve2、……Ven，或Vc,、 Ve2、……L/Vd2、 Vc22、……V^，或Vd、 V。2、……VCT/V。I2、 V。22、……V 2/V。l3、 V。23、……Vd分别或组合加导通电压(即零伏)
时，对应不同的控制电压，则对应不同的数字移相态，这样便可方便的实现微波毫米 波宽带低损耗数字/模拟移相器。
权利要求
1、一种微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器，其特征在于它由一个单元电路构成，该单元电路为反射型数字模拟兼容的移相电路，并构成具有0~360度的相位变化；所述的单元电路由微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换电路连接组成，该微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路包括信号输入端(RF IN)、信号输出端(RF OUT)和控制信号输入端，该信号输入端(RF IN)和信号输出端(RF OUT)分别构成单元电路的信号输入端和信号输出端；所述的数字/模拟控制转换电路由控制信号输入端(Vc0、Vc1、Vc2、……、Vcn)、分压电阻(r0、r1、r3、……、r(2n-1))、控制场效应晶体管(f1、f2、……fn)和偏置电阻(r2、r4……、r(2n))构成，其中第0分压电阻(r0)和第一分压电阻(r1)连接公共点(P)构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端，所述的分压电阻(r1、r3、……、r(2n-1))分别与控制场效应晶体管(f1、f2、……fn)的源极和漏极之间并联后再与第0分压电阻(r0)构成电调可控的分压网络，该数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端与所述的移相器电路的控制信号输入端连接。
2、 一种微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器，其特征在于它由两个完 全相同的单元电路串联构成，每个单元电路是一个180度反射型数字模拟兼容的移相电 路，该两个完全相同的单元电路串联构成具有360度的相位变化；所述的单元电路由微 波毫米波宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换电路串联组成，该微波毫米波 宽带数字/模拟移相器电路包括信号输入端(RF IN)、信号输出端(RF OUT)和控制信 号输入端，该信号输入端(RF IN)和信号输出端(RF OUT)分别构成单元电路的信号 输入端和信号输出端；所述的数字/模拟控制转换电路由控制信号输入端(V。。、 V。,、 L、……、V。 )、分压电阻(r。、 r,、 r3、……、r(2 —,))、控制场效应晶体管(f,、 f2、……f ) 和偏置电阻(r2、……、r(2 ))构成，其中第0分压电阻(r。)和第一分压电阻(r,) 连接公共点(P)构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端，所述的分压电阻(r,、 r:,、……、r(2nH))分别与控制场效应晶体管(f'、 f2、……U的源极和漏极之间并联 后再与第0分压电阻(r。)构成电调可控的分压网络，该数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端与所述的移相器电路的控制信号输入端连接。
3、 一种微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器，其特征在于在两个完全相同并串联的单元电路上再串联一个完全相同的单元电路，该每个单元电路是一个120 度反射型数字模拟兼容的移相电路，该三个完全相同的单元电路串联构成具有360度的 相位变化，该一个单元电路的信号输出端和第二个单元电路的信号输入端相连，该第二 个单元电路的信号输出端与第三个单元电路的信号输入端相连；所述的单元电路由微波 毫米波宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换电路串联组成，该微波毫米波宽 带数字/模拟移相器电路包括信号输入端(RF IN)、信号输出端(RF OUT)和控制信号 输入端，该信号输入端(RF IN)和信号输出端(RF OUT)分别构成单元电路的信号输 入端和信号输出端;所述的数字/模拟控制转换电路由控制信号输入端(V。。、Ve,、V。2、……、 V。 )、分压电阻(r。、 ri、 r:,、……、r(2 —,))、控制场效应晶体管(f,、 f2、……f )和偏 置电阻(r2、 r4……、r(2n))构成，其中第0分压电阻(r。)和第一分压电阻(r,)连接 公共点(P)构成数字/模拟控制转换电路的控制信号输出端，所述的分压电阻(r,、 r3、……、r(2")分别与控制场效应晶体管(f,、 f2、……f )的源极和漏极之间并联 后再与第0分压电阻(;r。)构成电调可控的分压网络，该数字/模拟控制转换电路的控制 信号输出端与所述的移相器电路的控制信号输入端连接。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器， 其特征在于所述单元电路的微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路中，信号输入端(RF IN)连接第二微带线(M2)的一端，该第二微带线(M2)的另一端连接耦合器(L,)的一 端，该耦合器(L,)的隔离端连接第一微带线(M,)的一端，第一微带线(M,)的另一端 连接信号输出端(RF 0UT)，该信号输出端(RF OUT)连接另一个单元的输入端；所述 的耦合器(L,)的直通端连接第三微带线(NU的一端，该第三微带线(M3)的另一端分 别连接第一电阻(R》和第一场效应管(F,)的漏极，该第一电阻(R,)的另一端接第一 电容(d)的一端，该第一电容(C,)的另一端接地，所述的第一场效应管(F,)的源极 分别连接第二电阻(R》和第二电容(C》的一端，该第二电阻(R2)和第二电容(C2)的另一端接地，该第一场效应管(F,)的栅极连接第三电阻(R3),该第三电阻(R3)的 另一端连接第五电阻(R5)，该第五电阻(R5)的另一端连接第二场效应管(F2)的栅极， 该第二场效应管(F2)的源极分别连接第六电阻(Re)和第四电容(C4)的一端，该第六 电阻(JO和第四电容(C4)的另一端接地，所述的第二场效应管(F2)的漏极分别连接 第四微带线(W)和第四电阻(R4)的一端，该第四电阻(R》的另一端连接第三电容(C3) 的一端，该第三电容(C3)另一端接地，所述的第四微带线(MJ的另一端连接耦合器(L,)的耦合端，所述的第三电阻(R3)和第五电阻(R5)的公共连接点(P)构成微波 毫米波宽带数字/模拟移相器电路的控制信号输入端；该控制信号输入端连接数字/模拟 控制转换电路中的控制信号输出端，控制信号输入端公共连接点(P)接第O分压电阻(rj的一端，该端还与第一场效应晶体管(f,)的漏极和第一分压电阻(r,) 一端相接, 第0分压电阻(r。)另一端连接第cO控制信号端(Ve。)，该第一场效应晶体管(f,)的 栅极连接第二偏置电阻(r2)的一端，该第二偏置电阻(r2)的另一端连接第cl控制 信号输入端(V。,)，所述的第一场效应晶体管(f,)的源极和第一分压电阻(r,)另一端 连接第二场效应晶体管(f》的漏极和第三分压电阻(r3)的一端，该第二场效应晶体 管(f2)的栅极连接第四偏置电阻(r4)的一端，该第四偏置电阻(r4)的另一端连接 第c2控制信号输入端(V。2),该第二场效应晶体管(f2)的源极和第三分压电阻(r3) 连接下一级场效应晶体管的漏极和对应的分压电阻的一端，依次类推，最后一级的场效 应晶体管(f )的漏极和第2n-l分压电阻(r(2n-,))的一端接上一级场效应晶体管的源 极和相应的分压电阻的对应端，该第n个场效应晶体管(f )的栅极连接第2n偏置电 阻(r (2 ))的一端，该第2n偏置电阻(r (2n))的另一端连接第cn控制信号输入端(L)， 该第n个场效应晶体管(fn)的源极和第2n-l分压电阻(r(2。-,,)的另一端接地。
全文摘要
本发明公开了一种微波毫米波宽频带低损耗数字模拟兼容移相器。它由一个单元电路或者相同的两个单元电路串联或者相同的三个单元电路串联构成，该单元电路为反射型数字模拟兼容的移相电路，并构成具有0～360度的相位变化；所述的单元电路由微波毫米波宽带数字/模拟移相器电路和数字/模拟控制转换电路连接组成。本发明的电路拓扑和设计过程简单，制造工艺简便，成品率高，芯片面积小，工作频带宽，插入损耗低，相移精度高，相移步进细，输入和输出电压驻波比低，各移相态插入损耗差值小。
文档编号H03H11/16GK101192819SQ20061009804
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者蕴 姚, 张海坤, 戴永胜, 方大纲, 晖 汪, 祁高品, 钱桂香, 陶正炼 申请人:南京理工大学