一种高精度超宽带大相位移相器的制作方法

本发明属于射频集成电路，特别涉及一种高精度超宽带大相位移相器。

背景技术：

1、移相器在相控阵系统中用来调节信号的相位，实现信号沿着定向方向传输，其移相精度的高低决定这信号传输方向的精度，直接影响信号探测的准确性，因此该器件在相控阵系统中发挥着关键性的作用。

2、随着现代相控阵系统朝着宽带高精度方向发展，对移相器的带宽和精度有着更高要求。现今移相器的超宽带性能已经得到了理论的论证，有多种能实现超宽带的结构，例如全通结构、桥t结构；然而在实际设计中还要面临着带内精度的问题。从已有的超宽带移相器研究成果来看，有较大带宽的移相器带内移相度数均方根误差较大，因此需要进一步的提高带内精度，以更好的满足相控阵系统对移相器的需求。

3、基于此，本发明提供了一种高精度超宽带大相位移相器，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述现有的移相器存在带内移相精度差的问题，本发明提供了一种高精度超宽带大相位移相器。

2、一种高精度超宽带大相位移相器，包括两个一分二开关、短路耦合线和改进π型传输线；短路耦合线和改进π型传输线并联在两个一分二开关之间；所述改进π型传输线包括π型传输线以及在其分枝节点上加入的开路枝节线。

3、进一步地，所述π型传输线由三条微带线组成。

4、进一步地，所述开关管m1与开关管m2串联，开关管m3与开关管m4并联；开关管m1与开关管m3并联；开关管m2与开关管m4并联；开关管m3、开关管m4的另一端接地；射频信号从开关管m1和开关管m2串联中心输入；开关管m1与开关管m3并联形成射频输出通路一，开关管m2与开关管m4并联形成射频输出通路二。

5、进一步地，开关管m1和开关管m4的栅极与第一电源控制信号vctr连接；开关管m2和开关管m3的栅极与第二电源控制信号vctr连接。

6、进一步地，当开关管m1和开关管m4开启，开关管m2和开关管m3关断，射频信号流向改进π型传输线，即移相器的参考态；

7、当开关管m2和开关管m3开启，开关管m1和开关管m4关断，射频信号流向短路耦合线，即移相器的移相态。

8、进一步地，第一电源控制信号vctr与第二电源控制信号为互补电平。

9、进一步地，所述短路耦合线是3db 90°混合耦合线。

10、进一步地，所述短路耦合线和π型传输线的传输矩阵相等且相位相反。

11、进一步地，短路耦合线奇模和偶模的阻抗为zoe，zoo，电长度为θ；则π型传输线串联微带线的阻抗为2/（1/zoe-1/zoo）电长度为θ，y为阻抗z的电抗表达式；

12、根据传输线矩阵计算可得，π型传输线矩阵为：

13、

14、π型传输线矩阵方程和短路耦合线传输矩阵方程相等且相位相反。

15、进一步地，在π型传输线的串联微带线上加入开路枝节线，假设开路枝节线接入的临近微带线电长度为ω，阻抗为zω，开路枝节线电长度为β，阻抗为zβ，推导π型传输线加入开路枝节线后的矩阵传输函数：

16、

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、1.本发明改进π型传输线是在π型传输线的分枝节点上引入开路枝节线用来补偿调节带内精度；

19、2.本发明通过传输矩阵计算加入的开路枝节线能对传输线的相位精度进行调节，随着接入的枝节线增长移相量也随之增加尤其在高频更加明显；利用这一特性可以对超宽带内的移相误差进行调节，达到减小带内波动提高精度的目的；

20、3.本发明可在满足超宽带大相位移相的同时能确保高精度性能。

技术特征：

1.一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，包括两个一分二开关、短路耦合线和改进π型传输线；短路耦合线和改进π型传输线并联在两个一分二开关之间；所述改进π型传输线包括π型传输线以及在其分枝节点上加入的开路枝节线。

2.根据权利要求1所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，所述π型传输线由三条微带线组成。

3.根据权利要求2所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，所述开关管m1与开关管m2串联，开关管m3与开关管m4并联；开关管m1与开关管m3并联；开关管m2与开关管m4并联；开关管m3、开关管m4的另一端接地；射频信号从开关管m1和开关管m2串联中心输入；开关管m1与开关管m3并联形成射频输出通路一，开关管m2与开关管m4并联形成射频输出通路二。

4.根据权利要求3所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，开关管m1和开关管m4的栅极与第一电源控制信号vctr连接；开关管m2和开关管m3的栅极与第二电源控制信号vctr连接。

5.根据权利要求4所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，第一电源控制信号vctr与第二电源控制信号为互补电平。

7.根据权利要求1所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，所述短路耦合线是3db 90°混合耦合线。

8.根据权利要求1所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，所述短路耦合线和π型传输线的传输矩阵相等且相位相反。

9.根据权利要求8所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，短路耦合线奇模和偶模的阻抗为zoe，zoo，电长度为θ；则π型传输线串联微带线的阻抗为2/（1/zoe-1/zoo）电长度为θ，y为阻抗z的电抗表达式；

10.根据权利要求9所述的一种高精度超宽带大相位移相器，其特征在于，在π型传输线的串联微带线上加入开路枝节线，假设开路枝节线接入的临近微带线电长度为ω，阻抗为zω，开路枝节线电长度为β，阻抗为zβ，推导π型传输线加入开路枝节线后的矩阵传输函数：

技术总结
本发明提供了一种高精度超宽带大相位移相器，属于射频集成电路技术领域，解决了现有的移相器存在带内移相精度差的问题；其技术方案为：包括两个一分二开关、短路耦合线和改进π型传输线；短路耦合线和改进π型传输线并联在两个一分二开关之间；所述改进π型传输线包括π型传输线以及在其分枝节点上加入的开路枝节线。本发明的有益效果为：本发明通过传输矩阵计算加入的开路枝节线能对传输线的相位精度进行调节，随着接入的枝节线增长移相量也随之增加尤其在高频更加明显；利用这一特性可以对超宽带内的移相误差进行调节，达到减小带内波动提高精度的目的；本发明可在满足超宽带大相位移相的同时能确保高精度性能。

技术研发人员：张钰英,梁晓新
受保护的技术使用者：昆山鸿永微波科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16