一种高精度连续可调的新型移相器的制作方法

本发明涉及移相器领域，尤其涉及一种高精度连续可调的新型移相器。

背景技术

移相器是微波组件中一种重要的器件，它作为应用相位信息最基本的功能器件，如同幅度应用中的放大器和衰减器一样具有同样的地位和作用[1]。移相器会对传输的电磁波产生一定的相移量，从而改变传输线中电磁波的相位，可以说它是实现高功率微波相位控制和功率合成的一个关键器件[2]。因此，移相器在雷达系统、导弹姿态控制、加速器、微波通信仪器仪表甚至音乐领域都有着广泛的应用。

目前，移相器设计所面临的主要技术难点在于结构复杂、精度较低且难以实现相位的连续调节。迄今为止，移相器的发展大致可以分为以下四个阶段：微带式移相器、数控式移相器、数字式移相器、直接数字合成芯片[3]。上述四个移相器的发展阶段主要存在以下三个问题：首先，在以上四个发展阶段中，移相器都被作为一个单独的部分进行专门设计，这样不仅增加了电路系统的设计成本和复杂度，还增加了电路的设计周期；再者，以往的移相器都难以实现高精度的相位调节；另外，现在的数字移相器存在移相位数的问题[4]，即移相时一般都存在步进值，不可以连续调相。

【参考文献】

[1]向景薇.微波移相器的研究[d].电子科技大学,2012。

[2]杨婷婷.宽带波导移相器研究与应用[d].电子科技大学,2015。

[3]叶宝江,桑飞,杜运.论述移相器发展历程及工作原理[j].通讯世界,2015（15）:251-251。

[4]赵世巍,唐宗熙,张彪.一种新型的六位数字移相器的设计[j].电子测量与仪器学报.2010(01)。

技术实现要素：

本发明提出了一种新型移相器，目的主要有以下三点：1、简化移相器的结构，只需用简单的电路元件即可实现移相器的作用，而无需单独设计移相器的结构；2、可以实现高精度的相位调节；3、可以连续调节相位，不存在数字移相器中的步进值问题。

本发明公开了一种新型移相器。实现该移相器的核心思路是三角函数辅助角公式，如公式（1）所示：

（1）

其中

由公式（1）可以看出，改变a、b的幅度，即可改变输出信号的相位β，若令a固定不变且a≠0，改变b的值使其在（-∞，+∞）内变化，则β的变化范围为，如此便可以实现移相的目的。

为了实现上述公式所展示的移相效果，可以用如图1所示的运算放大器电路实现。由图1所示的电路，可得到该电路的输出vout如式（2）如下：

（2）

令式（2）中的，则式（2）可以简化为如式（3）所示：

（3）

其中

由式（3）可以看出，如果合适调节a、b、r1和r2的值，便可以使β的调节范围为，如此便实现了移相器的功能。

本发明的优势在于，电路结构简单，如图1所示，仅需要一个运算放大器及几个电阻便可以实现移相的目的，无需单独设计移相器，可以大量节省电路的设计成本及时间。另外适当调节图1中输入电压的幅度a、b和电阻r1、r2的大小，不仅可以实现的调相范围，而且还可以实现高精度的调相效果。此外，该移相器的优势还在于可以实现连续调相，不存在数字移相器中步进调相的问题。

附图说明

图1是基于运算放大器的移相器电路原理图。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示，为了计算与操作的方便，本发明有两种实施方式。第一种是令，则式（3）可以化简为如式（4）所示:

（4）

其中

由公式（4）可以看出，当时，输出信号的相位仅由输入信号的幅度a、b决定，因此为了调节输出信号的相位，只需调节输入信号的幅度a、b即可。

第二种实施方式是令，则式（3）可以化简为如式（5）所示:

（5）

其中

由公式（5）可以看出，当时，输出信号的相位仅由电阻r1、r2决定，为了调节输出信号的相位，只需调节电阻r1、r2的大小即可，此时输出信号的相位变化范围为；当时，此时输出信号的相位变化范围为。

本发明中元器件之间的连接关系如下：运算放大器的正相端接地，反相端接电阻r1、r2和r3，其供电端分别接正负15v电压；电阻r1、r2并联，两电阻一端接输入v1、v2,另一端同时接运算放大器的反相端；电阻r3一端接运算放大器的反相端，另一端接运算放大器的输出端。采用第一种实施方式，可令，且令v1的幅度为a=1mv，如果令v2的幅度变化范围为，则，即可以实现至的相移；采用第二种实施方式，可令，且令，如果令，则，即可以实现至的相移；又可令，且令，如果令，则，即可以实现至的相移。