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中频、微波数字移相器 主要内容 ★引言 ★移相器基本原理 ★中频宽带五位数字移相器研究 ★Ku波段六位数字移相器研究 ★结论 引言 ★移相器发展动态 ◆国外 国外开展MMIC研究较早,设备先进,工艺成熟,MMIC工艺线可以实现代加工(Foundry)生产 ,大部分移相器已实现单片化. K波段五位小型MMIC移相器 ,在19GHz时测得的移相器的插入损耗为5±0.6dB,均方根相位误差为3度。 引言 ★移相器发展动态 ◆国内 与国外相比,国内对MMIC的研究起步较晚,工艺还不成熟,但也进行了各类MMIC的研制,包括MMIC移相器,并取得了一定的成果. 国内对移相器的研究仍集中在混合集成方面. 十三所研制出了一种60MHz的八位数字移相器,插入损耗最大4.5dB,外形尺寸是135mm×118mm×36mm .并且与美国Merrimac公司生产的同类产品相当. 随着新材料和新工艺的不断出现和发展,移相器将继续朝着高性能、小型化和低成本方向发展. 引言 ★主要内容: ◆中频宽带五位数字移相器的设计、制作与测试。 ◆ Ku波段5.625度相移位单元电路的设计、制作与测试。 ◆ Ku波段45度相移位单元电路的设计、制作与测试。 ◆ Ku波段90度相移位单元电路的设计、制作与测试。 ◆ Ku波段180度相移位单元电路的设计、制作与测试。 ◆ Ku波段六位数字移相器的设计、制作与测试。 ◆数字移相器驱动电路的设计与制作。 ★中频宽带五位数字移相器的电路设计指标如下: ◆工作频率:60±10MHz ◆输入信号:-10~10dBm ◆插入损耗:≤5dB ◆相位误差:≤±3.5度 ◆输入、输出端电压驻波比小于2 ◆移相范围:360度 ◆幅度不平衡:≤±1dB ◆工作电压:±5V ◆电流:≤0.1A ◆控制电压:TTL电平 ◆外形尺寸:40mmX30mmX20mm ◆可拆卸式SMA(I/O) ◆端口阻抗(I/O):50Ω 并且要通过高低温、振动、冲击等试验 引言 ★Ku波段六位数字移相器的电路设计指标如下: ◆工作频率:15GHz ◆插入损耗:≤6dB ◆移相范围:360度,步进5.625度 ◆相位误差:≤±4度 ◆幅度不平衡:≤±1dB ◆输入、输出电压驻波比:≤2 ◆接头:RF端口用SMA-K 控制端口用调制插座(9线) 移相器基本原理 ★移相器的分类(根据电路拓扑): ◆加载线型移相器 ◆耦合器型移相器 ◆开关线型移相器 ◆高通/低通滤波器型移相器 技术指标 工作频率 相移量 相移精度 移相器开关时间 寄生调幅 ★加载线型移相器 加载线型移相器通常用于小相移位. 图4(c)是均匀传输线,为了满足输入匹配的要求,应该有 ★耦合器型移相器 耦合器型移相器通常用于实现较大相移. 通过电抗网络后,相应两种状态的反射系数是 ★开关线型移相器 ◆基于延迟线电路理论 ◆谐振现象 开关线移相器 要注意的几个技术问题: 当开关传输线长度达到某个频率的半波长时,将产生谐振现象,从而增大插入损耗。 要求在两种状态下输入端都要良好匹配 。 开关的两条移相线相互距离要足够远 。 平衡式移相器 ★高通/低通滤波器型移相器 ◆适用于频率低端 ◆适于宽频带应用 各种移相器的特点比较 开关线移相器 小移相位(22.5o和45o)的尺寸可以做的很小 ,其每位都需要四个二极管 ,其损耗比加载线型也大的多 加载线移相器 用于小移相位时,其性能指标较好 反射型移相器 二极管用量少,尺寸比较大, 其插入损耗随着移相位的增大而增加。 平衡式移相器 能做到无寄生调幅,而且驻波比也一样,输入/输出信号相互隔离很好 ,缺点是微带-槽线转换多,移相器总损耗较大。 中频宽带五位数字移相器研究 ★中频宽带五位数字移相器设计方案 ★π型结构的高通/低通滤波器型移相器理论相位误差分析 ★中频宽带五位数字移相器的电路设计 ★中频宽带五位数字移相器的实现 ★中频宽带五位数字移相器的测试及结果分析 ★中频宽带五位数字移相器设计方案 ◆设计要求(难点) 1、相对带宽超过33% 2、超小的实物外形→40mm×30mm×20mm ◆高通/低通滤波
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