一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络制造技术

本发明专利技术提供一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络，包括设备壳体，所述设备壳体内设有：对108MHz～174MHz射频信号进行功率分配的大功率功分网络模组、对108MHz～174MHz射频信号进行七位数字移相的八个移相网络模组、对设备进行移相状态控制的控制电路；所述大功率功分网络模组与设备壳体一体连接，八个所述移相网络模组与所述大功率功分网络模组的八个输出口一一对应并通过SMP盲插射频连接器形成串联，八个所述移相网络模组分别设有控制针，所述控制电路与移相网络模组的控制针相连。本发明专利技术结构合理，解决常规数字移相器体积大、通过功率小、电源功耗大、偏置电压多、响应速度慢的缺点，同时又兼具一定的相移量调谐功能。

A V-band miniaturized low-power high-power digital phase-shifting network

【技术实现步骤摘要】
一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络
本专利技术及射频微波
，具体为一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络。
技术介绍
近几十年来，相控阵雷达得到了广泛应用。作为阵列系统的核心部件之一，数字移相器因其独特的电扫描方式具有扫描灵活、波束变化快速和多功能等优点得到了快速发展。移相器的相移精度和响应速度等指标的好坏直接影响到天线波束的精度准确性和扫描速度，对雷达的性能的好坏起到了关键性作用。随着射频技术和半导体材料和工艺的发展，基于MMIC技术的数字移相器芯片已成为现代移相器的主流。在L频段及以上频段，MMIC数字移相器已经取代大部分小功率传统分立式移相器和模拟移相器。但在微波频率的低端尤其是U/VHF及以下频段时，由于传输线尺寸变得过于冗长，难以在毫米级尺寸的芯片进行设计并得以应用。主要体现在：1、常规的数字移相器采用传输线实现相移，其尺寸在V频段及以下频段长度难以接受。例如：频率为300MHz信号的波长为1米，若要实现步进5.625°、总移相量为720°的七位数字移相器，其传输线总长接近2米。常规的解决方式有两种：a、采用蛇形走线方式以减少传输线占用长度，但其占用的电路面积并未减少；b、采用高介电常数印制板以减小信号波长，根据波长公式，介电常数越高，其在介质中传输波长越短。但即使采用常用平面印制板材料中介电常数较高的9.9陶瓷板，其波长约为318mm，其长度仍是难以接受，而且高介电常数陶瓷板价格昂贵，难以在实际工程中批量应用；c、采用声表延迟线技术制作，其体积可大为减小，但其耐功率容量极小，且插入损耗很大，不适合应用在有大功率和低插损要求的场合；2、常规的数字移相器最大工作信号功率强度一般在1W以内。1W以上功率强度的数字移相器，常采用PIN技术实现，其工作电流一般在数十mA到数百mA以上，且需多种高电压进行偏置，功耗较大，控制繁琐，切换速度一般较慢；3、常规的数字移相器不管是MMIC芯片型还是微带电路、同轴电路型，其相移值一般固定，不具备相位调谐功能，难以对相位精度进行调节。
技术实现思路
本专利技术专利的目的在于提供一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络，以解决常规数字移相器体积大、通过功率小、电源功耗大、偏置电压多、响应速度慢的缺点，同时又兼具一定的相移量调谐功能。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络，包括设备壳体，所述设备壳体内设有：对108MHz～174MHz射频信号进行功率分配的大功率功分网络模组、对108MHz～174MHz射频信号进行七位数字移相的八个移相网络模组、对设备进行移相状态控制的控制电路；所述大功率功分网络模组与设备壳体一体连接，且所述大功率功分网络模组设有八个输出口，八个所述移相网络模组与所述大功率功分网络模组的八个输出口一一对应并通过SMP盲插射频连接器形成串联，且八个所述移相网络模组固定于设备壳体正面，八个所述移相网络模组分别设有控制针，所述控制电路安装于设备壳体底面并与移相网络模组的控制针相连。采用上述技术方案，功分网络模组将输入射频信号等功率功分为八路输出，传输至移相网络模组，移相网络模组共八个，分别与功分后八路输出的输出口进行连接，将功分后的信号进行移相，而控制电路与移相网络模组连接，控制移相网络的相移量，最终，移相网络模组的输出端将会输出经控制电路控制过相移量后的射频信号。作为优选，所述大功率功分网络模组采用L/C功分电路设计，包括7个相同的L/C二功分电路，输入信号依次经一个L/C二功分电路后分两路进入两个并列的L/C二功分电路，后分四路进入四个并列的L/C二功分电路，后得到八路功分信号。采用上述技术方案，可对输入大功率信号进行八路功分，最大可承受50瓦功率的射频连续波信号，而且采用L/C电路进行功分网络设计，实现了低频大功率功分网络的小型化。作为优选，每个所述移相网络模组包括十四只CMOS电子切换开关、七组L/C子移相网络、七组参考传输线，每两只CMOS电子切换开关、一组L/C子移相网络和一组参考传输线为一种相位控制状态，所述相位控制状态以一组L/C子移相网络和一组参考传输线并联，并在两者并联的节点两端各串联一CMOS电子切换开关的形式形成连接，且七组所述相位控制状态按照相移量从小到大进行级联。采用上述技术方案，功分后的八路信号分别进入对应的移相网络模组中，每个独立的移相网络模组均可对进入该移相网络模组的输入信号进行七种状态的相位控制，其控制方式是通过控制电路控制CMOS电子切换开关切换状态。作为优选，所述控制电路为基于CPLD构架的可编程逻辑电路，所述控制电路与移相网络模组中的CMOS电子切换开关的控制端相连，控制CMOS电子切换开关的切换状态。采用上述技术方案，所述控制电路采用基于CPLD构架的可编程逻辑电路，其控制响应速度可达30ns，可满足所有平台包括高速雷达平台对移相速度的要求，另外，控制电路控制CMOS电子切换开关的切换状态，才能实现设备整体的移相功能。作为优选，所述七组L/C子移相网络分别为5.625°子移相器、11.25°子移相器、22.5°子移相器、45°子移相器、90°子移相器、180°子移相器、360°子移相器。采用上述技术方案，通过各子移相器的级联，设备在108MHz～174MHz频率范围内实现了5.625°，11.25°，22.5°，45°，90°，180°，360°七种子移相状态，最大组合状态达128种，最大移相精度720°的功能，整体插损≤13dB(其中理论功分损耗9dB)，实际损耗≤4dB，驻波≤1.5，移相精度≤2.5°，最大输入射频信号功率大于连续波50W，在大功率工作情况下整体设备移相速度小于500nS。作为优选，每组所述子移相器为若干电容值不等的A电容和若干电感值不等的A电感组成的低通滤波电路，若干所述A电感串联连接，所述A电容的一端并联于所述A电感串联的节点处，A电容的另一端接地。采用上述技术方案，每个子移相器根据各自移相度数不同，电路内采用的A电容、A电感的数量、每个电容值、每个电感值也不同，但是七组子移相器中A电感、A电容的连接方式连接原理均一致，基于L/C低通滤波器原理的优化设计，该电路在108MHz～174MHz频率范围内实现了良好匹配。作为优选，每个所述L/C二功分电路包括一个B电阻，所述B电阻的两端各串联一B电感，两个所述B电感远离B电阻的一端、B电感和B电阻串联的节点处各连接有一B电容，每个所述B电容的另一端接地，两个所述B电感远离B电阻的一端串联连接，且在其串联连接处引出一输入端，所述B电阻的两端各引出一输出端，每个所述L/C二功分电路的输出端可与下一个L/C二功分电路的输入端连接。采用上述技术方案，通过七个相同的L/C二功分电路，将输入射频信号等功率功分为八路输出。作为优选，所述A电容和B电容均为片式射频高Q电容，所述A电感和B电感均为漆包线绕制的空芯线圈。采用上述技术方案，L/C功分电路和L/C子移相网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络，包括设备壳体(11)，其特征在于，所述设备壳体(11)内设有：对108MHz～174MHz射频信号进行功率分配的大功率功分网络模组(9)、对108MHz～174MHz射频信号进行七位数字移相的八个移相网络模组(1)、对设备进行移相状态控制的控制电路(10)；/n所述大功率功分网络模组与设备壳体(11)一体连接，且所述大功率功分网络模组(9)设有八个输出口，八个所述移相网络模组(1)与所述大功率功分网络模组(9)的八个输出口一一对应并通过SMP盲插射频连接器形成串联，且八个所述移相网络模组(1)固定于设备壳体(11)正面，八个所述移相网络模组(1)分别设有控制针，所述控制电路(10)安装于设备壳体(11)底面并与移相网络模组(1)的控制针相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络，包括设备壳体(11)，其特征在于，所述设备壳体(11)内设有：对108MHz～174MHz射频信号进行功率分配的大功率功分网络模组(9)、对108MHz～174MHz射频信号进行七位数字移相的八个移相网络模组(1)、对设备进行移相状态控制的控制电路(10)；
所述大功率功分网络模组与设备壳体(11)一体连接，且所述大功率功分网络模组(9)设有八个输出口，八个所述移相网络模组(1)与所述大功率功分网络模组(9)的八个输出口一一对应并通过SMP盲插射频连接器形成串联，且八个所述移相网络模组(1)固定于设备壳体(11)正面，八个所述移相网络模组(1)分别设有控制针，所述控制电路(10)安装于设备壳体(11)底面并与移相网络模组(1)的控制针相连。


2.根据权利要求1所述的一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络，其特征在于，所述大功率功分网络模组(9)采用L/C功分电路设计，包括7个相同的L/C二功分电路，输入信号依次经一个L/C二功分电路后分两路进入两个并列的L/C二功分电路，后分四路进入四个并列的L/C二功分电路，后得到八路功分信号。


3.根据权利要求2所述的一种V频段小型化低功耗大功率数字移相网络，其特征在于，每个所述移相网络模组(1)包括十四只CMOS电子切换开关、七组L/C子移相网络、七组参考传输线，每两只CMOS电子切换开关、一组L/C子移相网络和一组参考传输线为一种相位控制状态，所述相位控制状态以一组L/C子移相网络和一组参考传输线并联，并在两者并联的节点两端各串联一CMOS电子切换开关的形式形成连接，且七组所述相位控制状态按照相移量从小到大进行级联。


4.根据权利要求3所述的一种V频段小型化低功耗大功率数字移相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王依卿，
申请(专利权)人：浙江嘉科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33