【技术实现步骤摘要】
一种高频宽带双向高精度无源移相器
[0001]本专利技术属于射频微波集成电路设计领域，具体为一种高频宽带双向高精度无源移相器。
技术介绍
[0002]无线通信频段主要集中在0～6GHz，这使得该频段的频谱资源趋于饱和，无法满足高数据传输速率的要求。当常用通信频段的频谱资源面临枯竭时，通信系统向更高频段乃至毫米波频段发展将成为必然的趋势。为了解决高频通信损耗大的问题，相控阵技术被开发出来，由此移相器成为了相控阵系统的核心模块之一。为了实现高精度波束扫描，移相器应具有360
°
移相范围、高移相位数、高移相精度和低幅度偏差等性能，同时为了降低大规模阵列的总功耗，移相器应尽可能地降低直流功耗并且支持双向移相。
[0003]传统的矢量合成型有源移相器存在着功耗高、仅支持单向移相、控制电路设计复杂和响应慢等缺点，难以满足高频通信的低功耗、低成本和低延迟的要求。无源移相器不消耗直流功耗，图1给出了传统的开关型无源移相器的电路架构，它由N个移相单元级联而成。在图1中，射频输入信号依次经过N个移相单元后输出，然而，随着移相位数要求的提高，在信号通路上的晶体管数量越来越多，从而增加了移相器的插入损耗，此外，为了提高移相精度和幅度偏差性能，还需要增加更为复杂的补偿电路，由此可见，开关型无源移相器的移相位数、移相精度和幅度偏差等性能的优化受到诸多限制。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种高频宽带双向高精度无源移相器，以解决传统无源移相器的移相位数低、移相精度低和幅度偏差高的问题。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高频宽带双向高精度无源移相器，其特征在于，包括正交发生单元(1)、I路双相调制单元(2)、Q路双相调制单元(3)、通路切换单元(4)和时序控制单元(5)，射频输入信号RF
in
连接正交发生单元(1)，正交发生单元(1)的两个输出端分别连接I路双相调制单元(2)和Q路双相调制单元(3)进行0
°
/180
°
移相，所述I路双相调制单元(2)和Q路双相调制单元(3)由通路切换单元(4)选通，输出射频输出信号RF
out
，所述通路切换单元(4)包括三条支路，其中，一条支路用于选通Q路信号，一条支路用于选通I路信号，第三条支路用于同时选通I路和Q路信号并各提供3dB的幅度衰减然后将两路信号合成为一路，所述时序控制单元(5)Bit4端和Bit3端的输出信号分别控制I路双相调制单元(2)和Q路双相调制单元(3)的0
°
/180
°
相位切换，Bit2端和Bit1端的输出信号通过一系列与门和反相器来控制通路切换单元(4)中三条支路的通断。2.根据权利要求1所述的高频宽带双向高精度无源移相器，其特征在于，所述正交发生单元(1)包括第一朗格耦合器和电阻R0，第一朗格耦合器的输入端
①
与射频输入信号RF
in
连接在一起，第一朗格耦合器的耦合端
②
与I路双相调制单元(2)的输入端连接在一起，第一朗格耦合器的直通端
③
与Q路双相调制单元(3)的输入端连接在一起，第一朗格耦合器的隔离端
④
与电阻R0的一端连接在一起，电阻R0的另一端接地。3.根据权利要求1所述的高频宽带双向高精度无源移相器，其特征在于，所述I路双相调制单元(2)包括第二朗格耦合器、NMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，第二朗格耦合器的耦合端
②
与电感L1和电容C1的一端连接在一起，电感L1的另一端连接NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接地，NMOS管M1的栅极连接电阻R1的一端，电容C1的另一端连接NMOS管M2的漏极，NMOS管M2的源极接地，NMOS管M2的栅极连接电阻R2的一端，第二朗格耦合器的直通端
③
与电感L2和电容C2的一端连接在一起，电感L2的另一端连接NMOS管M3的漏极，NMOS管M3的源极接地，NMOS管M3的栅极连接电阻R3的一端，电容C2的另一端连接NMOS管M4的漏极，NMOS管M4的源极接地，NMOS管M4的栅极连接电阻R4的一端，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端、电阻R4的另一端和时序控制单元(5)Bit4端连接在一起，第二朗格耦合器的隔离端
④
与通路切换单元(4)连接在一起。4.根据权利要求1或3所述的高频宽带双向高精度无源移相器，其特征在于，所述Q路双相调制单元(3)结构与I路双相调制单元(2)结构相同。5.根据权利要求1所述的高频宽带双向高精度无源移相器，其特征在于，所述时序控制单元(5)包括FPGA、反相器inv1、反相器inv2、反相器inv3、反相器inv4、反相器inv5、与门and1、与门and2和与门and3，FPGA的Bit4、Bit3、Bit2和Bit1端产生时序控制信号，FPGA的Bit2端与反相器inv2的输入端、与门and2的第一输入端、与门and1的第二输入端连接在一起，反相器inv2的输出端连接与门and3的第一输入端，FPGA的Bit1端与反相器inv1的输入端、与门and1的第一输入端、与门and3的第二输入端连接在一起，反相器inv1的输出端连接与门and2的第二输入端，与门and2的输出端与反相器inv4的输入端连接，与门and1的输出端与反相器inv3的输入端连接，与门and3的输出端与反相器inv5的输入端连接。6.根据权利要求5所述的高频宽带双向高精度无源移相器，其特征在于，所述通路切换单元(4)中包括NMOS管M9、NMOS管M
10
、NMOS管M
11
、NMOS管M
12
、NMOS管M
13
、NMOS管M
14
、NMOS管M
15
、NMOS管M
16
、NMOS管M
17
、NMOS管M
18
、NMOS管M
19
、NMOS管M
20
、NMOS管M
21
、电感L5、电感L6、电感
L7、电感L8、电感L9、传输线TL1、传输线TL2、传输线TL3、传输线TL4、传输线TL5、电阻R9、电阻R
10
、电阻R
11
、电阻R
12
、电阻R
13
、电阻R
14
、电阻R
15
、电阻R
16
、电阻R
17
、电阻R
18
、电阻R
19
、电阻R
20
、电阻R
21
和电阻R
22
，NMOS管M9的源极连接传输线TL1的一端，NMOS管M9的栅极连接电阻R9的一端，传输线TL1的另...
【专利技术属性】
技术研发人员：程国枭，吴文，张金栋，黄同德，陈峤羽，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。