超寬帶電控移相器的研制.pdf

1、移相器廣泛應(yīng)用于電子對(duì)抗系統(tǒng)、測(cè)量和測(cè)試系統(tǒng)等,尤其在相控陣天線、雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。對(duì)以一些質(zhì)量和尺寸較大的天線和雷達(dá),機(jī)械掃面時(shí)慣性較大,因而難以檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)速度較快的目標(biāo)。將移相器用于相控陣天線雷達(dá)中,可以通過(guò)控制移相器的相移量來(lái)改變天線孔徑上的相位分布,從而可以不必機(jī)械運(yùn)動(dòng)即可掃描空間波束。本文重點(diǎn)探究了可在360°全相內(nèi)移相,并可控的超寬帶移相器。
　　本文所設(shè)計(jì)的移相器可分為兩個(gè)部分,超寬帶3dB定向耦合器和控制電路

2、。超寬帶3dB定向耦合器將輸入信號(hào)分成兩路相互垂直的等功率信號(hào),控制電路則主要通過(guò)單片機(jī)對(duì)矢量調(diào)制芯片的實(shí)時(shí)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)360°內(nèi)的移相。
　　首先,探究了設(shè)計(jì)定向耦合器采用的復(fù)合層微帶線結(jié)構(gòu),并詳細(xì)的給出了微帶線及耦合孔的尺寸與奇偶模阻抗的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線,利用這一關(guān)系曲線圖可以方便地設(shè)計(jì)各種不同階數(shù)或不同耦合度的耦合器。
　　然后,設(shè)計(jì)單節(jié)耦合器采用了兩種不同結(jié)構(gòu):長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)、橢圓形結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)仿真了這兩種結(jié)構(gòu)不同耦合度(2d

3、B、3dB、4dB、5dB)共8個(gè)定向耦合器,并對(duì)它們進(jìn)行分析與比較。長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)的耦合器回波損耗及隔離度要優(yōu)于橢圓形結(jié)構(gòu),橢圓形結(jié)構(gòu)的耦合器帶寬要大于長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)。接下來(lái)為了增加帶寬,均采用長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真了三階、五階3dB定向耦合器。由于三階、五階耦合器的微帶線很長(zhǎng),直線結(jié)構(gòu)并不現(xiàn)實(shí),本文將耦合線均進(jìn)行了彎曲處理:將三階耦合器設(shè)計(jì)了半圓形結(jié)構(gòu)和緊湊型結(jié)構(gòu),五階則采用環(huán)繞式結(jié)構(gòu)。三階耦合器在0.6~1.8GHz內(nèi),S參數(shù)幅度差測(cè)試結(jié)果小

4、于1.1dB,相位偏差小于4.8°,五階耦合器在0.2~2GHz相位偏差測(cè)試結(jié)果小于8.8°。
　　最后,設(shè)計(jì)了移相器控制電路具體的方案,由單片機(jī)中 D/A電路來(lái)控制矢量調(diào)制芯片,實(shí)現(xiàn)最終的移相。將3dB定向耦合器與控制電路相連,在0.2~2GHz頻帶內(nèi)對(duì)整個(gè)移相器進(jìn)行了測(cè)試,在移相量分別為90°、180°、314°時(shí)的移相誤差分別小于9°、11.5°、14°。由于經(jīng)過(guò)定向耦合器后的正交信號(hào)存在相位誤差和幅度誤差,分別在理論上研究