移相器与延迟线的区别以及移相器的实现

相控阵雷达近年来发展迅速，移相器是T / R中必不可少的设备. 在每个辐射单元的后面，都有一个电子控制的移相器来控制相移，从而使天线孔径表面会发生变化，并且波束可以灵活指向. 这里主要介绍二极管开关移相器

1. 移相器和延迟线的区别

当我第一次触摸移相器时，我下意识地想到了使用一条短传输线. 实际上，开关线移相器是短传输线，但是延迟线也是传输线. 那么移相器与延时线有什么区别？我的理解如下:

基本公式:

移相器:

延迟线:

当没有色散时，传输线对于任何频率均等时延. 严格来说，传输线是延迟线. 当带宽非常窄时，可以使用短延迟线实现移相器，该延迟线可以在相对窄的带宽中实现相等的相移，因此只能在窄带的情况下使用切换线移相器.

在宽信号带宽的情况下，由于信号通过移相器时每个频率的延迟不同天线移相器的工作原理，我个人理解这实际上是色散效应，我不知道它是否具有对系统使用率的影响.

2. 移相器的实现

图1所示的移相器有几种实现方式. 可以看出（a）到（d）都是为了使信号具有延迟差以实现相移. 图（f）是矢量调制移相器的基本原理，它使用正交矢量合成来产生相移.

图1移相器的实现

个人认为，混合，高低通和矢量合成类型更适合于超宽带应用. 在这里，我分享我对每种结构的理解.

a）开关线路移相器

开关线移相器的基本原理是使信号通过传输线的两个长度不同的部分，从而产生相移. 由于常数，对于较大的相移（例如22.5°），它只能在高频下非常窄. 相移的带宽是恒定的. 对于6〜18G等超宽带而言，此方案不适用于大小相移.

图2开关线路移相器常用相移状态性能比较

b）负载线移相器

负载线移相器产生两种相移状态的电路原理如图3所示，发生45°相移时的结果如图4所示. 可以看出负载线类型可以在中频和中频相移方有更好的性能. 但是在超宽带中，负载线性移相器的质量不高. 由于我在滤波器和支线电桥方面有一定的经验，因此，通过滤波器和支线电桥的理论来解释负载线移相器在超宽带应用中的局限性.

图3负载线移相器的两种状态（打开和关闭）

图4负载线移相器在45°时的结果

解释超宽带应用中负载线移相器上滤波器视图的局限性

仔细观察图3（a）的结构，您可以知道这是典型的平面高通结构（有关详细信息，请参阅《用于RF /微波的微带滤波器的第6章）. 线宽越窄） ，高通的截止频率越低. 当并联的阻抗较低时（线宽越宽），高通的截止频率越高. 从图3的传输响应来看， 4，您可以看到图3（a）高通的响应.

仔细观察图3（b）的结构，您可以知道这是典型的平面低通结构（有关详细信息，请参阅《用于RF /微波的微带滤波器的第5章》）（线条越窄宽度），低通的截止频率越高，并联的阻抗越低（线宽越宽），低通的截止频率越低. 从图3的传输响应来看， （B）低通响应.

根据图3中两个状态的高通和低通特性分析，并联连接阻抗越高（线宽越窄），移相器带宽越宽，连接阻抗越低（越宽）线宽）带宽越窄. 如果需要超宽带应用，则需要极高的并联阻抗线，这限制了负载线移相器的超宽带应用. 同时天线移相器的工作原理，负载线的形式也可以看作是高通和低通形式的移相器的特殊实现. 在负载线形式的移相器中，传输线结构由高通和低通共享.

解释超宽带应用中负载线移相器的支线桥视点限制

在之前的微波笔记“带Bez孔波导的定向耦合器的实现”中，以奇偶模式和奇模电路的观点解释了支线电桥原理（等效于图3（a））如果实现θ的相移，则偶数模式电路（等效于图3（b））实现-θ的相移，并且θ可以表示耦合度. 因此，从对称平面上切下特定耦合度的超宽带支线电桥是理想的宽带移相器，但是每个知道超宽带支线电桥的人都知道，这种桥很难使用微带线或高阻抗线路的工艺局限性导致平面电路的实现.

c）混合移相器

混合移相器通常使用较大的相移，例如90°和180°位置. 混合移相器的拓扑如图5所示.

图5混合移相器的拓扑图

如

所示

，该结构的相移带宽取决于两个功率分配端的相移网络的带宽. 通常可以实现大带宽和大相移.

如果两个子电源端子直接短路，则信号从输入端子输入，从隔离端子输出会产生90度相移，而宽带90度相移会通过开关即可实现.

d）高通和低通移相器

高低通型移相器通过切换高低通信号产生不同的时延差，从而达到移相效果. 通过合理地选择高通和低通的截止频率和结构，可以在宽频带相移中实现，例如，图1的高-低通结构. 5可以实现6〜18G的11°相移. 通常，通过使用高低通结构，可以实现5.6°，11.2°和22.5°的相移. 设计这些数量的移相器时，就变成了如何设计开关高通和低通滤波器的方法.

移相器实际上需要实现随时间变化的时间延迟. 高通和低通滤波器的时间延迟在一定频率内线性变化. 该阶段的合理设计和利用是设计一个高通和低通相移网络. 键.

图6高通和低通移相器可以实现宽带性能

e）矢量合成移相器

矢量合成移相器的原理如图7所示. 两个信号被合成器合成，它们被一个具有特定耦合度的90°电桥分开，从而使信号相移. 电压是相关的. 这也是矢量调制移相器的工作原理. 该移相器可以在宽带范围内实现连续的相移，例如相移精度达到1°.

图7矢量合成移相器原理

3. 摘要

由于移相器仅限于理论水平，因此仅使用了移相器，但没有实践设计经验. 基于对移相理论的当前理解以及他在其他宽带无源电路中的经验，分析了超宽带移相器的可能拓扑. 认知是有限的，我希望我能得到更大的推广.

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