射頻移相器的工作原理

移相器(Phaser)能夠?qū)Σǖ南辔贿M(jìn)行調(diào)整的一種裝置。任何傳輸介質(zhì)對在其中傳導(dǎo)的波動都會引入相移，這是早期模擬移相器的原理;現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展后利用A/D、D/A轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了數(shù)字移相，顧名思義，它是一種不連續(xù)的移相技術(shù)，但特點是移相精度高。

移相器在雷達(dá)、導(dǎo)彈姿態(tài)控制、加速器、通信、儀器儀表甚至于音樂等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

移相器的工作原理

一種用以調(diào)節(jié)交流電壓相位的裝置。移相器一般是多相的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它和一臺被旋轉(zhuǎn)的繞線式三相異步電動機(jī)相似。通常定子繞組作為原繞組，轉(zhuǎn)子繞組為副繞組。在移相器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上裝有一套蝸輪蝸桿。轉(zhuǎn)動蝸輪蝸桿，能使移相器的轉(zhuǎn)子相對于定子在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。當(dāng)定子上的原繞組接三相交流電源后，氣隙里產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場將在原、副繞組中分別感應(yīng)出電動勢E1和E2。其大小與各繞組的有效匝數(shù)成正比，而相位決定于原、副繞組軸線之間的相對位置。例如原、副繞組軸線在空間位置上彼此相差α電角度，忽略它們的漏阻抗電壓降，可以得到原、副邊電壓的關(guān)系為

U1≈-E1

式中nsr是原、副邊繞組的變比。改變轉(zhuǎn)子的位置，可以改變副邊電壓相對于原邊電壓的相位，但輸出電壓的大小不變。

移相器有多種類型，適用于不同的應(yīng)用環(huán)境，為了從原理上理解各種類型移相器之間的差別，有必要就移相器的基本移相原理進(jìn)行簡單介紹。首先定義相位移移相器和時延遲移相器。

相位移移相器的定義為在工作頻率帶寬上具有平坦群延遲的頻率響應(yīng)，波前平面不隨插入相位的變化而改變的控制器件。它具有如下兩個特性;

1.對不同的相對相位移，具有平坦的頻率響應(yīng);

2.具有固定的群延遲。(輸入射頻信號脈沖包絡(luò)的時序不變)

圖3.1.1、3.1.2 以及3.1.3 所示為相位移移相器的頻率特性。相位移移相器可以應(yīng)用于多路間隔不同脈沖的接收一合并機(jī)中，將射頻信號對位在脈沖的包絡(luò)內(nèi)而不改變脈沖邊沿的時序。然而，由于“相位偏斜”和“脈沖展寬”效應(yīng)的限制，相位移移相器無法應(yīng)用于大孔徑相陣天線的寬帶波束形成網(wǎng)絡(luò)中。

時延遲移相器定義為在工作頻率帶寬上具有平坦的群延遲頻率響應(yīng)，但波前平面隨插入相位的變化而改變的控制器件。它具有如下兩個特性：

3.具有線性的相對相位移頻率響應(yīng)，其梯度隨相對相位移的變化而改變;

4.具有波前平面不同、平坦的群延遲頻率響應(yīng)。(導(dǎo)致輸入射頻信號脈沖包絡(luò)時序的改變)

圖3.1.4.3.1.5 以及3.1.6 所示為時延遲移相器的頻率特性。時延遲移相器在寬帶微波信號處理系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，如相陣天線的波束形成網(wǎng)絡(luò)中。需要指出的是，由于電路元件的非理想化，相位移移相器有可能呈現(xiàn)出延遲線移相器的頻率特性，反之亦然。

移相器的特性

移相器將變壓器移相技術(shù)與數(shù)字測量技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，移相調(diào)移相器節(jié)精度高，讀數(shù)準(zhǔn)確直觀，輸出電壓、電流可調(diào)，輸出波形好，運行可靠，操作方便，能滿足較高精度的單相及三相交流功率、相位等儀表的測試校驗，也能用于電度表的檢定裝置之中。

審核編輯：湯梓紅