一文看懂移相器的發(fā)展歷程

移相器是雷達和通信系統(tǒng)中的重要器件，它是通過改變微波組件的相位一致性，來提高微波組件輸出功率合成效率或回波信號的合成效率，提高雷達或通信系統(tǒng)監(jiān)視能力。移相器發(fā)展大致可以分為四個階段微帶式移相器、數控式移相器、數字式移相器、直接數字合成（DDS）芯片，移相器的每次進步都給終端設備功能帶來跳躍式的發(fā)展。

1、引言

移相器是微波組件中一個重要的器件，它是通過改變微波組件的相位一致性，來提高微波組件功率合成效率或回波信號的合成效率，提高雷達或通信系統(tǒng)監(jiān)視能力，，移相器發(fā)展大致可以分為四個階段：微帶式移相器、數控式移相器、數字式移相器、直接數字合成（DDS）芯片，，四個階段都實現(xiàn)了移相器技術及設計理念的巨大進步，移相器的每次進步都給終端設備功能帶來跳躍式的發(fā)展，

2、移相器的分類

本文分別從微帶式移相器、數控式移相器、數字式移相器、直接數字合成（DDS）芯片四個階段介紹移相器的發(fā)展歷程和工作原理。

2.1、微帶式移相器

微帶式移相器是最早的移相器，它是通過改變微波信號通過路徑的長短來改變微波組件的相位。它是主動改變相位無法實現(xiàn)被動控制，也就是常說的模擬移相器。

工作原理：在使用過程中要測試出被測組件（DUT）與相位基準的相位差O中，所以，L 既是需要更改微帶線的長度（單位厘米/毫米），入微波組件工作頻率對應波長（單位厘米/毫米）。在實際的操作過程中，需要測試出組件與基準相位相位差，換算出要移相的長度，在組件輸入端增加或減少相應的微帶線長度（增加微帶線的長度相位值減少、減少微帶線長度相位值增加），即完成組件的配相工序，

2.2、數控式移器

數控式移相器是實現(xiàn)數字電平控制相位，它是通過改變控制信號，來控制微波二極管的通斷，改變微波信號路徑的長短，從而達到控制組件的相位。圖1是典型的6位數控式移相器原理電路圖。

工作原理

六位數字移相器采用了級連的方式將六個移相單元串聯(lián)起來實現(xiàn)。微帶電路1~6六個移相單元的相移量分別為180.90*、45*、22.5%、11.25%.5.625%。然后用二進制碼控制電路各PIN二極管的通與斷，從而可獲得-180*~180*間隔為5.625*所有的相位狀態(tài)，這就是六位數字移相器工作原理。這類移相器制作簡單、成本低廉、體積較大常常用在準相控陣雷達中。

2.3、MMIC數字式移相器

MMIC移相器電路就是在半導體的平面上采用光刻技術制作平面?zhèn)鬏斁€。這樣就使微波電路由立體變?yōu)槠矫妫煞至⒆優(yōu)榧?，使得微帶電路的小型化一體化得以實現(xiàn)。在MMIC移相器中使用最廣泛的是微帶線，其傳輸波是準TEM。 采取GaAsMESFET溝道槽開關，當柵極電壓為0V時開關導通、當柵極為-5V是開關斷開，這類開關具有響應時間短，寄生電容小，能提高移相器的測試精度。

MMIC工藝技術的發(fā)展，已經出現(xiàn)具有輸入輸出端口互逆移相功能的MMIC移相器，這個功能具有重要的意義，它可以滿足T/R組件發(fā)射和接收同時對微波信號的相位控制。使T/R組件設計體積更小、功能更先進、電路更簡潔。下面介紹一種常用的6位MMIC數字移相器工作原理分析：6位移相器可以提供M=2“個離散的相位狀態(tài)，相位步進值為360%/2*=5.625”，1~6控制發(fā)射信號相位、7~12控制接收信號相位。

相移精度是數字移相器一個重要的指標：對于一個固定頻率點，實際相移量的各步進值圍繞各中心值有一定偏差：在頻帶內不同頻率時，相移量又有不同值。在實際應用中通常使用均方根相位誤差代替移相精度，MMIC移相器的能夠滿足移相精度小于2”要求。移相精度的均方根值公式：

2.4、直接數字合成（ DDS）芯片

直接數字頻率合成技術（Direct Digital Sy nthesis ）是一種從相位概念出發(fā)，直接全數字頻率合成技術，該技術具有頻率分辨率高、頻率變化速度快、相位可連續(xù)性變化等特點，在數字通信系統(tǒng)中被廣泛采用，是信號生成和處理的最佳選擇，。

3、結束語

移相器是雷達和通信系統(tǒng)中的重要器件，移相器技術經過了四個階段的發(fā)展，每次進步都給終端產品帶來科技上的飛躍。數字移相器技術的成熟和應用把雷達產品帶進到相控陣時代;數字合成（DDS）技術直接把我們通訊技術帶進到數字時代。