在射频和微波系统中,射频移相器是重要组件,用于改变双端口网络的传输相位角,并对雷达的相控阵天线、方向可控的通信链路以及高线性度放大器的消除环路的每个元件的相对相位进行控制。今天我们就来认识不同类型的移相器。
一、定义
射频移相器主要是将输入信号中的相位偏移设定量、可调量或可编程量,广泛应用于现代电信、雷达和传感系统。
八位可编程移相器,500MHz~2GHz,相移360 °,256 步,SMA
根据信号是否相同或不同,射频波可以相互增强或减弱。相同频率将增强信号,而相反频率将减弱信号。移相器可调整射频信号的角度,使其不会干扰错误信号。有效移相器在其所有的相位状态下均具有较低的插入损耗,即克服该损耗所需的放大量和功率较小。采用移相器的系统在相位状态变化时,其信号电平幅度不得发生变化。
二、类型
移相器有以下几种类型:
1)数字移相器
数字移相器是一种可以对输入信号的相移进行数字编程或通过计算机接口进行控制的系统。在此情况下,“数字”表示其为一种双状态装置,其中各状态在微波频率下具有不同插入相位。
数字移相器的优点有:
不受控制线路中噪声的影响
性能更加一致
具有在宽的带宽上实现平坦相位的能力
当内置于阻抗匹配不太理想的网络中时,不易发生相位牵引
比模拟移相器易于组装
可能具有更高的功率处理能力和线性度
2)模拟移相器
模拟移相器由电压电平控制,且相位差随移相器的具体调谐电压变化。模拟移相器可提供通常由电压控制的连续可变相位。此类模拟移相器可通过电容随电压变化的调谐二极管或者钛酸锶钡或铁电材料(如钇铁石榴石)等非线性电介质控制。
模拟移相器的优点在于低损耗及部件成本较低。
模拟移相器,6GHz~15GHz,可调相位 120 °/V,SMA
✴️模拟移相器通常描述具有基于控制输入的连续可变相移的一类移相器。这有效地导致了“无限”分辨率和单调性能。而数字移相器通常使用开关在各种移相器状态之间快速切换,或者使用数模转换器(DAC)来驱动模拟移相器。这就产生了一个固定的移相器分辨率。
3)PIN 二极管移相器
PIN二极管移相器利用 PIN(正-本征-负)的特殊属性二极管,施加偏置电压后阻抗会快速改变的半导体器件。
PIN二极管移相器功率容量比较高,在低频段插入损耗较低,转换时间较长。
4)铁氧体移相器
铁氧体移相器利用铁氧体材料的一些显著特性,以便有效控制微波信号。
可调移相器,DC~8GHz,每 GHz 60 度可调相位,N 型连接器
铁氧体移相器体积大,控制电路复杂,但功率容量最高。
5)GaAs 移相器
GaAs FET数控移相器,转换时间短,比PIN二极管数控移相器提高约一个数量级。但插入损耗较高,功率电平也比较低。
射频移相器可以作为同轴连接器封装、波导、表面贴装技术(SMT)组件、通孔组件,或者作为管芯直接集成到组件或模块中。移相器可以由分别单个部件制成,甚至可以完全集成。考虑到性能限制,III/V类半导体,如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP),通常用做模拟或可编程移相器的半导体。