V波段數(shù)字移相器研究.pdf

1、數(shù)字移相器是產(chǎn)生若干個離散相位變化值的器件。V波段是大氣衰減波段,主要用于衛(wèi)星通信和保密通信。V波段數(shù)字移相器主要用于天線波束掃描和毫米波的調(diào)制解調(diào)等,是系統(tǒng)中的關鍵器件之一。
　　近年來的數(shù)字移相器主要使用微帶來實現(xiàn)。而微帶作為傳輸線,其損耗偏大等缺點在毫米波頻段越來越突出。針對這些缺點,本文使用鰭線結(jié)構對數(shù)字移相器的幾種經(jīng)典形式在V波段進行了設計。
　　本文首先針對現(xiàn)有條件下難以找到V波段矢量網(wǎng)絡分析儀的基本事實,利用兩

2、路等幅反向矢量信號相加為零的原理,給出了基于比較法的間接測量方案,并論證了其可行性。在此方案的基礎上,設計并加工了測量器件魔 T,該魔 T體積小,在50GHz-71GHz的頻帶范圍內(nèi),所有端口的反射均在-14.5dB以下,隔離度大于20dB。相比于傳統(tǒng)結(jié)構10％的相對帶寬,該魔T具有35％相對帶寬的寬頻帶特性。為了器件之間的連接,本文設計加工了彎波導,該彎波導在整個 V波段頻帶內(nèi)反射小于-13dB,在59GHz-61GHz的頻帶內(nèi)達到了

3、-20dB以下的反射。
　　二極管的封裝、放置位置以及周圍電磁環(huán)境等都會對V波段的電路性能造成影響,傳統(tǒng)的建模方式在V波段無法達到需求的精度要求。本文在查閱一系列關于PIN二極管建模資料的基礎上,選擇使用了一種簡化的三維PIN二極管電磁仿真模型,該模型具有較快的仿真速度和較高的精度。結(jié)合此模型和 PIN二極管廠家給出的參數(shù),研制了一個二比特 V波段反射式數(shù)字移相器。針對加工過程中誤差,對原有仿真模型進行了修正。最后,通過仿真曲線與

4、實測曲線的對比,提取了PIN二極管在V波段時正偏和反偏的有效阻抗參數(shù)。
　　利用三維電磁仿真模型和提取的有效阻抗參數(shù),同時結(jié)合數(shù)字移相器的基本理論,本文分別對鰭線傳輸線結(jié)構下的V波段開關線數(shù)字移相器、V波段0-π平衡式數(shù)字移相器和 V波段反射式數(shù)字移相器進行了優(yōu)化設計。并對反射式數(shù)字移相器進行了實驗研究。測試結(jié)果表明,該反射式移相器在60GHz±1GHz的帶寬范圍內(nèi)插損小于2.8dB,插損不平衡度小于±0.3dB,相移RMS均方根