S波段數(shù)字移相器研制.pdf

1、數(shù)字式移相器在有源相控陣?yán)走_等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。S波段的相控陣?yán)走_廣泛應(yīng)用于中程警戒、機場交通管制、遠(yuǎn)程氣象觀測等，我國支持神舟飛船事業(yè)的新型航天測控網(wǎng)亦是采用S波段測控體系。正是由于S波段數(shù)字移相器的重要作用，本文對S波段數(shù)字移相器進行深入的研究，以高移相精度、低插入損耗為目標(biāo)，分別設(shè)計了三位和五位數(shù)字移相器，取得了以下研究進展：
　　 1、根據(jù)所給定的指標(biāo)要求，完成了兩種三位數(shù)字移相器方案選擇和電路優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)國外PIN

2、管產(chǎn)品正偏等效電阻和反偏等效電容參數(shù)，分別選取了美國Skyworks公司的APD0520和M/A-COM公司的MA4FCP305 PIN管設(shè)計移相器中的射頻開關(guān)單元；根據(jù)各移相結(jié)構(gòu)特點，選用開關(guān)線形式作為90°和180°移相單元結(jié)構(gòu)，選用加載線形式作為45°移相單元結(jié)構(gòu)；利用ADS結(jié)合HFSS仿真軟件，完成了兩種三位移相器的移相單元和整體電路的仿真優(yōu)化設(shè)計。
　　 2、完成了五位數(shù)字移相器方案選擇和電路優(yōu)化設(shè)計。選取MA4FCP

3、305 PIN管設(shè)計射頻開關(guān)單元，90°和180°移相單元仍選用開關(guān)線形式，11.25°、22.5°和45°移相單元采用加載線形式；考慮結(jié)構(gòu)小型化的要求，采用高介電常數(shù)基板及合理的單元組合方式減小電路尺寸；分析了移相器單元級聯(lián)并同時啟用時相位誤差大幅增加的原因，并針對此現(xiàn)象提出了增加附加移相單元的電路設(shè)計方案，減小大相移狀態(tài)下的相位誤差。同樣利用ADS結(jié)合HFSS仿真軟件，完成了一種五位移相器的移相單元和整體電路的仿真優(yōu)化設(shè)計。

4、　　 3、進行了兩種數(shù)字移相器PIN管驅(qū)動電路的設(shè)計，完成了兩個三位數(shù)字移相器和一個五位數(shù)字移相器實驗樣品的加工和電路調(diào)試，在所指定的2.4GHz～2.5GHz工作頻帶內(nèi)，主要性能指標(biāo)實測結(jié)果如下：
　　 采用APD0520管芯式PIN管的三位數(shù)字移相器：回波損耗大于12.9dB，最大相位誤差為1.6°，均方根相位誤差小于1°，插損小于1.8dB，尺寸為45mm*45mm*19mm。
　　 采用MA4FCP305倒裝式

5、PIN管的三位數(shù)字移相器：回波損耗大于12.4dB，最大相位誤差為2.3°，均方根相位誤差小于1.5°，插損小于2.5dB，尺寸為45mm*45mm*19mm。
　　 采用MA4FCP305倒裝式PIN管的五位數(shù)字移相器：回波損耗大于12.1dB，最大相位誤差為3.2°，均方根相位誤差小于1.5°，插損小于3.2dB，尺寸為70mm*45mm*19mm。
　　 上述三種移相器的回波損耗、移相精度和插入損耗等主要技術(shù)指標(biāo)達