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(gè)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(guān)鍵器件之一。
　　近年來(lái)的數(shù)字移相器主要使用微帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。而微帶作為傳輸線,其損耗偏大等缺點(diǎn)在毫米波頻段越來(lái)越突出。針對(duì)這些缺點(diǎn),本文使用鰭線結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)字移相器的幾種經(jīng)典形式在V波段進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　本文首先針對(duì)現(xiàn)有條件下難以找到V波段矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本事實(shí),利用兩

2、路等幅反向矢量信號(hào)相加為零的原理,給出了基于比較法的間接測(cè)量方案,并論證了其可行性。在此方案的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并加工了測(cè)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(gòu)10％的相對(duì)帶寬,該魔T具有35％相對(duì)帶寬的寬頻帶特性。為了器件之間的連接,本文設(shè)計(jì)加工了彎波導(dǎo),該彎波導(dǎo)在整個(gè) V波段頻帶內(nèi)反射小于-13dB,在59GHz-61GHz的頻帶內(nèi)達(dá)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(huì)對(duì)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(wú)法達(dá)到需求的精度要求。本文在查閱一系列關(guān)于PIN二極管建模資料的基礎(chǔ)上,選擇使用了一種簡(jiǎn)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(gè)二比特 V波段反射式數(shù)字移相器。針對(duì)加工過(guò)程中誤差,對(duì)原有仿真模型進(jìn)行了修正。最后,通過(guò)仿真曲線與

4、實(shí)測(cè)曲線的對(duì)比,提取了PIN二極管在V波段時(shí)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(shí)結(jié)合數(shù)字移相器的基本理論,本文分別對(duì)鰭線傳輸線結(jié)構(gòu)下的V波段開(kāi)關(guān)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(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。并對(duì)反射式數(shù)字移相器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)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