[发明专利]一种超宽带数字控制移相装置及相位控制方法

说明书

本发明提供了一种超宽带数字控制移相装置及相位控制方法。装置包括相互连接的处理模块和移相模块，移相模块包括多个移相单元，任意移相单元之间，或任意移相单元和处理模块之间可以互换位置；处理模块包括一个功分器、两个数字可变增益放大器和一个3dB耦合器，在功分器的输出端各接一数字可变增益放大器，数字可变增益放大器的输出端连接3dB耦合器，3dB耦合器包括两个输出端，第一输出端接地，第二输出端作为第一模块的输出端；移相单元包括一移相器，以及并联在移相器两端的开关。以此方式，能够将有源移相器和无源移相器的优点结合，采用数字控制的方式，能够控制移相精度，具有低功耗、低损耗、高精度、使用灵活的优势。

技术领域

本发明的实施例一般涉及相位控制领域，并且更具体地，涉及一种超宽带数字控制移相装置及相位控制方法。

背景技术

相控阵是现代雷达和5G的关键技术，相控阵雷达利用多个天线单元组成天线阵列，通过控制移相器的工作状态改变天线阵列馈电信号的相位分布，实现空间波束扫描。作为相控阵的核心器件，移相器需满足高精度、低损耗、小型化等要求。

常见的移相器分为无源移相器和有源移相器两类，无源移相器结构简单、功耗较低，但面积较大、插入损耗较大；有源移相器面积较小、插入损耗较小、易于集成，但功耗较高。无源和有源两种移相器的缺点都十分明显，而且现在还没有能够将两种移相器的优点结合起来的移相装置及相位控制方法。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种超宽带数字控制移相装置。该装置包括：

处理模块和移相模块，所述处理模块与所述移相模块连接，所述移相模块包括多个移相单元，其中，任意移相单元之间，或任意移相单元和处理模块之间可以互换位置；

所述处理模块包括一个功分器、两个数字可变增益放大器和一个3dB耦合器，所述功分器为一分二功分器，且在所述功分器的输出端各接一数字可变增益放大器，所述数字可变增益放大器的输出端连接3dB耦合器，所述3dB耦合器包括两个输出端，其中第一输出端接地，第二输出端做为第一模块的输出端；

移相单元包括一移相器，以及并联在所述移相器两端的开关。

进一步地，所述移相模块包括三个相同的移相单元，且每个移相单元为一90度移相器，且在所述90度移相器两端并联一开关；或

所述移相模块包括两个移相单元，其中一个移相单元为90度移相器，且在所述90度移相器两端并联一开关；另一个移相单元为180度移相器，且在所述180度移相器两端并联一开关。

进一步地，所述功分器的输出端输出两路幅度相同、相位相同或幅度相同、相位相反的信号。

进一步地，所述数字可变增益放大器用于对所述功分器输出的信号的幅度进行调整，将调整后的信号输出到所述3dB耦合器。

进一步地，所述3dB耦合器用于对两个所述数字可变增益放大器输出信号进行耦合，得到一个象限内任意相位的信号。

进一步地，所述一个象限内任意相位的信号为：

Z＝X+jY

其中，Z为耦合后的信号，为复数形式；X和Y分别为两路调整后的信号。

进一步地，还包括：

在所述移相模块中，当所述开关闭合时，与其并联的移相器处于短路状态，当前模块的输出端信号与输入端信号相同；

当所述开关断开时，与其并联的移相器处于工作状态，使当前模块的输入端信号发生相移后，从输出端输出。

在本发明的第二方面，提供了一种相位控制方法。该方法包括：

对输入信号分别进行第一处理和第二处理，得到输出信号；

所述第一处理包括：