[发明专利]一种集成可重构滤波与幅度控制的移相器

说明书

本发明提供了一种集成可重构滤波与幅度控制的无源移相器，包括级联的三个开口谐振环型的谐振器；其中，第一谐振器与第三谐振器在横轴方向相对设置，第二谐振器位于第一和第三谐振器的下方，三个谐振器的开口朝向互不相同，并形成沿纵轴对称的轴对称结构；谐振器的开口处均加载有两个背靠背方式连接的变容二极管，它们的阴极共同连接于同一焊盘上，并在该焊盘上外接有偏置电压；第一谐振器与第三谐振器上均形成有一抽头，抽头通过微带馈电线分别连接一个端口。本发明提供的无源移相器，可在单一器件中同时实现连续360°相位控制，10dB幅度控制以及中心频率连续可调的带通滤波功能，为小型化低成本相控阵的设计与实现提供一条新思路。

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的天线技术，尤其是一种集成了可重构滤波功能与幅度控制功能的移相器。

背景技术

随着现代无线通信技术的飞速发展，相控阵技术已逐步成为现代通信系统中应用最为广泛的关键技术之一，其可通过控制各阵列单元间的相对幅度与相对相差实现波束成形与波束扫描，从而实现更高的有效辐射功率。

在典型的相控阵系统中，移相器和衰减器(或可变增益放大器)是分别实现阵列中各信号通路相位控制与幅度控制的关键器件；另一方面，滤波器作为通信系统中不可或缺的重要器件，其保证了系统正常工作不受杂乱信号干扰。将滤波器与移相器结合在一起，可实现滤波移相多功能的融合。

然而，现有技术中融合了移相器和衰减/放大器功能的设计方案，或者融合了滤波器和移相器的设计方案，通常采用的是单个功能器件分别独立设计完成后再级联在一起，这一方面会导致系统整体面积过大，另一方面可能会因为器件之间的阻抗失配引入额外损耗。而利用集成设计方法将移相功能和幅度控制功能集成在单一器件中，或者将滤波器与移相器结合在一起，可有效缩减系统尺寸，降低系统成本。然而，目前的集成设计方案依然存在电路结构设计复杂，控制不便捷、高效的问题，并且器件面积虽然有所减小，但是依据不能满足如今小型化的设计要求。

发明内容

本发明的目的在于至少部分的解决上述现有技术问题，提供一种集成可重构滤波与幅度控制的移相器。

本发明的目的之一是这样实现的：一种集成可重构滤波与幅度控制的移相器，包括级联的第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器，三个谐振器均为开口谐振环型谐振器；第一谐振器与第三谐振器在横轴方向相对设置，第二谐振器位于第一谐振器和第三谐振器的下方，三个谐振器形成沿纵轴对称的轴对称结构；

第一谐振器的开口位于该谐振器左侧，第三谐振器的开口位于该谐振器右侧，第二谐振器的开口位于该谐振器下侧，三个谐振器的开口处均加载有两个背靠背方式连接的变容二极管，两个变容二极管的阴极共同连接于同一焊盘上，并在该焊盘上外接有偏置电压；

第一谐振器与第三谐振器上均形成有一抽头，抽头通过微带馈电线分别连接一个端口。

优选的，每两个谐振器之间均通过两个背靠背方式连接的变容二极管连接，两个变容二极管的阴极共同连接在同一焊盘上，并在该焊盘上外接有偏置电压。

优选的，每个谐振器上开口的一侧分别连接有一条并联支路，所述并联支路上加载有一对变容二极管和两个定值电阻R1，且每条并联支路上分别外接有偏置电压，用以对变容二极管进行控制。

优选的，所述微带馈电线上加载有变容二极管和定值电容，微带馈电线上还外接有用于控制变容二极管的偏置电压。

优选的，所述微带馈电线上还加载有一个短路谐振支节，所述短路谐振支节上加载有变容二极管和定值电容，短路谐振支节上还外接有用于控制变容二极管的偏置电压。

优选的，每个谐振器上均连接有一个接地电阻R2，用以实现变容二极管的直流接地。

优选的，每个偏置电压的通路上均连接有一个100k欧姆的定值电阻R3。