什么是微波電控移相器
什么是微波電控移相器
微波電控器件利用參數(shù)可電調(diào)的材料和器件組成的控制微波信號幅度或相位的器件。可電調(diào)的材料和器件主要有半導(dǎo)體二極管(如PIN管﹑變?nèi)莨芎?a target="_blank">肖特基管等)和鐵氧體材料。控制信號幅度的器件有衰減器﹑調(diào)幅器﹑開關(guān)器和限幅器等﹔控制信號相位的有移相器和調(diào)相器等。PIN管具有不同的正反向特性﹐當(dāng)它被反向偏置時可等效為小電容而近似開路﹐而在正向偏置時則可等效為可變電阻﹐若偏壓增大﹐其阻值則減小。PIN管衰減器就是利用這一特性工作的﹐從它的等效電路可見﹐當(dāng)PIN管反偏置時﹐衰減器即相當(dāng)于濾波器﹐可設(shè)計成幾乎沒有衰減﹐而PIN管正偏置時﹐衰減器為一電阻衰減器﹐改變偏壓即可改變衰減。
移相器是用來改變傳輸網(wǎng)絡(luò)的相位的器件。理想的移相器有很小的插入損耗,而且在不同的相位狀態(tài)有幾乎相同的損耗。以達(dá)到幅度的平衡。移相器有電控、光控、磁控、機(jī)械控制等幾種類型.
移相器的基本功能是借助于控制偏壓來改變微波信號的傳輸相位。分為數(shù)字式和模擬式(相移量連續(xù)可調(diào)),數(shù)字式移相器是相控陣天線中重要部件,用于控制天線陣中各路信號的相位,可使輻射波束進(jìn)行電掃描;也常用于在數(shù)字通信系統(tǒng),作為相位調(diào)制器,簡稱調(diào)相器。
程控移相器廣泛應(yīng)用于微波系統(tǒng)中,在導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)中應(yīng)用尤為廣泛,它的準(zhǔn)確性、延遲性直接關(guān)系到整個導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果.程控移相器用過程控制移相器的偏置電路,運(yùn)行程序可迅速地得到所需的移相度數(shù).它比普通電控移相器延遲小,準(zhǔn)確度高,線性度好.
微波移相器是相控陣?yán)走_(dá)、衛(wèi)星通信、移動通信設(shè)備中的核心組件,它的工作頻帶、插入損耗直接影響著這些設(shè)備的抗干擾能力和靈敏度,以及系統(tǒng)的重量、體積和成本,因此研究寬帶、低插損的移相器在軍事上和民用衛(wèi)星通信領(lǐng)域具有重要的意義。對電控移相器的要求是:有足夠的移相精度,移相穩(wěn)定性高,不隨溫度、信號電平等變化;插入損耗小,端口駐波小,承受功率高,移相速度快,所需控制功率小。
利用參數(shù)可電調(diào)的材料和器件組成的控制微波信號幅度或相位的器件。可電調(diào)的材料和器件主要有半導(dǎo)體二極管(如PIN管、 變?nèi)莨芎托ぬ鼗艿龋┖丸F氧體材料(見微波鐵氧體器件)。控制信號幅度的器件有衰減器、調(diào)幅器、開關(guān)器和限幅器等;控制信號相位的有移相器和調(diào)相器等。
PIN管具有不同的正反向特性,當(dāng)它被反向偏置時可等效為小電容而近似開路,而在正向偏置時則可等效為可變電阻,若偏壓增大,其阻值則減小。PIN管衰減器(圖1)就是利用這一特性工作的,從它的等效電路(圖2)可見,當(dāng)PIN管反偏置時,衰減器即相當(dāng)于濾波器,可設(shè)計成幾乎沒有衰減,而PIN管正偏置時,衰減器為一電阻衰減器,改變偏壓即可改變衰減。若正偏置衰減甚大而反向偏置衰減甚小,衰減器即成為開關(guān)器。若以調(diào)制信號作為偏置電壓,則通過衰減器的微波信號會受到幅度調(diào)制,遂成為調(diào)幅器。
圖3為典型的 PIN管加載線移相器。當(dāng)PIN管被正偏置時,可等效為高電阻而近似開路,信號從A到B的相移為θ1;而PIN管為反偏置時,可等效為小電容,信號從A到B的相移變?yōu)棣?,兩者之差就是移相器的相移。這種加載線移相器只能產(chǎn)生較小的相移;較大的相移則須采用混合接頭移相器等其他結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)。若把移相器的正偏置相移視為零,而將反偏置相移設(shè)計成π,則移相器就成為0~π調(diào)相器。若用變?nèi)莨艽鍼IN管并調(diào)節(jié)偏壓值,則構(gòu)成相移量連續(xù)變化的電控可變移相器。
由于電控器件的控制對象不同,所要求的指標(biāo)也不一樣。除了工作頻率、頻帶寬度和輸入電壓駐波比等一般要求之外,還應(yīng)有諸如開關(guān)時間、開關(guān)功率等特殊指標(biāo)。
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