S波段四位数字移相器设计与ADS仿真+电路图(2)
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 绪论
1.1 移相器课题的意义
为了发挥相控阵雷达对于军事方向极其重要的作用，加强了对移相器精度以及准度的研究。高精度的相控阵雷达必须要求配有高精度的移相器才能发挥其在军事上的作用。从刚开始使用这种雷达之初,相控阵雷达就展现出比传统的一般性机械式雷达性能更高的优势。正是因为这样的原因，相控阵雷达变成了一个极其重要的研究领域。
相控阵雷达根据电路中有无信号源大致可以分为两种模式，无源相控阵雷达和有源相控阵雷达这两种工作模式不同的雷达。其中有源的雷达中的电路结构大体是在所有的天线的工作模块单元上,设置有具有独立接收发送功能的固态T/R组件,整个雷达系统都是需要安装众多T/R组件。T/R组件的优劣会非常大程度的影响到整个雷达系统的总体性能指标,包括收发波束旁瓣抑制大小、发现能力、指向精度和作用距离等指标。其次,就雷达系统自身的制造成本、文护费等等成本来说,T/R组件的制造和文修成本在其中占的比例比较大。由于上述所说的原因,T/R组件成为有源相控阵雷达的关键部件之一,作为整个雷达系统研发和制造的关键技术是毫无疑问的。
微波移相器作为雷达系统，通信设备等等中的关键部件，其在实际使用中的工作频率范围、插入损耗等等性能指标直接影响着这些设备的灵敏度和抗扰程度，以及整个设备系统的质量、大小和成本，文护难度等等，因此工作带宽宽、有着低插入损耗的移相器在军事，民用卫星通信领域有着重大作用。
1.2 移相器研究现状
1.3 移相器研究的目的
从微波移相器的电路方面进行研究，期望通过对微波集成电路和延迟传输线在微波毫米波方面的研究和应用。在指定的工作频带和位数下优化电路，减小插入损耗，提高回波损耗，减少微波移相器的误差，来完成一个精度较高的数字移相器。
1.4 本课题研究内容
针对在工作频率是S波段下的步进单元分别是11.25°，22.5°，45°，90°的4位数字移相器的4个移相单元的设计与仿真。插入损耗要求小于0.4dB，输入输出驻波比要求1.6以下，相移精度 3°。对几种比较常见的电路结构的工作原理、设计初衷进行了研究，并在一定程度上改善了电路。
1.5 本文章节安排
《绪论》以下的内容主要是：
《2.数字移相器》
介绍了数字移相器常采用的几种电路结构的工作原理、性能指标以及适用范围。为本课题的设计与仿真提供了最基础的依据。
《3.PIN管的仿真模型》
因为实际使用的PIN二极管并是不是理想PIN二极管，并且二极管接入电路时的阻抗还是比较大的，所以这章节介绍了连入电路中的二极管的仿真模型。
《4.S波段PIN管控制数字移相器单元设计》
在前四章的基础上，利用ADS2014进行设计与仿真，并对结果做出了分析，考虑了级连的可能性。
2. 数字移相器
2.1 概述
移相器的基本功能就是通过偏压来改变传输信号通过传输线之后的传输相位。在之前的绪论中已经充分说明了移相器在雷达领域的重要重要作用，下面我们就几种常见的移相器进行简单的介绍。
2.1.1 移相器的分类
电控移相器只要分为模拟式移相器、数字式移相器(有固定步进单元)以及模拟-数字控制式等类型，其分类如图（2-1）
图2.1 电控移相器的分类
2.1.2 移相器的主要性能指标
根据实际应用环境要求的指标，评定移相器性能有下面一些性能指标，其中最重要的是插入损耗，频带宽度和输入输出驻波比等指标。