相位可调射频有源移相器设计-硬件和射频工程师.PDFVIP

维普资讯 第27卷 第3期 北 京 工 业 大 学 学 报 VoL27No3 2001年 9月 ． 1oURNAL OF BELLING PoLYTECHNIC UNW ERNITY Sep 2001 相位可调射频有源移相器设计 白晓东，周洪直，李 坚，王玉梅，李大刚 (北京工业大学 应用数理学院，北京 100022) 摘 要：采用PIN管和射频运算放大器构成中心频率 100M 的二级一阶可调移相器．相位调节范围0。～ 240。，输出信号幅度变化小于 IdB． 关键词：相移位；PIN管；高频运算放大器 中国分类号：TNTI56 文献标识码：A 文章编号：0254-0037(200I)03-0287—03 相干解调电路中，用移相器调节输入信号或本地振荡信号的相位，使两者相位一致，以求得到最大解 调输出．低频条件 (10MHz)有多种成功的移相方案．但频率几十兆或几百兆时，元器件 (如电容和电 阻)的参数已不再是理想值，绐电路设计造成困难 ．而且，实际布线的分布参数也将使线路之间相互干扰， 使移相器的输出信号发生畸变，甚至不能正常工作 ．因此，相位可调的高频移相器设计不能照搬低频应用 的设计方案．微波频段以上 (1GHz)，可以利用微带电路有效地实现这～功能，而在几十兆到几百兆的 范围内，微带线的尺寸过长，微带电路的方案也不切实际．为此，作者以低频移相器的框架，采用高频工作 的器件，设计和研制出了高频移相器：以高频运算放大器替代低频运算放大器；以PIN管代替可变电阻；加 限幅电路及适当的滤波 ，得到了理想 的相位可调射频移相器． 1 原理 l-1 一阶有源移相器 移相器可分为无源移相器和有源移相器两种．对于相位可调移相器一般采用有源移相器，因为无源 移相器调节相移量常常要同时调整多个元件参数，而且各个元件的调整量之间投有一定的规律，给电路设 计和应用带来许多不便 ．而有源移相器改变相移量时，只需调整少数几个元件，使用比较方便…． 低频单一点频的相位可调有源移相器可采用一阶有源 移相器．其结构简单，调节方便 (如图1)．根据运算放大 器特性和节点电流法则列出电路方程组如下…： l( 一 )A= {( 一 ) 一( 一 ) (1) I( 一 ) = 式中 为运算放大器开环放大倍数 ．若设 = = 1／尼 = 且取 A一 。。，则由方程组 (1)可解出电路 的电压转移函数： 图l 一阶有源穆相器原理图 g= ／U【= (1一 ／(1十，) (2) 式中，= ／ ．一般来说，g是复数，它的模和相角分别表示输出、输入信号的幅度 比值和输出、输入信 号的相位差 (即电路的相移 )．理想情况下， =j∞C， =1／R，则r=1／(jroR C)．显然： 收稿 日期：20oo．10．10． 作者简介：白庙东 (1947-)，男，尉教授 } f 维普资讯 北 京 工 业 大 学 学 报 21301年 g( )l=1 (3) 妒( )=tg—l【(一2 c)／(1—0．1 c)1 (4) 式(3)表示该 电路为全通网络，即在全频带上幅频特性为常数 ． 另外可见电路 的输出幅度与 、 无关．也就是说调节 时， 输出信号幅度应保持不变 ．式 (4)表示网络的相移 随 ×和 变化．图2是利用计算机模拟当∞和c为定值时，网络相移 随 R变化的关系 ．理论上说，若 R 由0变到∞，单级一阶有源移 相器的相移范围是 0～丁【．但实