L波段四位數字移相器的設計與仿真

2.3 移相器電路設計

180°、90°移相位采用開(kāi)關(guān)線(xiàn)式。圖3（a）為開(kāi)關(guān)線(xiàn)式原理圖，在移相的整個(gè)過(guò)程中，移相器在輸入端和輸出端之間一直處于導通狀態(tài)，因此就要求在兩種狀態(tài)下輸入端都要良好匹配。此外還要求兩種移相狀態(tài)下插入損耗很小，并且盡可能相等，否則兩種狀態(tài)下輸出信號大小不同引起寄生調幅；兩條傳輸線(xiàn)相互距離要足夠遠，以避免相互耦合造成衰減和相位誤差。45°、22.5°采用負載線(xiàn)型，因為負載線(xiàn)型電路形式簡(jiǎn)單，引入電路的插損小，小角度移相時(shí)的駐波低，移相精度較好和峰值功率容量大，圖3（b）即為二元加載形式移相器。當兩加載支路共同導通或共同斷開(kāi)時(shí)，主傳輸線(xiàn)與兩側加載的并聯(lián)電納共同構成一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò )，具有一個(gè)相移量。由于兩個(gè)狀態(tài)的并聯(lián)電納不同，故兩個(gè)狀態(tài)時(shí)的傳輸網(wǎng)絡(luò )的相移量也不同，其差值就是所要求的負載線(xiàn)移相器的相移。同時(shí)可在兩加載支節中間加一匹配支節，以調節移相器的駐波比及插損，同時(shí)通過(guò)調節兩側負載支節的電角度和阻抗，可以獲得較好的移相性能。負載線(xiàn)間距離為1/4波長(cháng)，這樣可獲得最佳電壓駐波比。

圖2 PIN管的等效模型

圖3 開(kāi)關(guān)線(xiàn)式和加載線(xiàn)式移相器原理圖

2.4 移相器電路仿真及結果

ADS具有強大的算法及隨機梯度等優(yōu)化方法，能按照參數迅速仿真出需要的電路，從而大大減輕設計者的工作量。本電路是在介電常數ε=4.4，厚度H=2mm，金屬厚度T=0.036mm的微帶介質(zhì)基片上進(jìn)行仿真的。圖4為加載線(xiàn)型、開(kāi)關(guān)線(xiàn)型和級聯(lián)后的電路原理圖。