s波段数字移相器研制

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1、摘要摘要数字式移相器在有源相控阵雷达等系统中得到广泛应用。S波段的相控阵雷达广泛应用于中程警戒、机场交通管制、远程气象观测等，我国支持神舟飞船事业的新型航天测控网亦是采用S波段测控体系。正是由于S波段数字移相器的重要作用，本文对S波段数字移相器进行深入的研究，以高移相精度、低插入损耗为目标，分别设计了三位和五位数字移相器，取得了以下研究进展：l、根据所给定的指标要求，完成了两种三位数字移相器方案选择和电路优化设计。根据国外PIN管产品正偏等效电阻和反偏等效电容参数，分别选取了美国Skyworks公司的APD0520和M／A．COM公司的MA4

2、FCP305PIN管设计移相器中的射频开关单元；根据各移相结构特点，选用开关线形式作为900和l800移相单元结构，选用加载线形式作为450移相单元结构；利用ADS结合HFSS仿真软件，完成了两种三位移相器的移相单元和整体电路的仿真优化设计。．2、完成了五位数字移相器方案选择和电路优化设计。选取MA4FCP305PIN管设计射频开关单元，900和1800移相单元仍选用开关线形式，11．250、22．50和450移相单元采用加载线形式；考虑结构小型化的要求，采用高介电常数基板及合理的单元组合方式减小电路尺寸：分析了移相器单元级联并同时启用时相位

3、误差大幅增加的原因，并针对此现象提出了增加附加移相单元的电路设计方案，减小大相移状态下的相位误差。同样利用ADS结合HFSS仿真软件，完成了一种五位移相器的移相单元和整体电路的仿真优化设计。3、进行了两种数字移相器PIN管驱动电路的设计，完成了两个三位数字移相器和一个五位数字移相器实验样品的加工和电路调试，在所指定的2．4GHz～2．5GHz工作频带内，主要性能指标实测结果如下：采用APD0520管芯式PIN管的三位数字移相器：回波损耗大于12．9dB，最大相位误差为1．60，均方根相位误差小于10，插损小于1．8dB，尺寸为45mm*45m

4、m*19mm。采用MA4FCP305倒装式PIN管的三位数字移相器：回波损耗大于12．4dB，最大相位误差为2．30，均方根相位误差小于1．50，插损小于2．5dB，尺寸为45mm*45mm*19mm。采用MA4FCP305倒装式PIN管的五位数字移相器：回波损耗大于12．1dB，最大相位误差为3．20，均方根相位误差小于1．50，插损小于3．2dB，尺寸为70mm*45mm宰19mm。上述三种移相器的回波损耗、移相精度和插入损耗等主要技术指标达到了国外同类产品的水平。关键词：S波段，数字移相器，PIN二极管，开关线，加载线Abs仃actDi

5、gitallycontrolledphaseshiftersarewidelyusedinmicrowavesystemssuchasphasedarrayradarsystems．S-bandphasedarrayradarisappliedextensivelyinmilitaryandciviliandomainsuch弱medium—rangealert，airporttrafficcontrolandremotemeteorologicalobservation．TheinlandnewTT&C(TrackingTelemetrya

6、ndContr01)networkwhichsupportsShenzhouspaceshipsisalsorunninginSband．Inthispaper,two3-bitandone5-bitdigitalphaseshiftersatS-bandaredesignedandfabricatedaimingathighphaseaccuracyandlowinsertionloss．Themaincontentsofthispaperaregivenasfollows：1．Accordingtogivenspecifications，

7、twotypes3-bitdigitalphaseshittercircuitschemesaredesignedandthecircuitsparametersareoptimized．BasedontwoequivalentcircuitparametersofPINdiode，thatis，forwardbiasequivalentresistanceandreversebiasequivalentcapacitance，Skyworks’SAPD0520andM／A—COM’SMA4FCP305arechosentodesignRFs

8、witchunitsinphaseshifters；Inviewofdifferentphaseshiftstructuresfeatures，switchedli