移相器——移相器介紹

    博主以前一直在關注有源移相器方面的知識，因此想在這裏對有源移相器作一個大致介紹。

摘要

    隨着物聯網、大數據、5G時代的來臨，無線通訊、相控陣系統、PAM4接收機發射機等系統，也正在經歷又一輪的技術革新。移相器做爲其中的關鍵模塊，也在持續發展。開始的移相器基本都爲一些無源元件構成的無源移相器，但因爲其佔據面積較大，移相精度不高，無源移相器正面臨着發展瓶頸，近些年有不少低功耗、小面積、低成本的有源移相器正在漸漸變爲研究熱點。移相器又有數字式、模擬式和數模混合式，目前主流的移相器爲數字式，經過開關的切換來選擇均勻步進的相位。下面將是移相器的基本概念介紹。

介紹

    移相器（phase shifter）是無線通訊、相控陣系統、PAM4接收機發射機等系統中的關鍵模塊，其用來改變信號的相位，它的分類如圖1所示。移相的精度是其最重要的考察指標，從開始的偏差高達十幾度的4位有源數控移相器，發展到如今偏差僅爲幾度的6位有源數控移相器，結構的變化，工藝的改進，共同推進了有源數控移相器的進步。

圖1 移相器的分類

    有源數控移相器主要爲矢量調製型，其基本原理如圖2所示。圖（a）表示矢量調製的基本原理，A₁爲原始信號，A₂爲正交信號，A_Σ爲其合成信號。圖（b）表示的是一對差分信號轉成的正交信號，這樣能夠覆蓋360°的相移。

 

圖2 矢量調製原理

    有源移相器的主要指標包括工做範圍、移相範圍、移相精度、相位偏差等。移相器的工做範圍又稱工做頻帶，它是指移相器能夠完成正常移相功能的頻率範圍，其中，保證移相器正常工做的最高頻率稱爲移相器的工做頻帶上限，正常工做的最低頻率稱爲移相器的工做頻帶下限。移相器的移相範圍是指移相器所能實現的輸出信號與輸入信號的最大相位差值，經常使用的移相範圍有0—180°和0—360°，目前基本都是0—360°的移相範圍。移相精度是指移相器所能實現的最小相移量，對數字步進式移相器(又稱數控移相器)來講，移相精度與步進位數有關。經常使用的移相精度爲25°、11.25°和5.625°，對應的步進位數分別爲4位、5位和6位。對於360°移相範圍的移相器來講，其移相精度和步進位數的關係爲

    其中，θ爲移相精度，n爲移相器的步進位數。對於數控移相器來講，其在理想狀況下產生的是標準的參考相位，如對於5位數控移相器，其產生的一系列參考相位爲0、11．25°、22.5°、33．75°、45°等，而實際的電路中，因爲理想元器件並不存在，再加上電路中的其餘非理想效應和工藝偏差，實際產生的相移量與相應的參考相位之間會存在必定的誤差。相位偏差有兩種表示方法，一種是最大相位偏差，一種是均方根相位偏差，通常採用均方根相位偏差來表示。