[发明专利]数字移相器

说明书

本申请实施例公开了一种数字移相器，包括逻辑控制电路、至少四个电流数模转换器、至少四个放大器和矢量求和电路，逻辑控制电路根据N+2位数字控制源信号产生四个N位数字移相控制信号，分别输入四个电流数模转换器，所述四个电流数模转换器分别与四个放大器串联，实现对四个正交输入信号的选择及放大，矢量求和电路对四个放大器输出的放大信号进行合成，得到可以在360°范围内移相的信号。该数字移相器电路结构简单，不需要额外设置移相切换电路，可以降低噪声，改善相位误差/幅度误差；电路面积小，降低芯片成本；移相精度高，通过改变数字控制源信号的总位数和电流数模转换器的精度，可调节数字移相器的精度值，满足不同的移相器设计需求。

技术领域

本申请涉及移相器技术领域，尤其涉及一种数字移相器。

背景技术

在无线收发系统中，理想的等方向性天线向各个方向均匀发射射频信号。然而，发射信号中大量能量并没有被接收天线接收，造成较低的接收信号功率和较大的空间传输功率损耗。波束成形(beamforming)技术可产生具有方向性的天线波束，从而解决该问题。有源相控阵列收发系统是波束成形技术的一种。图1所示有源相控阵列收发系统中，各路天线等间距(d)直线排列形成阵列，相邻天线的输入射频信号相位差均为α(即时延ΔT)，则波束角度θ由以下公式决定：

其中λ为发射信号载波f₀的波长。

每路发射机通过独立控制的移相器来控制射频信号相位差α。移相器的最小移相度数即为移相精度；波束角度θ的最小移相度数即为扫描精度。由上述波束角度计算公式可知，在相控阵列系统的移相精度一定的情况下，相邻天线间距d越大，扫描精度θ越高；而扫描精度越高，发射信号的传输半径越远。因此，通过提高移相器的移相精度，可以提高其扫描精度，进而可以有效增加系统发射信号的传输半径，减小天线间距。可见，高精度移相器是实现小型化、具有高扫描精度的相控阵列收发系统的关键器件。

但是发明人在研究过程中发现，现有常用移相器主要包括基于无源缩放(passivescaling)网络的无源移相器，以及有源移相器等。其中，无源移相器采用片上集成电感等元件导致电路面积较大，不适用于小型无线通信设备；且要提高移相精度，只能进一步增大无源缩放网络的复杂度，难以实现小型化且高精度的要求。现有有源移相器的电路复杂，不利于提高移相精度；而且，其普遍采用的RF路径串联开关进行象限切换容易引入噪声信号，恶化相位误差和幅度误差，增大插入损耗；虽然其具有校准电路，但校准后移相精度提高不大(精度为4-bit的有源移相器校准后移相精度仅能提高1bit)。因此，有必要提供一种新的移相器，以满足高移相精度、小型化、低相位误差/幅度误差的移相控制需求。

发明内容

本申请提供了一种数字移相器，以满足高移相精度、小型化、低相位误差/幅度误差的移相控制需求。

本申请实施例提供的一种数字移相器，包括：逻辑控制电路、至少四个电流数模转换器、至少四个放大器和矢量求和电路；

所述逻辑控制电路用于接收N+2位数字控制源信号，并根据所述N+2位数字控制源信号产生四个N位数字移相控制信号并输出；所述N+2位数字控制源信号的低N位用于控制所述四个N位数字移相控制信号的大小，所述N+2位数字控制源信号的高2位用于控制所述四个N位数字移相控制信号与所述逻辑控制电路的四个输出端的对应关系，N为自然数；

所述四个电流数模转换器的输入端分别与所述逻辑控制电路的四个输出端相耦合；所述四个电流数模转换器用于分别接收所述四个N位数字移相控制信号中的一个，通过数模转换，将所述四个N位数字移相控制信号转换为四个电流信号并输出；

所述四个放大器的的增益控制端分别与所述四个电流数模转化器的输出端相耦合，所述四个放大器用于分别接收四个正交输入信号，并利用所述四个电流信号对所述四个正交输入信号进行增益控制，得到四个放大信号并输出，其中，每个放大器分别与一个输入信号以及一个电流信号相对应；