[发明专利]一种可重构滤波移相器

说明书

本发明公开了一种可重构滤波移相器，包括一对分别连接输入端口和输出端口的威尔金森功分器和一个加载在两个威尔金森功分器之间的输出功分比可调的可重构滤波分支线电桥。可重构滤波分支线电桥的输入端和隔离端在威尔金森功分器的输出信号的激励下，在两个输出端口产生一对完全相同的输出信号，该输出信号的相位根据分支线电桥的输出功分比进行控制，该输出信号由威尔金森功分器的输出端口输入，得到两路输出信号的叠加形式，完成对该可重构滤波移相器的输入信号的移相过程。本发明避免了传统矢量合成移相器方案额外产生的能量损耗，显著增强了系统灵活性，实现了移相器工作频率的连续调节以及滤波响应，大幅度提升了单一电路的功能集成度。

技术领域

本发明涉及无线通信系统技术领域，尤其涉及一种可重构滤波移相器。

背景技术

移相器是相控阵系统的核心器件。相控阵对波束扫描角的调节是通过控制移相器来控制每个阵元之间的相位差实现的。移相器的移相步进直接决定了波束的扫描步进。因此，为了实现连续的波束扫描，国内外学者对相位连续可调移相器(简称可调移相器)已经进行了大量研究。可调移相器的实现方式主要有反射式移相器,基于集总可调传输线的可调移相器，矢量合成移相器。除了高相位分辨率，宽调节范围是现代相控阵系统的另一个重要需求。因此，基于矢量合成技术的可调移相器是一种常用的选择方案。为了实现现代通信系统对小型化、多模、多频、多功能集成要求，集成滤波功能的可重构滤波移相器是一个有效的解决方案。对滤波移相器的研究工作,目前大多局限于固定频率、固定相移的滤波移相器，对于频率以及相位独立控制是目前面临的一个研究难点。

目前，集成可重构滤波功能的移相电路尚无有效的设计方法。由于输入功率合成器前的信号具有90°相位差，导致了合成后的信号不可避免的存在3dB的固有功率损耗。

发明内容

为了减小移相器的固有损耗以及实现频率可重构的滤波响应，本发明采用基于矢量合成技术的低损耗无源解决方法，公开了一种可重构滤波移相器，实现了单一移相电路对频率、相位的全部连续可控以及滤波响应集成。

本发明实现了一种中心频率，输出信号相位连续可调的滤波移相器。本发明公开了一种可重构滤波移相器，包括一对分别连接输入端口和输出端口的威尔金森功分器和一个加载在两个威尔金森功分器之间的输出功分比可调的可重构滤波分支线电桥。可重构滤波分支线电桥的输入端和隔离端在连接该可重构滤波移相器输入端口的威尔金森功分器的输出信号的激励下，在可重构滤波分支线电桥的两个输出端口产生一对完全相同的输出信号，该输出信号的相位根据分支线电桥的输出功分比进行控制，可重构滤波分支线电桥的两个输出端口产生的输出信号，由威尔金森功分器的输出端口输入，在威尔金森功分器的输入端口得到该两路输出信号的叠加形式，完成对该可重构滤波移相器的输入信号的移相过程。

可重构滤波分支线电桥由四个半波长阶梯阻抗谐振器R1、R2、R3和R4组成，其中，R1和R4分别与靠近该可重构滤波移相器的输入端的威尔金森功分器的两个输出端口相连接，R2和R3分别与连接该可重构滤波移相器的输出端口的威尔金森功分器的两个输出端口相连接，R1与R2和R4分别连接，R3也与R2和R4分别连接，对于连接该可重构滤波移相器的输出端口的威尔金森功分器的两个输出端口，在该可重构滤波移相器中作为两个信号输入端口使用，连接该可重构滤波移相器的输出端口的威尔金森功分器的输入端口，作为该可重构滤波移相器的信号输出端口使用。

安装于每个半波长阶梯阻抗谐振器的低阻抗端的变容二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4，作为频率调节电容使用。串联连接的变容二极管Dm与Dn，安装于每两个相邻的半波长阶梯阻抗谐振器的高阻抗端之间，用于控制两个相邻的半波长阶梯阻抗谐振器的级间耦合。变容二极管De1和De2分别与固定电容进行串联后，分别安装于可重构滤波分支线电桥的输入端口和输出端口，用于调节可重构滤波分支线电桥的输入端口和输出端口的阻抗匹配。通过调节安装于相邻的半波长阶梯阻抗谐振器之间串联连接的变容二极管Dm与Dn的电容值，当其电容值由小变大直至超过某个阈值时，相邻的半波长阶梯阻抗谐振器之间的耦合性质由电感耦合转换为电容耦合。