ADS仿真移相器

1、移相器的简介

移相器是应用于微波通信、雷达和测量系统中的一种控制设备。它是一种二端口网络，用于调节输出和输入信号之间的相位差，可由控制信号来控制（一般是直流偏置）。

移相器是一种用来校正传输相位的微波组件，它一般分为数字移相器和模拟移相器。

数字型移相器其相位差值只能通过一些预定的离散值进行改变；

模拟型移相器其相位差值可以通过相应的控制信号的连续变化以连续方式进行相位的改变。

数字和模拟的区别：数字是离散的，模拟是连续的。

数字型移相器广泛应用于相控阵天线系统。

在微波频段设计数字移相器有两种不同方法：

• 利用铁氧化磁性材料的可开关移相性能；

• 采用半导体或MEMS器件，这种方式具有更小的开关时间和较低的激励功率。

采用半导体器件的移相器又分为反射型和传输型。

反射型移相器基本的设计单元是一端口网络，且其反射信号相移由控制信号产生变化。这种基本单端口移相器可用环流器，也可以用混合桥来变换成两端口控件，由于容易集成，混合电桥耦合的反射型移相器更为常用，至于一端口反射型移相器的设计，可以采用开关长度型和开关电抗型设计。

传输型半导体移相器，可以分为3类：开关线型移相器、负载线型移相器和开关网络型移相器。

下面主要介绍一下负载线型移相器的原理、设计与仿真：

负载型移相器多用于相移量小于45°的设计中，工作原理：在微带线下加一个并联电抗（电感或者电容）使入射信号产生相移。

缺点：如果想要获得较大的相移，必须有较高的电纳值，这样就会增加插入损耗。经过计算得知，如果要获得45°的相移，插入损耗就有3dB之多，回波损耗特性也不理想。

设计实例计算：

设计一个在4GHz相移22.5°的移相器。

由
$$\Delta \phi =-{\tan }^{-1}(\frac{b}{2})$$
等同于
$$\Delta \phi =-arc\tan (\frac{b}{2})$$
得
$$b=-2\tan (\Delta \phi )$$
22.5°代入到公式中，得到b=-0.828，为感性电纳，归一化得到；

0.828*50Ω = 41.4Ω

$L=\frac{X}{2\pi f}=\frac{41.4}{2\pi 4\times 10^9}=1.65nH$

这个公式不对

对这个结果进行仿真得到的相移不是22.5°。

如图：

原理图

仿真结果图

相移角度为90°-58.9°=31.3°，插损为1.347dB，和理论结果相差较多，所以公式计算错误。

应该按照这两个公式计算仿真：

L = N ω B = 50 2 π 4 × 1