ADS课程设计移相器的设计

移相器的设计学生姓名：学生学号： ________ 院（系）： ____________ 年级专业： _______________ 指导教师： _____二〇一二年十二月1目录移相器的设计 (3)第1章方案设计与论证 (3)1.1无源移相器 (3)1.2方案论证 (4)第2章理论计算 (4)2.1原理分析 (4)2.2电路参数设计 (7)第3章原理电路设计 (7)3.1低端电路图设计 (7)3.2高端电路图设计 (8)3.3可调电路图设计 (8)第4章设计仿真 (8)4.1仿真软件使用 (9)4.2电路仿真 (9)4.3数据记录 (14)第5章结果分析 (14)5.1结论分析 (14)5.2设计工作评估 (14)5.3体会 (14)2移相器的设计第1章方案设计与论证1 常见移相器1.1 无源移相器1.1.1 rc50%50%改变阻值就可以改变阻抗，阻抗为容性。

1.1.2 rl50%50%改变阻值就可以改变阻抗，阻抗为感性。

1.1.3 rlc50%50%改变任意元件都可以改变阻抗，其阻抗角范围很大，阻抗即可以是感性，也可以是容性。

1.1.4 lc50%改变任意元件都可以改变阻抗，阻抗角只能是90度的倍数。

1.1.5 桥式RC50%可以不改变有效值，阻抗角为0～-180，为容性。

改变两电容容值即可改变阻抗角。

1.1.6 桥式RL50%可以不改变有效值，阻抗角为0～180度，为感性。

341.2 方案论证1.2.1 比较1.1.1和1.1.2都可以改变相位差，但同时也改变了有效值。

1.1.3跟前2个功能一样，但结构复杂。

1.1.4只能改变90度的相位，对于90度以内的，它无能为力，也可以改变有效值。

1.1.5和1.1.6都不改变有效值，相位变化范围大。

1.2.2 确定本实验采用1.1.5方案，因为它的相位变化范围大，且不改变有效值。

第2章 理论计算2.1 原理分析线性时不变网络在正弦信号激励下，其响应电压、电流是与激励信号同频率的正弦量，响应与频率的关系，即为频率特性。

六位数字移相器的设计龚敏强电子科技大学电子信息工程学院，成都（610054）E-mail: gmq0554@摘要：本文介绍了一个用在预设真线性功率放大器中的6位数字移相器的工作原理和设计方法以及测试结果。

该数字移相器采用PIN管作为开关元件，移相器的前3位采用高低通滤波器式移相器实现22.5° ，11.25°，5.6°的移相，后3位采用开关线式移相器实现2.8°，1.4°，0.7°的移相关键词：数字移相器，开关线式移相器，高低通式移相器，PIN二极管1．引言移相器的主要功能就是改变传输信号的相位，以满足系统的要求。

移相器一般分为模拟移相器和数字移相器两类，模拟移相器对相位联系可调；数字移相器的相移是量化了的，即其相位只能阶跃变化，移相位数越多，对信号相位的控制也越精细。

移相器的应用很广泛，比如各种通信系统和雷达系统，微波仪器和测量系统，还有各种工业用途中。

在各种的线性功率放大器中，也少不了移相器。

本文中所设计的6位数字移相器是用在一个数字预失真功率放大器的一个部件。

预失真技术是在信号放大之前对信号按照一定的规律进行“预先失真”，以便最终输出信号中的失真分量尽可能地小，对功率放大器的线性化起到很好的效果。

预失真技术在电路中就表现为增加了一个预失真器。

这个预失真器的作用就是产生与原信号相对应的失真信号。

因为这种失真是在信号被放大之前，故称之为“预失真信号” 。

预失真技术按预失真模块在信号流程中的位置，可以分为（RF）射频预失真、IF（中频）预失真和基带预失真【1】。

本文所涉及的数字预失真功率放大器系统结构如图1所示.在这个系统中输入信号与输出信号经过功率检测后，输入到DSP中，根据信号的功率大小和温度的大小，经过预失真算法计算出所需要的预失真量，然后通过控制数控衰减器和数字移相器对传输信号进行控制以达到系统所需的线性度要求。

本文所设计的6位数字移相器的功能就是在控制信号的控制下对信号进行不同大小的相位变化以达到系统所需的相位线性度要求。

ADS课程设计-- 射频控制电路移相器的设计燕山大学课程设计题目：射频控制电路移相器的设计学院（系）：理学院年级专业： 10 电子信息科学与技术学号：学生姓名：指导教师：教师职称：讲师副教授燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院基层教学单位：10 电子信息科学与技术说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

月日燕山大学课程设计评审意见表射频控制电路移相器的设计摘要：设计了一个改进的负载型移相器，这类移相器设计简单，具有更小的开关时间和较低的激励功率，同时可以使回波损耗得到改善。

关键字：ADS；移相器；软件设计；EDADesigned of RF Phase Control CircuitAbstract:Improved design of a load type phase shifter, the phase shifter of such a simple design, with a smaller excitation switching time and lower power, while the return loss can be improved.Keywords:ADS;phase;software design;EDA 一、引言移相器是能够对波的相位进行调整的一种装置。

广泛应用于微波通信、雷达和测量系统中，它是一种二端口网络，用于提高输出和输入信号之间的相位差，由控制信号（电流偏置）来控制。

微波移相器是相阵控雷达、卫星通信、移动通信设备中的核心组件，它的工作它的工作频带、插入损耗直接影响着这些设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此宽带、低插损的移相器在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。

电控移相器有足够的移相精度，移相稳定性高，不随温度、信号电平等变化；插入损耗小，端口驻波小，移相速度快，所需控制功率小。

二、原理移相器的分类比较复杂，不同种类的移相器的工作原理也有很大差别。

KA波段模拟移相器的仿真设计张杨;刘强【摘要】利用ADS2009仿真并设计了一种KA波段模拟移相器,其工作频段为19.6-21.2GHz,工作带宽为1.6 GHz.在设计中采用skyworks公司的SMV2019变容二极管,以砷化镓陶瓷基片作为基板,金属金作为微带线的导体材料,并在设计中采用馈电分支线耦合器电桥模式,最终设计出一款最大移相能力为105.226°的连续可调的压控模拟移相器.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2011(041)004【总页数】3页(P62-64)【关键词】KA;模拟移相器;变容二极管;陶瓷基片;微带线;分支线耦合器【作者】张杨;刘强【作者单位】电子科技大学空天技术研究院,四川成都,610054;电子科技大学空天技术研究院,四川成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TM1340 引言衰减量和相移量是同一个复参数的模值和相角,在微波器件设计中,不仅关心微波信号通过微波器件时的幅度变化,同时也十分关注其相位变化。

移相器就是用来改变微波传输信号相移量的微波器件,它一般分为数字式和模拟式2个大类。

数字移相器的相移是固定量化了的,只能产生固定的几种相移,不可调谐;而模拟移相器是连续可调的,它可以产生在一定范围内的任意相移。

移相器的应用十分广泛,特别是在相控阵雷达方面应用的最多。

这里设计的电调模拟移相器是用在一行波管放大器前端的模拟预失真器中的一个部分,因其用于星载,故对其工作带宽、增益平坦度、群时延、插入损耗、电压驻波比、移相能力、相移精度和电路尺寸等都有较高要求。

1 模拟移相器的基本原理分支线电桥是一个4端口器件,分为入射端口1、直通端口2、耦合端口3和隔离端口4。

这里的设计就是采用了分支线电桥模式,由其构建的分支线耦合器反射式移相器的基本原理图如图1所示。

图1 分支线耦合器反射式移相器微波信号从分支线耦合器的1端口输入之后,平均分配到耦合端口3和直通端口2,然后经过变容二极管到地反射,最终在分支线的隔离端口4输出。

现在我将研究生期间做过的一个移相器拿出来和大家交流一下，这个是我研究生毕业设计里面涉及到的，今天无聊了写出来吧。

欢迎大家交流指正。

本文里面的图相当大，为了方便各位看的清楚吧，见谅见谅。

和雷达上用的四段数字移相器不同，有时候需要连续移相，当初做毕设的时候找到的利用耦合器和变容管组成的移相器，当然，这款移相器只在射频段使用，低频的话损耗太大。

记得在学微波的时候，传输线发生全反射的条件好像是开路、纯容抗和短路（不知道记错没有），所以当在射频端口接入一定容值的电容时将会发生反射，对于耦合器特别是3dB正交耦合器来说，四个端口输入端、直通端、耦合端、隔离端都是相互可以转化的，区别只在于哪个端口输入信号。

至于移向的原理就不讲了，我当初为了在度娘赚积分，第一篇就是传的这个移相器，有兴趣自己下下来看吧。

结构大致如图：现在重点说说仿真和实际电路吧。

首先在ADS建立一个耦合器模型如下：在ADS里面仿真其实是很轻松的一件事，优化很方便，得到的结果想怎么样就可以怎么样，这个仿真我也贴上吧，大致差不多就可以。

值不能太大，到地电容也小点，这样移相平坦度更好。

最终模型如下所示：仿真结果就出来了，对了，很多论文里面移相可以很大，来不来就是270°或360°，这些都是不现实的，只是理论上吧，移相度数和变容管直接相关，不信你可以在ADS里面换变容管试试，设计做出来以后移相度数更小，只有中间一大段吧。

当初我需要的是500MHz-1GHz的0~180°移相，最后实际做出来大概还不到150°。

实际电路的话首先要根据频率选择耦合器，当初我使用的就是Anaren的11304-3，在电路中记得要阻抗匹配；变容管别接反了等问题，如果是在控制电路中，可以用DA产生电压控制移相。

鉴于某些你懂的规定的原因，实际电路是不能贴出来的，不过欢迎大家一起交流讨论。

~~~。

一、实验目的1.1.学习设计移相器电路的方法。

1.2.掌握移相器电路的测试方法。

1.3．通过设计、搭接、安装及调试移相器，培养工程实践能力。

二、实验设备（记录所用设备的名称型号编号）将实验中自选的仪器设备和元件列表，并记录型号、规格、数量和编号等。

序号 名称 编号型号与规格 数量 备注 1 仿真软件 Mutualism1 2 计算机 P41三、实验原理线性时不变网络在正弦信号激励下，起响应电压、电流是与激励信号同频率的正弦量，影响与频率的关系，即为频率特性。

它可用相量形式的网络函数来表示。

在电气工程与电子工程中，往往需要在某确定频率正弦激励信号作用下，获得有一定幅值、输出电压相对于输入电压的相位差在一定范围内连续可调的响应（输出）信号。

这可通过调节电路原件参数来实现，通常是采用RC 移相网络来实现的。

RC 串联电路，设输入正弦信号，其相量0110U U V =∠则输出信号电压：112111U U U j Cj RCR j Cωωω=⨯=++其中输出电压有效值U 2为：122=11()U U w Rc+输出电压的相位为：21arctanw R cϕ=∠由上两式可见，当信号源角频率一定时，输出电压的有效值与相位均随电路元件参数的变化而不同。

若电容C 为一定值，则有，如果R 从零至无穷大变化，相位从90度到零度变化。

输入正弦信号电压0110U U V =∠，响应电压为：()()12121arctan w R C 11U jw cU U w Rc R jw c==∠-++其中输出电压有效值2U 为：()1221U U w Rc =+输出电压相位为：2arctan wRC ϕ=∠-同样，输出电压的大小及相位，在输入信号角频率一定时，它们随电路参数的不同而改变。

若电容C 值不变，R 从零至无穷大变化，则相位从00到090-变化。

当希望得到输出电压的有效值与输入电压有效值相等，而相对输入电压又有一定相位差的输出电压时，通常是才采用图8.3(a)所示X 型RC 移相电路来实现。

基于ADS仿真设计X波段五位数字移相器凌伟;张玉兴【摘要】介绍了利用ADS进行X波段五位数字移相器的设计.描述了PIN管的开关特性、X波段五位数字移相器的电气特性、原理、电路设计及仿真情况.移相器采用PIN管管芯作为开关元件,5个移相位将呈线形级联布置.均方根相位误差小于3°,插入损耗在1.7～2.9 dB之间,回波损耗小于15 dB.仿真结果,满足要求.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)007【总页数】3页(P94-96)【关键词】X波段;移相器;PIN管;ADS【作者】凌伟;张玉兴【作者单位】电子科技大学,四川,成都,610054;电子科技大学,四川,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TN312.4;TN6231 引言微波移相器是一种微波控制电路，其主要作用是对微波信号的相位进行控制以满足系统的需要。

基于微波移相器广泛的应用领域，尤其是在军事方面的应用，进行高性能高移相精度的数字移相器的仿真研究就具有非常重要的意义。

Agilent公司的ADS软件具有完整的设计和仿真优化功能，能快速有效地设计仿真出需要的电路，可以大大提高设计的成功率，从而减轻设计者的工作量。

2 移相器设计2.1 本项目移相器主要性能参数指标工作频率：9.5～10.5 GHzRMS(均方根相位误差)：<3°插入损耗：<5 dB插入损耗最大变化：±1 dB回波损耗：<15 dB承受功率：≥20 W(连续波)2.2 PIN管开关特性PIN二极管作为开关元件进行控制，具有相移精度高、功率大、体积重量小、开关时间短、控制功率小、对温度变化的稳定性好等优点。

在正向偏置状态下，PIN二级管管芯的等效电路如图1(a)所示，其中Rj为I层的电阻,Cj为正向注入的载流子在I层边界上产生电荷储存所引起的扩散电容，Rf为电极和引线电阻。

在零偏和反向偏置状态下，PIN二级管管芯的等效电路较复杂，需根据电压的大小分情况讨论：(1) 在零偏压和反向电压较小时，小于穿通电压 VPT，其情形如图1(b)所示，其中耗尽区以电阻Rj和电容Cj并联来表示，非耗尽区以电阻Ri和电容Ci并联来表示，而Rf为电极和引线电阻。

基于DDS的数字移相信号发生器一、课程设计目的1、进一步熟悉QuartusⅡ的软件使用方法；2、熟悉利用VHDL设计数字系统并学习LPM ROM的使用方法；3、学习FPGA硬件资源的使用和控制方法；4、掌握DDS基本原理，学习利用此原理进行信号发生器的设计。

二、设计任务1、完成8位输出数据宽度的频率可调的移相正弦信号发生器。

2、完成8位输出数据宽度的频率可调的移相三角波、方波信号发生器。

3、以上三种波形使用一个按键依次切换。

4、波形发生器实现幅度可调。

5、信号发生器的原始数据存储在外部存储器里，由FPGA进行读取，经过D/A转换输出，由示波器观察最终结果。

6、完成两路相位相差90度的频率幅度可调的移相信号发生器。

结果通过嵌入式分析仪观察两路正交信号。

（包括正弦波、方波、三角波）注意：以上前5点为基本要求，第6点为提高要求。

三、基本原理直接数字频率合成器（DDS）是通信系统中常用到的部件，利用DDS可以制成很有用的信号源。

与模拟式的频率锁相环PLL相比，它有许多优点，突出为（1）频率的切换迅速；（2）频率稳定度高。

一个直接数字频率合成器由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。

DDS的原理框图如下所示：图1 直接数字频率合成器原理图其中K为频率控制字，f c为时钟频率，N为相位累加器的字长，D为ROM 数据位及D/A转换器的字长。

相位累加器在时钟f c的控制下以步长K作为累加，输出N位二进制码作为波形ROM的地址，对波形ROM进行寻址，波形ROM 输出的幅码S（n）经D/A转换器变成梯形波S（t）,再经低通滤波器平滑后就可以得到合成的信号波形了。

合成的信号波形形状取决于波形ROM中存放的幅码，因此用DDS可以产生任意波形。

本设计中直接利用D/A转换器得到输出波形，省略了低通滤波器这一环节。

1、频率预置与调节电路不变量K被称为相位增量，也叫频率控制字。

DDS方程为：f0= f c K/2n,f0为输出频率，f c为时钟频率。

燕山大学课程设计题目：射频控制电路移相器的设计学院（系）：理学院年级专业： 10 电子信息科学与技术学号：学生：指导教师：教师职称：讲师副教授燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院基层教学单位：10 电子信息科学与技术说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日燕山大学课程设计评审意见表射频控制电路移相器的设计摘要：设计了一个改进的负载型移相器，这类移相器设计简单，具有更小的开关时间和较低的激励功率，同时可以使回波损耗得到改善。

关键字：ADS；移相器；软件设计；EDADesigned of RF Phase Control CircuitAbstract:Improved design of a load type phase shifter, the phase shifter of such a simple design, with a smaller excitation switching time and lower power, while the return loss can be improved.Keywords:ADS;phase;software design;EDA一、引言移相器是能够对波的相位进行调整的一种装置。

广泛应用于微波通信、雷达和测量系统中，它是一种二端口网络，用于提高输出和输入信号之间的相位差，由控制信号（电流偏置）来控制。

微波移相器是相阵控雷达、卫星通信、移动通信设备中的核心组件，它的工作它的工作频带、插入损耗直接影响着这些设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此宽带、低插损的移相器在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。

电控移相器有足够的移相精度，移相稳定性高，不随温度、信号电平等变化；插入损耗小，端口驻波小，移相速度快，所需控制功率小。

二、原理移相器的分类比较复杂，不同种类的移相器的工作原理也有很大差别。