專利名稱：：可變射頻信號移相電路及射頻信號移相方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種信號移相電路，尤其是一種可變射頻信號移相電路。本發(fā)明還涉及一種射頻信號移相方法。
背景技術(shù)：
：射頻功率放大器在無線通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著信號調(diào)制方式的增多，對于功放的效率和線性度要求日益提高，因此前饋技術(shù)被廣泛的引用到功放設(shè)計中來，而信號的移相是實現(xiàn)該技術(shù)的核心條件之在以往的射頻電路移相器設(shè)計中，雖然電路外形多種多樣，但是原理通常都是利用信號通過電容器件而產(chǎn)生相位移動，只是根據(jù)移相器在不同環(huán)境下的應(yīng)用才衍生出不同的電路設(shè)計形式和特點。例如公開號為CN1094855A的中國專利，公開了一種工作在X波段以下的壓控微波移相器，它是利用分布參數(shù)電路設(shè)計的一種模擬壓控移相器。該方案由環(huán)行器和反射移相終端盒構(gòu)成。該發(fā)明方案可以適用于集成環(huán)境下的微波電路設(shè)計且調(diào)相范圍較寬，但環(huán)行器的使用則將移相器的機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并相應(yīng)增加了電路的成本。再例如公開號為CN1274199A的中國專利，其公開了一種正斜率可調(diào)寬帶移相器，移相原理是利用了串并聯(lián)諧振電路的特性曲線來獲得正斜率的移相，并通過對電阻電容的調(diào)節(jié)來改變移相的斜率和范圍。該電路被控元件較多，控制較復(fù)雜，且電路插入損耗以及駐波性能會隨相位變化而變化，會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。又如專利號為US4638269的美國專利，其名稱為"widebandmicrowaveanalogphaseshifter",公開了一種寬帶微波模擬移相器，它是工作于X波段的單片集成移相器，不適合于工作在S波段。前饋放大器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該放大器由環(huán)路1和環(huán)路2組成，主信號通過功分器轉(zhuǎn)移到誤差環(huán)路中進行環(huán)路對消1產(chǎn)生失真信號，失真信號通過放大器放大和移相器處理在環(huán)路2對消中實現(xiàn)失真對消，從而實現(xiàn)前饋功能。對消的過程是通過信號矢量相加而得到的，即信號的振幅相等但相位相反。信號必須滿足180度相位差異，由圖1可以看到主環(huán)和誤差環(huán)路的兩個移相器是必不可少的射頻電路。在實際電路當(dāng)中，由于前饋電路系統(tǒng)的離散性，至少需要300度以上的移相能力才可滿足前饋對消功能的實現(xiàn)。目前通用的可變移相器的移相范圍大概為100度，如果要獲得更大范圍的移相范圍，則需要采用34個移相器電路級聯(lián)，如圖1所示，這增加了移相器功能實現(xiàn)的復(fù)雜程度和成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可變射頻信號移相電路，以及利用該電路實現(xiàn)的射頻信號移相方法，能夠?qū)^寬頻率范圍內(nèi)射頻信號的相位進行大范圍的調(diào)節(jié)，信號插損小，而且可以實現(xiàn)對移相器移相范圍和步進的電壓控制，能夠保證前饋功放系統(tǒng)在電路離散性大的情況下信號對消功能的實現(xiàn)質(zhì)量和適應(yīng)能力，還要求簡單易行，成本低。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明可變射頻信號移相電路的技術(shù)方案是，包括一個3dB電橋，所述3dB電橋的兩個相位端連接有第一諧振電路和第二諧振電路，所述第一諧振電路包括可變電容D1，所述可變電容D1與所述3dB電橋之間，以及所述可變電容D1與地之間分別各通過一端50Q微帶線相連接，所述第二諧振電路包括可變電容D2，所述可變電容D2與所述3dB電橋之間，以及所述可變電容D2與地之間分別各通過一端50Q微帶線相連接。本發(fā)明射頻信號移相方法的技術(shù)方案是，所述射頻信號進入所述3dB電橋之后分為完全對稱的兩路，所述兩路信號分別進入第一諧振電路和第二諧振電路，對所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的可變電容Dl、D2以及與所述可變電容D1、D2相連接的四段50Q微帶線的長度進行調(diào)節(jié)，使得通過所述第一諧振電路和第二諧振電路的兩路信號的相位發(fā)生變化，之后兩路信號經(jīng)過反射回3dB電橋并重新合成，由所述3dB電橋的隔離端輸出。本發(fā)明通過兩個諧振電路對于射頻信號的相位進行調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本較低，對較寬頻率范圍內(nèi)射頻信號的相位可以進行大范圍的調(diào)節(jié)，信號插損小，而且可以對移相器移相范圍和步進的電壓控制，還能夠保證前饋功放系統(tǒng)在電路離散性大的情況下信號對消功能的實現(xiàn)質(zhì)量和適應(yīng)能力，進一步完善和改進了前饋功放技術(shù)。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1為前饋功率放大器電路的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明可變射頻信號移相電路的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明可變射頻信號移相電路另一實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖4為LC振蕩電路原理圖；圖5為諧振電路阻抗與頻率的曲線圖；圖6為變?nèi)荻O管電容與電壓的曲線圖；圖7為采用本發(fā)明實現(xiàn)的相位超前移動的示意圖；圖8為采用本發(fā)明實現(xiàn)的相位滯后移動的示意圖。具體實施例方式本發(fā)明可變射頻信號移相電路，其結(jié)構(gòu)可參見圖2所示，包括一個3dB電橋，所述3dB電橋的兩個相位端連接有第一諧振電路和第二諧振電路，所述第一諧振電路包括可變電容D1，所述可變電容D1與所述3dB電橋之間，以及所述可變電容Dl與地之間分別各通過一端50Q微帶線相連接，所述第二諧振電路包括可變電容D2，所述可變電容D2與所述3dB電橋之間，以及所述可變電容D2與地之間分別各通過一端50Q微帶線相連接。所述可變電容Dl和D2為壓控變?nèi)萜骷?，電壓控制端VCC連接到所述壓控變?nèi)萜骷﨑l與3dB電橋之間，以及所述壓控變?nèi)萜骷﨑2與3dB電橋之間。所述壓控變?nèi)萜骷﨑1和D2為變?nèi)荻O管。如圖3所示，所述3dB電橋的信號輸入端連接有一段50Q微帶線。所述3dB電橋的隔離端也連接有一段50Q微帶線。所述第一諧振電路中，所述可變電容D1與3dB電橋之間還設(shè)置有一電容Cl，所述第二諧振電路中，所述可變電容D2與3dB電橋之間還設(shè)置有一電容C2。所述電容C1和C2可作為隔直電容。本發(fā)明可變射頻信號移相電路位于功放前級小信號電路當(dāng)中。當(dāng)高頻信號通過電感、電容等非線性電氣元件時都會產(chǎn)生相位的改變。數(shù)學(xué)式A*sin(G)t+cp)中的cp是初相，信號通過理想電容時電流的相位會落后電壓的相位90度，通過理想電感時電流的相位則超前電壓的相位90度。LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)可參見圖4所示，其諧振特性可參見圖5所示。當(dāng)通過信號的頻率處在諧振曲線容性區(qū)時，信號相位出現(xiàn)滯后；當(dāng)通過信號的頻率處在諧振曲線感性區(qū)時，信號相位出現(xiàn)超前?？勺冸娙荻O管的壓控特性如圖6所示，利用該特性對諧振曲線進行調(diào)節(jié)，可以獲得大范圍的相位移動。本發(fā)明還提供了一種利用如上述電路實現(xiàn)的射頻信號移相方法，所述射頻信號進入所述3dB電橋之后分為完全對稱的兩路，所述兩路信號分別進入第一諧振電路和第二諧振電路，對所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的可變電容D1、D2以及與所述可變電容D1、D2相連接的四段50Q微帶線的長度進行調(diào)節(jié)，使得通過所述第一諧振電路和第二諧振電路的兩路信號的相位發(fā)生變化，之后兩路信號經(jīng)過反射回3dB電橋并重新合成，由所述3dB電橋的隔離端輸出。通過控制電壓端VCC變化可以對所述壓控變?nèi)萜骷﨑1和D2進行控制。本發(fā)明利用3dB電橋與變?nèi)荻O管構(gòu)成了串聯(lián)LC諧振電路，3dB電橋的傳輸特性使射頻信號由RFin進入電橋后均分為兩路進入變?nèi)萜骷?0Q微帶線構(gòu)成的諧振電路，信號通過電抗器件會發(fā)生一定程度的相移，調(diào)節(jié)50Q微帶線的長度并改變變?nèi)荻O管Dl和D2的控制電壓值VCC，50Q微帶線的電感特性與變?nèi)荻O管的電容特性相中和，使諧振電路的特性曲線發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)通過信號的相移程度。由于接地端阻抗失配，射頻信號會反射回電橋并重新合路返回到輸出端，此時的信號已經(jīng)完成移相處理，并且能量保存較好。該電路的對稱設(shè)計使得電路插損較小，而50Q微帶線在高頻時可以代替諧振電路中的電感L，選定電阻Rl和R2數(shù)值并改變控制電壓VCC，可以對電路諧振曲線進行調(diào)節(jié)。由公式/。=^^^=可知，相應(yīng)的電路諧振頻率升高，則射頻信號在電路諧振曲線中所處位置會發(fā)生改變，信號通過電路的相位也產(chǎn)生相應(yīng)變化，由此而實現(xiàn)了移相功能。圖7所示為相位超前移動的示意圖，fl到f2為系統(tǒng)的通頻帶，phase2、phase4、phase6表征通頻帶下邊緣f1對應(yīng)的信號相位，phasel、phase3、phase5表征通頻帶上邊緣f2對應(yīng)的信號相位。進行相位調(diào)節(jié)之前，系統(tǒng)輸出信號的相位從phasel到phase2，相位平坦度phasebalance=phasel—phase2=l度5將系統(tǒng)中移相電路的變?nèi)荻O管控制端電壓vcc提升1伏，可以得到對相位進行調(diào)節(jié)之后的系統(tǒng)輸出信號，通帶內(nèi)信號整體向上抬升了20度以上phase4—phase2=20度如果繼續(xù)增加移相電路的變?nèi)荻O管控制端電壓VCC，可以看到輸出信號的相位繼續(xù)超前移動，直到到達矢網(wǎng)分析儀屏幕顯示上限，并發(fā)生180度翻轉(zhuǎn)。電壓繼續(xù)調(diào)整，相位超前可以達到300度以上。圖8所示為相位滯后移動的示意圖，f1到f2為系統(tǒng)的通頻帶，phase2、phase4、phase6表征通頻帶下邊緣f1對應(yīng)的信號相位，phasel、phase3、phase5表征通頻帶上邊緣f2對應(yīng)的信號相位。進行相位調(diào)節(jié)之前，系統(tǒng)輸出信號的相位從phasel到phase2，相位平坦度phasebalance=phasel—phase2=l度j將系統(tǒng)中移相電路的變?nèi)荻O管控制端電壓vcc降低1伏，可以得到對相位進行調(diào)節(jié)之后的系統(tǒng)輸出信號，通帶內(nèi)信號整體下降了20度以上phase4—phase2=20度；如果繼續(xù)減小移相電路的變?nèi)荻O管控制端電壓VCC，可以看到輸出信號的相位繼續(xù)滯后移動，直到到達矢網(wǎng)分析儀屏幕顯示下限，并發(fā)生180度翻轉(zhuǎn)。電壓繼續(xù)調(diào)整，相位滯后可以達到300度以上。采用本發(fā)明進行移相后的數(shù)據(jù)可參見下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由上表可以看到利用12V左右的電壓控制使頻率為2.09GHz的信號獲得了超過340度的相移。相位移動步進為每伏特2040度，同時線路差損始終控制在ldB以下。某些前饋功放系統(tǒng)中，在實現(xiàn)信號對消時需要對信號做相移處理，移相范圍要達到160度。采用本發(fā)明對射頻信號進行移相就完全可以滿足該要求。綜上所述，本發(fā)明通過兩個諧振電路對于射頻信號的相位進行調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本較低，對較寬頻率范圍內(nèi)射頻信號的相位可以進行大范圍的調(diào)節(jié)，信號插損小，而且可以對移相器移相范圍和步進的電壓控制，還能夠保證前饋功放系統(tǒng)在電路離散性大的情況下信號對消功能的實現(xiàn)質(zhì)量和適應(yīng)能力，進一步完善和改進了前饋功放技術(shù)。權(quán)利要求1.一種可變射頻信號移相電路，其特征在于，包括一個3dB電橋，所述3dB電橋的兩個相位端連接有第一諧振電路和第二諧振電路，所述第一諧振電路包括可變電容D1，所述可變電容D1與所述3dB電橋之間，以及所述可變電容D1與地之間分別各通過一端50Ω微帶線相連接，所述第二諧振電路包括可變電容D2，所述可變電容D2與所述3dB電橋之間，以及所述可變電容D2與地之間分別各通過一端50Ω微帶線相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變射頻信號移相電路，其特征在于，所述可變電容Dl和D2為壓控變?nèi)萜骷?，電壓控制端VCC連接到所述壓控變?nèi)萜骷﨑l與3dB電橋之間，以及所述壓控變?nèi)萜骷﨑2與3dB電橋之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變射頻信號移相電路，其特征在于，所述壓控變?nèi)萜骷﨑l和D2為變?nèi)荻O管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變射頻信號移相電路，其特征在于，所述3dB電橋的信號輸入端連接有一段50Q微帶線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變射頻信號移相電路，其特征在于，所述3dB電橋的隔離端連接有一段50Q微帶線。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變射頻信號移相電路，其特征在于，所述第一諧振電路中，所述可變電容Dl與3dB電橋之間還設(shè)置有一電容C1，所述第二諧振電路中，所述可變電容D2與3dB電橋之間還設(shè)置有一電容C2。7.—種射頻信號移相方法，其特征在于，所述射頻信號進入所述3dB電橋之后分為完全對稱的兩路，所述兩路信號分別進入第一諧振電路和第二諧振電路，對所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的可變電容Dl、D2以及與所述可變電容D1、D2相連接的四段50Q微帶線的長度進行調(diào)節(jié)，使得通過所述第一諧振電路和第二諧振電路的兩路信號的相位發(fā)生變化，之后兩路信號經(jīng)過反射回3dB電橋并重新合成，由所述3dB電橋的隔離端輸出。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的射頻信號移相方法，其特征在于，通過控制電壓端VCC電壓的變化對所述壓控變?nèi)萜骷﨑l和D2進行控制。全文摘要本發(fā)明公開了一種可變射頻信號移相電路，包括一個3dB電橋，所述3dB電橋連接有兩個諧振電路，所述諧振電路包括可變電容，所述可變電容與3dB電橋之間，以及可變電容與地之間分別各通過一端50Ω微帶線相連接。本發(fā)明還公開了一種射頻信號移相方法，所述射頻信號進入所述3dB電橋之后分為完全對稱的兩路，分別進入兩個諧振電路，對所述兩個諧振電路的可變電容和50Ω微帶線進行調(diào)節(jié)，使得通過所述第一諧振電路和第二諧振電路的兩路信號的相位發(fā)生變化，之后兩路信號經(jīng)過反射回3dB電橋并重新合成，由所述3dB電橋隔離端輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本較低，調(diào)節(jié)范圍大，信號插損小，可以對移相器移相范圍和步進的電壓控制。文檔編號H01P1/18GK101110489SQ20071009401公開日2008年1月23日申請日期2007年8月14日優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日發(fā)明者天夏,瑜夏申請人:銳迪科無線通信技術(shù)(上海)有限公司