一个通信系统质量很多程度上取决于所采用的调制方式[6]。在小容量数字微波中继通信系统中的数字调制设备中,调制器电路是数字调制设备的关键部件之一。它完成基带信号的调制,其中采用的调制方式就是二相相移键控(BPSK)。本文设计的平衡式微带-槽线移相器就是应用于这里的BPSK调制。
1.2 相位调制电路的实现方法
相位调制主要有模拟法和数字法等多种,但是随着数字通信的崛起和无线电技术的发展,数字相位调制技术成为主流的研究热点。下面简单介绍几种相位调制电路。
1.中频二相平衡调制器,其中包括环形调制器,双平衡混频器,集成电路模拟乘法器等主要几种2.中频多项移相键控的正交调制器,包括四相正交调制器,正交载波形成电路等主要几种3.中频多项移相键控的全数字式调制器,包括相位选择门调制器,串联步进法调制器等几种4.移相键控微波移相器,包括反射型移相器,开关线型移相器和平衡式移相器。本文中采用的平衡式微带-槽线移相器就是微波移相器中其中的一种。文献[9-11]中还提出了几种基于FPGA的数字相位调制电路的一种实现方法,可以适用于卫星通信,但是要求芯片的处理速度够快,难以实现,仅限于研究状态。
随着微波技术的日趋成熟,通过微波电路来实现 相位调制的技术也日渐成熟。对微波频率直接键控的调相器我们称为微波移相器。在采用二相或四相移相键控的中小容量数字微波系统中,经常采用直接键控微波频率的方式。其结构简单,成本低,是微波移相技术的研究热点。本文就是通过微波移相器的其中的一种(平衡式微带-槽线移相器)来实现相位调制。
1.3 微波移相器的分类
微波移相器是能改变电磁波相位的装置,它通常是一个二端口网络。通常来说,微波移相器可分为模拟式移相器和数字式移相器两大类。模拟式移相器中,在控制信号的驱动下,相移量可以做出连续平滑的变化,但是由于其控制电路的较为复杂现如今已较少使用。数字式移相器的相移量是固定量化的,其相移量是阶跃式变化的,即相移量只能按180°,90°,45°,22.5°,11.25°等值变化。利用多个不同相移量不同的移相器可级联成几位的数字式移相器。一位的移相器有两个状态,二位移相器就有22=4个状态,3位移相器就有23=8个状态,例如四位移相器,不同控制状态可组合成0-360°之间24=16个状态,移相器的位数越多,控制的相位位数就多,控制电路愈加复杂,但是特别适合计算机二进制码控制的电控扫描系统实现数字化控制。通过计算机的精确控制,为天线上成千上万的单元提供不同相位信号,使雷达迅速反应,做出快速的波束扫描。
本课题需采用调制体制是直接数字调制BPSK,所以必须用数字式移相器。为了保持相位不变或者相差180°,这种0°/180°的移相器也称为二相相移键控(BPSK)调制器。
以半导体数字移相器为主,微波移相器的主要类型如图1-3-1。按照控制器件分:有PIN管类型和MESFET类型,按照电路性质分,有传输型,反射型和平衡式。
图1-3-1移相器分类
1.3.1 微波移相器的发展
移相器在国内的发展相比欧美些国家起步稍微有点晚。751七十年代国内移相器最多只能工作到c波段,大多数采用的是跨相式或者干式自感应的RC桥型电路。同时代的欧美一下国家已经研制出了L,S,C,X,Ku等各个频段的移相器主要方案有3dB定向耦合器,开关线型,加载线型这三种。七十年代末到八十年代初,出现了变压式移相器,其结构很简单,能够实现0°到360°连续调相,并且功率小,无噪声,波形失真小。八十年代末到90年代出现了各种各样的移相器,比如电子式移相器,程控式移相器,软件式移相器。而如今,厘米波波频段的移相器已经相当成熟,毫米波段也可以通过反射式鳍线0°/180°移相器,加载线型鳍线移相器,平衡式微带-槽线移相器和MEMS移相器等等来实现。
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