一种360度太赫兹移相器、相控阵雷达及通讯装置

本发明涉及通讯和雷达，具体为一种360度太赫兹移相器、相控阵雷达及通讯装置。

背景技术：

1、太赫兹移相器是太赫兹相控阵雷达的核心元器件，其移相精度制约着雷达系统的性能，太赫兹移相器的插损限制雷达系统的灵敏度和探测距离，且移相精度直接决定着雷达系统的波束指向误差和旁瓣抑制比等关键性能指标。

2、cmos（complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体）太赫兹移相器的移相精度提升，主要受限于有源cmos器件的寄生参数，太赫兹移相器在移相状态切换时，cmos器件寄生参数也会随着变化，负载效应的影响让移相值偏离理想移相值，恶化移相精度。减小寄生参数可以一定程度上在亚太赫兹频段提高bicmos移相器移相精度，最新研究成果能达到五位的移相精度。但cmos工艺相比于bicmos（双极-互补金属氧化物半导体，bipolar-cmos）工艺，具有较小的跨导电流比，cmos太赫兹高精度移相器在兼顾插损性能时，不同移相状态寄生参数变化范围较大，移相精度对于寄生效应更加敏感，因而移相精度提升面临更严峻的挑战。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种360度太赫兹移相器、相控阵雷达及通讯装置，基于高隔离度时延切换技术的移相精度降敏方法，降低不同移相状态寄生参数变化对于移相精度的恶化效应，提高太赫兹移相器的移相精度。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、第一方面，本申请提供了一种360度太赫兹移相器，包括90度移相器，所述90度移相器输出端级联第一90度移相耦合单元，180度移相耦合单元和第二90度移相耦合单元；

4、所述90度移相器包括串联的一级相位模块和二级相位模块；

5、所述一级相位模块和二级相位模块均包括两个结构相同的通路选择开关，两个通路选择开关通过多段传输线连接；所述一级相位模块的通路选择开关的相位选择通路小于二级相位模块的通路选择开关的相位选择通路。

6、优选的，所述第一90度移相耦合单元和第二90度移相耦合单元均包括90度耦合器以及与其连接的单刀双掷开关spdt。

7、优选的，所述第一90度移相耦合单元包括第一90度耦合器和第一单刀双掷开关spdt；

8、所述第一90度耦合器的输入端连接90度移相器的输出端，第一90度耦合器的输出端连接第一单刀双掷开关spdt，第一单刀双掷开关spdt连接180度移相耦合单元；

9、第二90度移相耦合单元包括第二90度耦合器和第二单刀双掷开关spdt；

10、第二90度耦合器的输入端连接180度移相耦合单元的输出端，第二90度耦合器的输出端连接第二单刀双掷开关spdt。

11、优选的，所述90度移相器与第一90度移相耦合单元之间设置有源放大器，或/和第二90度移相耦合单元的输出端连接有源放大器。

12、优选的，所述通路选择开关包括多个传输线，多个传输线的输入端连接形成公共节点，各传输线的输出端依次连接晶体管和阻抗变换器；所述晶体管的衬底通过第一电阻接地，所述晶体管的控制端连接第二电阻；

13、射频信号在传输过程中，沿晶体管控制端为低电平对应的传输线进行传输。

14、优选的，所述晶体管的栅极为控制端，栅极连接第二电阻，源级接地，衬底通过第一电阻接地，漏极与传输线的选择节点连接，阻抗变换器连接漏极。

15、优选的，所述传输线采用往复折叠的方式布线。

16、优选的，所述一级相位模块的通路选择开关为单刀三掷开关，所述二级相位模块的通路选择开关为单刀四掷开关。

17、第二方面，本申请提供了一种太赫兹相控阵雷达，包括所述360度太赫兹移相器。

18、第三方面，本申请提供了一种通讯装置，包括所述360度太赫兹移相器。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

20、本申请提供的一种360度太赫兹移相器，采用90度移相器和第一90度移相耦合单元实现90°范围内移相，采用级联的180度移相耦合单元和第二90度移相耦合单元实现270°范围内移相，从而使整个太赫兹移相器覆盖360°的移相范围；另外，采用高隔离度低插损的通路选择开关，减小了不同移相状态下寄生参数的变化，降低了不同移相状态寄生参数变化对于移相精度的恶化效应，提高了太赫兹移相器的移相精度，突破高精度太赫兹移相器对于寄生参数敏感性；同时使太赫兹移相器具有低插损与宽平坦的优点，插损和移相精度性能均得到提升；其次，该360度太赫兹移相器从电路方案层面减弱了插损与移相精度耦合关系，实现了360度太赫兹移相器的插损与移相精度的协同优化，同时获得了较好的插损与移相精度性能。

技术特征：

1.一种360度太赫兹移相器，其特征在于，包括90度移相器（1），所述90度移相器（1）输出端级联第一90度移相耦合单元（2），180度移相耦合单元（3）和第二90度移相耦合单元（4）；

2.根据权利要求1所述的一种360度太赫兹移相器，其特征在于，所述第一90度移相耦合单元（2）和第二90度移相耦合单元（4）均包括90度耦合器以及与其连接的单刀双掷开关spdt。

3.根据权利要求2所述的一种360度太赫兹移相器，其特征在于，所述第一90度移相耦合单元（2）包括第一90度耦合器和第一单刀双掷开关spdt；

4.根据权利要求1所述的一种360度太赫兹移相器，其特征在于，所述90度移相器（1）与第一90度移相耦合单元（2）之间设置有源放大器，或/和第二90度移相耦合单元（4）的输出端连接有源放大器。

5.根据权利要求1所述的一种360度太赫兹移相器，其特征在于，所述通路选择开关包括多个传输线，多个传输线的输入端连接形成公共节点，各传输线的输出端依次连接晶体管和阻抗变换器；所述晶体管的衬底通过第一电阻接地，所述晶体管的控制端连接第二电阻；

6.根据权利要求5所述的一种360度太赫兹移相器，其特征在于，所述晶体管的栅极为控制端，栅极连接第二电阻，源级接地，衬底通过第一电阻接地，漏极与传输线的选择节点连接，阻抗变换器连接漏极。

7.根据权利要求1所述的一种360度太赫兹移相器，其特征在于，所述传输线采用往复折叠的方式布线。

8.根据权利要求1所述的一种360度太赫兹移相器，其特征在于，所述一级相位模块的通路选择开关为单刀三掷开关，所述二级相位模块的通路选择开关为单刀四掷开关。

9.一种太赫兹相控阵雷达，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的360度太赫兹移相器。

10.一种通讯装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的360度太赫兹移相器。

技术总结本发明公开了一种360度太赫兹移相器、相控阵雷达及通讯装置，属于通讯和雷达技术领域，该360度太赫兹移相器包括90度移相器，其输出端级联第一90度移相耦合单元、180度移相耦合单元和第二90度移相耦合单元；所述90度移相器包括串联的一级相位模块和二级相位模块；所述一级相位模块和二级相位模块均包括两个结构相同的通路选择开关，两个通路选择开关通过多段传输线连接；所述一级相位模块的通路选择开关的相位选择通路小于二级相位模块的通路选择开关的相位选择通路；该360度太赫兹移相器基于高隔离度时延切换技术的移相精度降敏方法，降低不同移相状态寄生参数变化对于移相精度的恶化效应，提高太赫兹移相器的移相精度。技术研发人员：权星,陈传羽,高晓强,吴炎辉,陈卓,詹劲松受保护的技术使用者：西安电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2