【选型】如何为雷达TR组件选择S波段数字移相器?

2017-06-08 世强 Raymond

相控阵雷达(Phased Arrray Radar),一种新型的有源电扫阵列多功能雷达,是采用电的方式控制雷达波束的指向变动来进行扫描并发现目标的一门技术。其起源于上世纪八九十年代开始出现,到目前为止,已经开始逐渐成为各行业领域的必备技术,比如气象雷达、航管雷达等等。和传统雷达相比,其具有反映速度快、监控目标多、目标更新速率快、分辨率高、电子对抗能力强等优点,可以更好的满足社会各行业领域的使用需求。

相控阵雷达的系统组成很复杂,包含天馈线、TR组件、数字信号处理、电源系统等多个组成部分。但无论多复杂,移相器都是相控阵雷达TR组件中的必备器件!

移相器,顾名思义,就是改变射频传输波相位的一种器件,有模拟移相器和数字移相器之分。模拟移相器是采用单一模拟电压的高低来控制相位的变化,相位的变化在理论上是连续的,而数字移相器是采用数字高低电平组合的方式来控制相位的变化,相位的变化是离散的。本文将通过UMS公司的CHP4012,来介绍在选择数字移相器时的一些注意事项。

UMS的CHP4012是一颗6位的、S波段(2.7~3.5GHz)数字移相器。根据其后缀的不同,有两种型号可供选择:CHP4012a98F和CHP4012-QEG。前者是裸片,后者是4×5mm 24-pin QFN的封装。设计师可以根据自己的产品尺寸大小和工艺水平进行合适的选择。

在数字移相器电特性上,首先考虑到的是在所属频率范围内的"位数"。因为位数的多少,决定了满量程范围内的最小分辨率是多少,比如CHP4012是6位,移相量程为0~360度,那么分辨率就是360/26=5.625度,相对应的曲线如下:



其次,相位误差是另外的一个需要重点考虑的电特性。因为它是相控系统分辨率指标的一个重要组成参数。相位误差的参数有两个,一个是峰值相位误差PPE(Peak Phase Error),一个是平均相位误差RMS_PPE(RMS Peak Phase Error)。PPE和RMS_PPE的计算公式分别如下:



由上述公式可以看出,PPE指的是在固定数字状态下的相位偏移,而RMS则是芯片全部数字状态下的平均相位偏移。CHP4012的PPE为-2/+4度,RMS_PPE为1度,都已经是一个非常不错的数值,对应的曲线如下。



另外一个需要重点考虑的是插入损耗相关的指标,叫幅度平坦度。由于频率高、波长短,而且频率的带宽也很宽,因此在频段的高端和低端,一定会存在幅度的不平坦性。幅度平坦度有两个维度需要考虑,分别为对频率的幅度平坦度和对数字状态的幅度平坦度,以及对应的RMS值。这些值的大小虽然可以通过校准和补偿来达到一个理想的状态,但如果变化幅度太大,系统的复杂性将大大增加。CHP4012的幅度平台度为±0.5dB,对应的RMS值为0.2dB,已经能够满足绝大多数情况下的要求,对应的曲线如下。



当然除了上述的几个指标以外,还有输入输出驻波、P1、切换时间、工作温度、最大工作范围等等指标,本文就不再一一详细述说。如果设计师在产品设计和器件使用的过程中遇到任何问题,欢迎和我们一起讨论,用好这颗数字移相器。


相关技术文档:

UMS CHP4012a98F数据手册 详情>>>

UMS CHP4012-QEG数据手册 详情>>>

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  • 勇敢 Lv3 . 高级工程师 2017-10-16
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