微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器

一技术领域

本发明涉及一种用于雷达、通信、制导的电子部件，特别是一种微波毫米波超宽带六位MMIC(微波单片集成电路)数字移相器。

二背景技术

微波毫米波数字移相器是一种主要用于数字微波通信、移动通信、雷达、电子对抗和制导仪器等电子系统设备中的电子部件。微波毫米波数字移相器作为相控阵雷达和电子战中有源相控阵发射/接收(T/R)组件的最关键电路，控制阵列上各个辐射单元的相位变化，以实现天线波束在空中快速电控扫描，并对空中飞行的运动目标实现快速的探测和跟踪。由于其重要的军用背景而一直倍受重视。在宽频带微波毫米波频段的控制电路中，数字移相器是微波毫米波主要控制电路之一，描述这种产品性能的主要技术指标有：1)工作频率带宽；2)相移位数；3)相移量4)相移精度；5)插入损耗；6)各态插入损耗差；7)各态输入和输出端电压驻波比(VSWR)；8)开关速度和功率容量；9)电路尺寸；)10)输出功率1分贝压缩电平；11)电路间电性能的一致性。微波毫米波超宽带六位数字移相器的同类产品，由于设计采用的电路拓扑和工艺实现途径的缺陷，加之频带宽、相移量大，无论是采用同轴、波导、混合集成、低温共烧陶瓷立体集成电路等方式，还是采用砷化镓单片集成电路方式实现，通常电性能指标均较差。主要缺点有：1)电路拓扑复杂；2)设计难度大；3)工艺加工难度大；4)相移精度低；5)输入和输出端电压驻波比差；6)工作频率带宽较窄；7)成本高；8)受工艺控制参数影响，电路间电性能一致性较差；9)电路尺寸较大。

三发明内容

本发明的目的在于提供一种微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器，该移相器由5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移电路级联构成，该移相器以5.625°为相移步进值，在0～360°的范围内总共可实现64种相移状态；首先单独确定每一种移相位的单元电路，然后采取从高位相移到低位相移排列顺序六位级联实现超宽带六位MMIC数字移相器；其中5.625°相移位采用高/低通滤波器型拓扑结构，11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移位均采用反射型拓扑结构，该微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的信号输入端接180°移相单元电路，然后依次接90°、45°、22.5°、11.25°、5.625°相移单元电路，最后5.625°单元移相电路接信号输出端。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1、电路拓扑简单，该移相器5.625°相移位采用了高/低通滤波器型拓扑结构，11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移位均采用反射型拓扑结构；2、设计简单，只要设计两款移相器即：高/低通滤波器型移相器和反射型移相器的电路拓扑通过级联就可以实现六位数字移相器；3、制造中工艺难度和控制精度远比同类产品要求低；4、成品率比同类产品高；5、电性能改善大，该移相器：工作频率带宽、相移精度高、输入和输出电压驻波比低、各态插入损耗差值小；6、电路尺寸小；7、成本低。

四附图说明

图1是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器中单元电路所用高/低通型移相器拓扑结构。

图2是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器中单元电路所用反射型移相器拓扑结构。

图3是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的相移位为5.625°的电路拓扑。

图4是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的相移位为11.25°的电路拓扑。

图5是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的相移位为22.5°的电路拓扑。

图6是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的相移位为45°的电路拓扑。

图7是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的相移位为90°的电路拓扑。

图8是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的相移位为180°的电路拓扑。

图9是本发明的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的整体结构框图。

五具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明由于六位数字移相器共有64种状态，实现5.625°的相位步进，本发明以5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°、180°为主要相移位的六个移相单元，首先单独设计每个移相单元电路，当每位移相单元设计完成以后，采取从高位相移到低位相移排列顺序六位级联实现超宽带六位MMIC数字移相器。由于超宽带的指标要求，用高/低通滤波器型和反射型拓扑结构设计合适的电路，在比较分析了高/低通滤波器型和反射型移相器的特点之后，在低位均可以采用反射型和高/低通滤波器型拓扑结构，在高位均可以采用反射型拓扑结构，综合比较优缺点，最终的方案在5.625°相移位采用了高/低通滤波器型拓扑结构，11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移位采用反射型拓扑结构。二是高/低通滤波器型移相器属于开关网络移相器，开关网络由高通和低通网络组成，当微波信号通过高通网络时，相位超前；通过低通网络时，相位滞后，信号在高/低通网络之间转换时，实现相位移，它的特点是两种滤波器的频率响应不同，高通网络的超前相位随频率升高而减小，低通网络的滞后相位随频率升高而增大，二者的相位变化互相补偿，因此高通/低通滤波器型移相器可以在较宽频带上实现平坦的相位移频率响应，或者获得所希望频率响应的相位移，适于宽频带应用。三是反射型移相器是比较重要的一种宽带移相器，它是基于均匀传输线的终端接入电抗性负载，利用开关变换负载反射特性，从而改变反射系数的相位，传输线终端有两类：一类是电抗终端，开关闭合或断开，终端负载由电感变换为LC串联电阻，称之为开关电抗型，另一类是用单刀单掷开关控制电抗网络，在其后附加一段终端短路传输线，移相器的相位变化为短路线长度的2倍，移相器为二端口网络，需要将输入信号和输出信号分割开，电路中3dB混合接头处用兰格桥定向耦合器作为变换元件实现信号分离，兰格耦合器是一种微带结构的3dB耦合器，使用了一个交叉耦合结构，耦合结构的交流导线是用空气桥技术连接，它具有四个端口，分别为输入端口、隔离端口，两个3dB输出端口(相位相差90°)，当线宽和线距得到精确控制时具有优良的电性能。

本发明微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器，该移相器由5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移电路级联构成，该移相器以5.625°为相移步进值，在0～360°的范围内总共可实现64种相移状态；首先单独确定每一种移相位的单元电路，然后采取从高位相移到低位相移排列顺序六位级联实现超宽带六位MMIC数字移相器；其中5.625°相移位采用高/低通滤波器型拓扑结构，11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移位均采用反射型拓扑结构，该微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器的信号输入端接180°移相单元电路，然后依次接90°、45°、22.5°、11.25°、5.625°相移单元电路，最后5.625°单元移相电路接信号输出端。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1。结合图1。图1是本发明中5.625°相移位所采用了高/低通型移相器的拓扑结构图。在低频段，移相器电路普遍采用开关和高通/低通滤波器型电路，即采用单片集成电路技术，使用MESFET，HEMT或者PHEMT作为开关元件，高通/低通移相器可以用集总元件组成，故可以做成十分紧凑的宽带移相器。设计传统高低通移相器，可以分解为单独设计两个SPDT开关和两个滤波器。当微波信号通过高通网络时，相位超前；通过低通网络时，相位滞后，信号在高/低网络之间转换时，实现相位移。它的特点是两种滤波器的频率响应不同，高通网络的超前相位随频率升高而减小，低通网络的滞后相位随频率升高而增大，二者的相位变化互相补偿，因此高通/低通移相器可以在较宽频带上实现平坦的相位移频率响应，或者获得所希望频率响应的相位移，适于宽频带应用。

结合图2。图2是本发明中11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移位所采用的反射型移相器的拓扑结构图。反射型移相器是比较重要的一种宽带移相器，它是基于均匀传输线的终端接入电抗性负载，利用开关变换负载反射特性，从而改变反射系数的相位，使入射和反射波之间产生相位移量。在实际电路中，要求移相器为二端口网络，需要将输入信号和输出信号分割开。图2电路中3dB混合接头处采用兰格耦合器，兰格耦合器是一种微带结构的3dB耦合器，使用了一个交叉耦合结构，耦合结构的交流导线是用空气桥技术连接，它具有四个端口，分别为输入端口、隔离端口，两个3dB输出端口(相位相差900)，当线宽和线距得到精确控制时具有优良的电性能。它的优点是：(1)集成电路工艺容易实现，可以和电抗网络一次加工出来：(2)需要用两个微波开关，虽然多用了器件，但是每只开关只承担一半功率，因而移相器的功率容量增加了一倍。因为90°度混合接头体积小，集成电路工艺容易实现，故采用此结构。

结合图3。图3是本发明中实现5.625°相移位采用的电路拓扑结构。该电路的由三个开关(开关Xa1、开关Xa2、开关Xa3，其中开关Xa1、开关Xa3同开同关，开关Xa1、开关Xa2异步工作)，20段微带线(微带线Ma1、微带线Ma2、微带线Ma3、微带线Ma4、微带线Ma5、微带线Ma6、微带线Ma7、微带线Ma8、微带线Ma9、微带线Ma10、微带线Ma11、微带线Ma12、微带线Ma13、微带线Ma14、微带线Ma15、微带线Ma16、微带线Ma17、微带线Ma18、微带线Ma19、微带线Ma20)，和一个电容Ca1构成。该电路的任一端口为微波信号的输入/输出端口P1，则另一端口为微波信号的输出/输入端口P2。微波信号的输入/输出端口P1接微带线Ma1的一端，Ma1的另一端接微带线Ma2的一端和微带线Ma4的一端(公共端)，Ma2的另一端接开关Xa1的一端，Xa1的另一端接微带线Ma3的一端，Ma4的另一端接微带线Ma5的一端，Ma5的另一端接微带线Ma6的一端，Ma6的另一端接Ma3的另一端和微带线Ma7的一端(公共端)，Ma7的另一端接微带线Ma8的一端和微带线Ma10的一端，Ma10的另一端接微带线Ma11的一端，Ma11的另一端接微带线Ma12的一端，Ma12的另一端接微带线Ma13的一端，Ma13的另一端接电容Ca1的一端，Ca1的另一端接微带线Ma14的一端，Ma14的另一端接微带线Ma15的一端和微带线Ma18的一端，Ma8的另一端接开关Xa2的一端，Xa2的另一端接微带线Ma9的一端，Ma9的另一端接Ma15的另一端和微带线Ma16的一端(公共端)，Ma16的另一端接开关Xa3的一端，Xa3的另一端接微带线Ma17的一端，Ma18的另一端接微带线Ma19的一端，Ma19的另一端接Ma17的另一端和微带线Ma20的一端(公共端)，Ma20接微波信号的输出/输入端口P2。

本发明中实现5.625°相移位采用的电路工作原理描述如下：整个电路中有三个开关Xa1、Xa2、Xa3，其中位于电路两边的开关Xa1和Xa3是同开(截止)同关(导通)，开关Xa1和Xa2是异步工作的，即：开关Xa1和Xa3同时导通和同时截止，开关Xa1和Xa3若导通则开关Xa2截止，开关Xa1和Xa3若截止则开关Xa2导通，通过加载电压实现不同的通路进而实现高通和低通网络达到移相的目的。若开关Xa1和Xa3同时导通，开关Xa2截止，微波信号从任一输入/输出端口P1输入，经过微带线Ma1、Ma2、开关Xa1、微带线Ma3、Ma7、Ma10、Ma11、Ma12、Ma13、电容Ca1、微带线Ma14、Ma15、Ma16、开关Xa3、微带线Ma17、Ma20，最后在微波信号的输出/输入端口P2输出相移信号。若开关Xa1和Xa3同时截止，开关Xa2导通，微波信号从任一输入/输出端口P1输入，经过微带线Ma1、Ma4、Ma5、Ma6、Ma7、Ma8、开关Xa2、微带线Ma9、Ma15、Ma18、Ma19、Ma20，最后在微波信号的输出/输入端口P2输出相移信号。

结合图4。图4是本发明中实现11.25°移相位采用的电路拓扑结构。该电路由一个3dB兰格桥耦合器Lang1，14段微带线(微带线Mb1、微带线Mb2、微带线Mb3、微带线Mb4、微带线Mb5、微带线Mb6、微带线Mb7、微带线Mb8、微带线Mb9、微带线Mb10、微带线Mb11、微带线Mb12、微带线Mb13、微带线Mb14)，四个交指电容(交指电容Cb1、交指电容Cb2、交指电容Cb3、交指电容Cb4)，两个台面电阻(台面电阻MSRb1、台面电阻MSRb2)，两个开关(开关Xb1、开关Xb2，其中开关Xb1、开关Xb2同开同关)和接地端构成。该电路的任一端口为微波信号的输入/输出端口P1，则另一端口为微波信号的输出/输入端口P2。微波信号的输入/输出端口P1接微带线Mb1的一端，Mb1的另一端接微带线Mb2的一端，Mb2的另一端接3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，与P1对应的直通端接微带线Mb8的一端，Mb8的另一端接微带线Mb9的一端，Mb9的另一端接微带线Mb10的一端，Mb10的另一端接微带线Mb12的一端和微带线Mb14的一端(公共端)，Mb12的另一端接交指电容Cb2的一端，Cb2的另一端接地，Mb14的另一端接开关Xb2的一端，Xb2的另一端接交指电容Cb4的一端和台面电阻MSRb2的一端(公共端)，Cb4的另一端和MSRb2的另一端(公共端)接地，与P1对应的耦合端接微带线Mb5的一端，Mb5的另一端接微带线Mb6的一端，Mb6的另一端接微带线Mb7的一端，Mb7的另一端接微带线Mb11的一端和微带线Mb13的一端(公共端)，Mb11的另一端接交指电容Cb1的一端，Cb1的另一端接地，Mb13的另一端接开关Xb1的一端，Xb1的另一端接交指电容Cb3的一端和台面电阻MSRb1的一端(公共端)，Cb3的另一端和MSRb1的另一端(公共端)接地。与P1对应的隔离端接微带线Mb4的一端，Mb4的另一端接微带线Mb3的一端，Mb3的另一端接微波信号的输出/输入端口P2。

本发明中实现11.25°移相位采用的电路工作原理描述如下：该电路中的开关Xb1、Xb2同开(截止)同关(导通)，开关Xb1、Xb2的两种状态决定了该电路的两种工作状态，即：参考态和相移态。若开关Xb1、Xb2同时截止时，输出信号的相位变化为参考态，则开关Xb1、Xb2同时导通时，输出信号的相位变化为相移态，即：两种状态可以互换。电路中使用3dB兰格耦合器作为输入和输出信号的分离元件，实现信号的分离。当开关Xb1、Xb2同时截止，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Mb1、Mb2接到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Mb8、Mb9、Mb10、Mb12、交指电容Cb2后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Mb5、Mb6、Mb7、Mb11、交指电容Cb1后原路反射到Lang1的耦合端，两路反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Mb4、Mb3从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。当开关Xb1、Xb2同时导通，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Mb1、Mb2接到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Mb8、Mb9、Mb10后分两条并联支路，其一经微带线Mb12、交指电容Cb2，另一条支路经微带线Mb14、开关Xb2、交指电容Cb4和台面电阻MSRb2的并联，信号经过这两条并联支路后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Mb5、Mb6、Mb7后分两条并联支路，其一经微带线Mb11、交指电容Cb1，另一条支路经微带线Mb13、开关Xb1、交指电容Cb3和台面电阻MSRb1的并联，信号经过这两条支路后原路反射到Lang1的耦合端。直通端和耦合端反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Mb4、Mb3从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。该电路的两种工作状态的相移量的差值实现了11.25°移相器的功能。输入信号亦可从P2输入，P1输出，同理可实现11.25°移相器的功能。

结合图5。图5是本发明中实现22.5°移相位采用的电路拓扑结构。该电路由一个3dB兰格桥耦合器Lang1，14段微带线(微带线Mc1、微带线Mc2、微带线Mc3、微带线Mc4、微带线Mc5、微带线Mc6、微带线Mc7、微带线Mc8、微带线Mc9、微带线Mc10、微带线Mc11、微带线Mc12、微带线Mc13、微带线Mc14)，四个交指电容(交指电容Cc1、交指电容Cc2、交指电容Cc3、交指电容Cc4)，两个台面电阻(台面电阻MSRc1、台面电阻MSRc2)，两个开关(开关Xc1、开关Xc2，其中开关Xc1、开关Xc2同开同关)和接地端构成。该电路的任一端口为微波信号的输入/输出端口P1，则另一端口为微波信号的输出/输入端口P2。微波信号的输入/输出端口P1接微带线Mc1的一端，Mc1的另一端接微带线Mc2的一端，Mc2的另一端接3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，与P1对应的直通端接微带线Mc8的一端，Mc8的另一端接微带线Mc9的一端，Mc9的另一端接微带线Mc10的一端，Mc10的另一端接微带线Mc12的一端和微带线Mc14的一端(公共端)，Mc12的另一端接交指电容Cc2的一端，Cc2的另一端接地，Mc14的另一端接开关Xc2的一端，Xc2的另一端接交指电容Cc4的一端和台面电阻MSRc2的一端(公共端)，Cc4的另一端和MSRc2的另一端(公共端)接地，与P1对应的耦合端接微带线Mc5的一端，Mc5的另一端接微带线Mc6的一端，Mc6的另一端接微带线Mc7的一端，Mc7的另一端接微带线Mc11的一端和微带线Mc13的一端(公共端)，Mc11的另一端接交指电容Cc1的一端，Cc1的另一端接地，Mc13的另一端接开关Xc1的一端，Xc1的另一端接交指电容Cc3的一端和台面电阻MSRc1的一端(公共端)，Cc3的另一端和MSRc1的另一端(公共端)接地。与P1对应的隔离端接微带线Mc4的一端，Mc4的另一端接微带线Mc3的一端，Mc3的另一端接微波信号的输出/输入端口P2。

本发明中实现22.5°移相位采用的电路工作原理描述如下：该电路中的开关Xc1、Xc2同开(截止)同关(导通)，开关Xc1、Xc2的两种状态决定了该电路的两种工作状态，即：参考态和相移态。若开关Xc1、Xc2同时截止时，输出信号的相位变化为参考态，则开关Xc1、Xc2同时导通时，输出信号的相位变化为相移态，即：两种状态可以互换。电路中使用3dB兰格耦合器作为输入和输出信号的分离元件，实现信号的分离。当开关Xc1、Xc2同时截止，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Mc1、Mc2接到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Mc8、Mc9、Mc10、Mc12、交指电容Cc2后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Mc5、Mc6、Mc7、Mc11、交指电容Cc1后原路反射到Lang1的耦合端，两路反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Mc4、Mc3从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。当开关Xc1、Xc2同时导通，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Mc1、Mc2接到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Mc8、Mc9、Mc10后分两条并联支路，其一经微带线Mc12、交指电容Cc2，另一条支路经微带线Mc14、开关Xc2、交指电容Cc4和台面电阻MSRc2的并联，信号经过这两条并联支路后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Mc5、Mc6、Mc7后分两条并联支路，其一经微带线Mc11、交指电容Cc1，另一条支路经微带线Mc13、开关Xc1、交指电容Cc3和台面电阻MSRc1的并联，信号经过这两条支路后原路反射到Lang1的耦合端。直通端和耦合端反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Mc4、Mc3从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。该电路的两种工作状态的相移量的差值实现了22.5°移相器的功能。输入信号亦可从P2输入，P1输出，同理可实现22.5°移相器的功能。

结合图6。图6是本发明中实现45°移相位采用的电路拓扑结构。该电路由一个3dB兰格桥耦合器Lang1，10段微带线(微带线Md1、微带线Md2、微带线Md3、微带线Md4、微带线Md5、微带线Md6、微带线Md7、微带线Md8、微带线Md9、微带线Md10)，四个交指电容(交指电容Cd1、交指电容Cd2、交指电容Cd3、交指电容Cd4)，两个台面电阻(台面电阻MSRd1、台面电阻MSRd2)，两个薄膜电阻(薄膜电阻TFRd1、薄膜电阻TFRd2)，两个开关(开关Xd1、开关Xd2，其中开关Xd1、开关Xd2同开同关)和接地端构成。该电路的任一端口为微波信号的输入/输出端口P1，则另一端口为微波信号的输出/输入端口P2。微波信号的输入/输出端口P1接微带线Md1的一端，Md1的另一端接微带线Md3的一端，Md3的另一端接3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，与P1对应的直通端接微带线Md6的一端，Md6的另一端接微带线Md8的一端，Md8的另一端接微带线Md10的一端，Md10的另一端接开关Xd2的一端和薄膜电阻TFRd2的一端(公共端)，TFRd2的另一端接交指电容Cd2的一端，Cd2的另一端接地，Xd2的另一端接交指电容Cd4的一端和台面电阻MSRd2的一端(公共端)，Cd4的另一端和MSRd2的另一端(公共端)接地，与P1对应的耦合端接微带线Md5的一端，Md5的另一端接微带线Md7的一端，Md7的另一端接微带线Md9的一端，Md9的另一端接开关Xd1的一端和薄膜电阻TFRd1的一端(公共端)，TFRd1的另一端接交指电容Cd1的一端，Cd1的另一端接地，Xd1的另一端接交指电容Cd3的一端和台面电阻MSRd1的一端(公共端)，Cd3的另一端和MSRd1的另一端接(公共端)接地，与P1对应的隔离端接微带线Md4的一端，Md4的另一端接微带线Md2的一端，Md2的另一端接微波信号的输出/输入端口P2。

本发明中实现45°移相位采用的电路工作原理描述如下：该电路中的开关Xd1、Xd2同开(截止)同关(导通)，开关Xd1、Xd2的两种状态决定了该电路的两种工作状态，即：参考态和相移态。若开关Xd1、Xd2同时截止时，输出信号的相位变化为参考态，则开关Xd1、Xd2同时导通时，输出信号的相位变化为相移态，即：两种状态可以互换。电路中使用3dB兰格耦合器作为输入和输出信号的分离元件，实现信号的分离。当开关Xd1、Xd2同时截止，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Md1、Md3到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Md6、Md8、Md10、薄膜电阻TFRd2、交指电容Cd2后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Md5、Md7、Md9、薄膜电阻TFRd1、交指电容Cd1后原路反射到Lang1的耦合端，两路反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Md4、Md2从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。当开关Xd1、Xd2同时导通，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Md1、Md3到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Md6、Md8、Md10后分两条并联支路，其一经薄膜电阻TFRd2、交指电容Cd2，另一条支路经开关Xd2、交指电容Cd4和台面电阻MSRd2的并联，信号经过这两条并联支路后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Md5、Md7、Md9后分两条并联支路，其一经薄膜电阻TFRd1、交指电容Cd1，另一条支路经开关Xd1、交指电容Cd3和台面电阻MSRd1的并联，信号经过这两条支路后原路反射到Lang1的耦合端，直通端和耦合端反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Md4、Md2从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。该电路的两种工作状态的相移量的差值实现了45°移相器的功能。输入信号亦可从P2输入，P1输出，同理可实现45°移相器的功能。

结合图7。图7是本发明中实现90°移相位采用的电路拓扑结构。该电路由一个3dB兰格桥耦合器Lang1，10段微带线(微带线Me1、微带线Me2、微带线Me3、微带线Me4、微带线Me5、微带线Me6、微带线Me7、微带线Me8、微带线Me9、微带线Me10)，四个交指电容(交指电容Ce1、交指电容Ce2、交指电容Ce3、交指电容Ce4)，两个台面电阻(台面电阻MSRe1、台面电阻MSRe2)，两个薄膜电阻(薄膜电阻TFRe1、薄膜电阻TFRe2)，两个开关(开关Xe1、开关Xe2，其中开关Xe1、开关Xe2同开同关)和接地端构成。该电路的任一端口为微波信号的输入/输出端口P1，则另一端口为微波信号的输出/输入端口P2。微波信号的输入/输出端口P1接微带线Me1的一端，Me1的另一端接微带线Me3的一端，Me3的另一端接3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，与P1对应的直通端接微带线Me6的一端，Me6的另一端接微带线Me8的一端，Me8的另一端接微带线Me10的一端，Me10的另一端接开关Xe2的一端和薄膜电阻TFRe2的一端(公共端)，TFRe2的另一端接交指电容Ce2的一端，Ce2的另一端接地，Xe2的另一端接交指电容Ce4的一端和台面电阻MSRe2的一端(公共端)，Ce4的另一端和MSRe2的另一端(公共端)接地，与P1对应的耦合端接微带线Me5的一端，Me5的另一端接微带线Me7的一端，Me7的另一端接微带线Me9的一端，Me9的另一端接开关Xe1的一端和薄膜电阻TFRe1的一端(公共端)，TFRe1的另一端接交指电容Ce1的一端，Ce1的另一端接地，Xe1的另一端接交指电容Ce3的一端和台面电阻MSRe1的一端(公共端)，Ce3的另一端和MSRe1的另一端接(公共端)接地，与P1对应的隔离端接微带线Me4的一端，Me4的另一端接微带线Me2的一端，Me2的另一端接微波信号的输出/输入端口P2。

本发明中实现90°移相位采用的电路工作原理描述如下：该电路中的开关Xe1、Xe2同开(截止)同关(导通)，开关Xe1、Xe2的两种状态决定了该电路的两种工作状态，即：参考态和相移态。若开关Xe1、Xe2同时截止时，输出信号的相位变化为参考态，则开关Xe1、Xe2同时导通时，输出信号的相位变化为相移态，即：两种状态可以互换。电路中使用3dB兰格耦合器作为输入和输出信号的分离元件，实现信号的分离。当开关Xe1、Xe2同时截止，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Me1、Me3到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Me6、Me8、Me10、薄膜电阻TFRe2、交指电容Ce2后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Me5、Me7、Me9、薄膜电阻TFRe1、交指电容Ce1后原路反射到Lang1的耦合端，两路反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Me4、Me2从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。当开关Xe1、Xe2同时导通，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Me1、Me3到3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Me6、Me8、Me10后分两条并联支路，其一经薄膜电阻TFRe2、交指电容Ce2，另一条支路经开关Xe2、交指电容Ce4和台面电阻MSRe2的并联，信号经过这两条并联支路后原路反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Me5、Me7、Me9后分两条并联支路，其一经薄膜电阻TFRe1、交指电容Ce1，另一条支路经开关Xe1、交指电容Ce3和台面电阻MSRe1的并联，信号经过这两条支路后原路反射到Lang1的耦合端，直通端和耦合端反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Me4、Me2从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。该电路的两种工作状态的相移量的差值实现了90°移相器的功能。输入信号亦可从P2输入，P1输出，同理可实现90°移相器的功能。

结合图8。图8是本发明中实现180°移相位采用的电路拓扑结构。该电路由一个3dB兰格桥耦合器Lang1，18段微带线(微带线Mf1、微带线Mf2、微带线Mf3、微带线Mf4、微带线Mf5、微带线Mf6、微带线Mf7、微带线Mf8、微带线Mf9、微带线Mf10、微带线Mf11、微带线Mf12、微带线Mf13、微带线Mf14、微带线Mf15、微带线Mf16、微带线Mf17、微带线Mf18)，四个开关(开关Xf1、开关Xf2、开关Xf3、开关Xf4其中开关Xf1、开关Xf2同开同关，开关Xf3、开关Xf4同开同关，开关Xf1、开关Xf3异步工作)和接地端构成。该电路的任一端口为微波信号的输入/输出端口P1，则另一端口为微波信号的输出/输入端口P2。微波信号的输入/输出端口P1接微带线Mf1的一端，Mf1的另一端接微带线Mf9的一端和微带线Mf3一端(公共端)，Mf3的另一端接开关Xf1的一端，Xf1的另一端接微带线Mf4的一端，Mf4的另一端接微带线Mf5的一端，Mf5的另一端接微带线Mf8的一端和微带线Mf15一端(公共端)，Mf15的另一端接微带线Mf16的一端，Mf16的另一端接微带线Mf17的一端，Mf17的另一端接微带线Mf18的一端，Mf18另一端接地，Mf8的另一端接微带线Mf7的一端，Mf7的另一端接开关Xf2的一端，Xf2另一端接微带线Mf6的一端，Mf9的另一端接开关Xf3的一端，Xf3的另一端接微带线Mf10的一端，Mf10的另一端3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，Lang1的直通端接微带线Mf14的一端，Mf14的另一端接地，Lang1的耦合端接微带线Mf13的一端，Mf13的另一端接地，Lang1的隔离端接微带线Mf12的一端，Mf12的另一端接开关Xf4的一端，Xf4的另一端接微带线Mf11，Mf6的另一端和Mf11的另一端(公共端)接微带线Mf2的一端，Mf2的另一端接微波信号的输出/输入端口P2。

本发明中实现180°移相位采用的电路工作原理描述如下：该电路中的开关Xf1、Xf2同开(截止)同关(导通)，Xf3、Xf4同开(截止)同关(导通)，开关Xf1和开关Xf3异步工作，开关Xf1、Xf2、Xf3、Xf4共产生两种状态，两种状态决定了该电路的两种工作状态，即：参考态和相移态。若开关Xf1、Xf2同时导通，Xf3、Xf4同时截止时，输出信号的相位变化为参考态，则开关Xf1、Xf2同时截止，Xf3、Xf4同时导通时，输出信号的相位变化为相移态，即：两种状态可以互换。电路中使用3dB兰格耦合器作为输入和输出信号的分离元件，实现信号的分离。当开关Xf1、Xf2同时截止，Xf3、Xf4同时导通，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Mf1、Mf9、开关Xf3、微带线Mf10、3dB兰格桥耦合器Lang1的输入端，经过Lang1后信号分两条支路，由Lang1的直通端输出的信号经过微带线Mf14后再反射到Lang1的直通端，由Lang1的耦合端输出的信号经过微带线Mf13后再反射到Lang1的耦合端，两路反射回来的信号再次经过Lang1从隔离端输出，经过微带线Mf12、开关Xf4、微带线Mf11、Mf2从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。当开关Xf1、Xf2同时导通，Xf3、Xf4同时截止，微波信号由输入端口P1输入，经过微带线Mf1、Mf3、开关Xf1、微带线Mf4、Mf5、再到支路微带线Mf15、Mf16、Mf17、Mf18后再反射到微带Mf5的尾端，再经过微带线Mf8、Mf7、开关Xf2、微带线Mf6、Mf2从微波信号的输出端口P2输出，产生一定的相移量。该电路的两种工作状态的相移量的差值实现了180°移相器的功能。输入信号亦可从P2输入，P1输出，同理可实现180°移相器的功能。

实施例9。图9是由5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°、180°移相单元电路级联而成的微波毫米波超宽带六位MMIC数字移相器。该发明首先单独设计每一种移相态的单元电路，在每一个单元电路设计完成之后，采取从高位相移到低位相移排列顺序六位级联实现超宽带六位MMIC数字移相器。