清华大学申请移相器芯片及移相系统专利，降低大规模RIS阵列的引线布局难度以及系统复杂度

金融界2024年3月5日消息，据国家知识产权局公告，清华大学申请一项名为“一种移相器芯片及移相系统“，公开号CN117650763A，申请日期为2024年1月。

专利摘要显示，本申请实施例提供了一种移相器芯片及移相系统。所述移相器芯片包括：数字控制模块和N个移相器单元，N为大于1的正整数，其中，N个所述移相器单元与所述移相器芯片外部的N个电子元件一一对应通信连接；所述数字控制模块分别与N个所述移相器单元通信连接，根据N个所述移相器单元的移相控制信号同步调整N个所述移相器单元的移相状态，以调整N个所述电子元件的移相状态。本申请实施例可以应用于大规模RIS设计，无需在每个RIS单元引出可重构器件的直流控制线，极大减少了引线数量，降低了大规模RIS阵列的引线布局难度以及系统复杂度。

本文源自金融界

移相器介绍

微带移相器

上图显示了一个微带移相器，大约在 1969 年，由 Robert Felsenheld 发明。当其他人在伍德斯托克裸泳并观看 Canned Heat 的 Alan Wilson 呱呱叫喊“Going up the Country”时，Felsenheld 在新泽西州纳特利的 ITT 工作并撰写这项专利。如果您想跟踪这一历史事件就知道，ITT Nutley 的剩余部分现在是 Harris 的一部分。移相器是一个四位数字单元，使用开关串联线。它可能提供比频率上的恒定相移更多的真实时间延迟，但是您必须分析当二极管 CR1 和 CR8 接通时路径 ACB 对主路径的负载影响。关于图像的一个有趣的事情是绘图员没有理解电容C6、C7、C8和C9必须与二极管直流偏置线并联，而不是串联。这些电容器需要接地以形成射频接地，从而阻止信号从控制线中逸出。当时没有表面贴装部件，因此轴向引线电容器（可能是 10 或 100 pF）将一根引线焊接到走线上，另一根引线穿过板上的钻孔并焊接到背面（带引线尽可能剪短！）也可以使用四分之一波长开路短截线制作射频接地，以避免不得不钻孔。感谢威廉询问如何连接电容器。 Felsenheld 毕业于拉斐特学院，后来成立了一家制造商代表公司；他于 2015 年去世。艾伦·威尔逊在过量服用巴比妥类药物后于 1970 年去世，享年 27 岁。工程师的寿命通常比音乐家长得多，这使得 IEEE 可以向会员提供较低的人寿保险费。嘿，这几乎听起来像是他们付钱给我们做广告！

非互易边缘模式移相器

一些移相器背景知识

移相器用于改变双端口网络的传输相位角（S21 的相位），它们具有四个重要特性。首先是插入损耗（或增益）。理想情况下，移相器在所有相位状态下都提供低插入损耗。虽然移相器的损耗通常使用放大器级来克服，但插入损耗较低的移相器需要较少的放大和较低的功率来克服损耗。第二个重要特性是移相器对于所有相位状态具有相等的幅度。许多使用移相器的系统不能在相位状态改变时经历信号电平的幅度变化。第三个重要特征是大多数移相器是互易网络。这意味着它们可以有效地处理沿任一方向通过它们的信号。这三个特性用于描述移相器的电气性能。第四个特征是它们是否提供平坦的相位与频率或真实的时间延迟。

任何微波设备的其他重要特性是其可用带宽和功率处理能力。我们没有把它们叫出来，因为它们并不特定于移相器。在此处阅读有关移相器功率处理的一个案例研究。

移相器的基本指标

移相器可以通过电、磁或机械方式进行控制。一般网站上描述的大多数移相器都是电子控制的无源互易网络；

在铁氧体上使用曲流线的非互反移相器

虽然微波移相器的应用很多，但最重要的应用可能是相控阵天线系统（也称为电可控阵列，或 ESA）。在这些系统中，大量天线元件的相位受到控制，以迫使电磁波以特定角度叠加到阵列中。为此，移相器通常嵌入在 TR 模块中。移相器的总相位变化仅需 360 度即可控制中等带宽的 ESA。将相位拉伸超过 360 度的网络通常称为时间延迟位或真正的时间延迟（TDU 的一部分），其构造类似于下面描述的开关线路移相器。

直到最近，数字移相器通常是由无源互易网络组成的 GaAs MMIC。今天，用硅芯片设计的矢量调制器电路给 GaAs 带来了一些竞争。矢量调制器可能是也可能不是无源互易网络，但在硅芯片实现中，它们与添加放大器无关（这将使矢量调制器有源和非互易）。

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