高频应用中元器件使用的90°相位移相器

简介：
本产品为高频应用场景设计的专业电子元件，采用创新技术实现精确的90°相位移功能，广泛应用于通信、雷达及微波系统。 相位移相器是电子工程中的一个重要概念，在信号处理与通信系统中有广泛应用。其主要功能是在不改变输入信号振幅的情况下调整其相位，这对于实现信号合成、相位对比、滤波及调制等至关重要。 在低频领域中，通常采用运算放大器（OP放大器）和电阻电容网络来完成相位调节。然而，在高频环境下，这种简单的电路方案难以满足需求，因为信号衰减与相位失真会显著增加。 针对高频环境下的90°相位移相器设计，一种有效的方法是使用LC网络中的中间抽头方式。该方法利用电感（L）和电容（C）的组合来精确控制相位变化。如图1所示的设计中，线圈需具有适当的耦合系数，在非紧耦合状态下工作以确保90°相移效果。双线绕铁心在这种情况下最为适用。 为了实现-90°的相位调整功能，电感器值需要具备可调性。具体计算涉及输入频率f和电路阻抗Zo的确定。根据公式： \[ \phi = arctan\left(\frac{Z_1}{Z_o}\right) \] 其中φ表示相位差，\( Z_1 \)为电路元件产生的阻抗，而\( Z_o \)是系统的特征阻抗值。对于90°移相器而言，φ应等于π/2弧度（即90°）。 在实际应用中可选用特定材料的铁心作为线圈载体，例如TDK公司的Q5B-7.5×7双孔形铁心。实验表明，在330kHz频率下使用8匝双绕线并联一个约48μH电感值和0.01μF电容可实现90°相位延迟效果。 此外，对于更高频段如23MHz的信号处理，可以采用阿密顿公司的T25-6环形铁心，并通过调整相应的电路参数来达到所需的精确移相性能。实验数据表明，在不同频率下该设计均能提供稳定的90°相位变化特性，这对于高频通信与雷达系统中的高效信号处理至关重要。 因此，掌握这种用于高频环境下的90°相位移相器的设计原理和实际应用方法是电子工程师必备的专业技能之一。