什么是移相网络?移相网络的电路结构

描述

  移相网络是一种用于改变信号相位的电路,其工作原理基于一系列元器件组合构成的网络,包括振荡器、放大器和滤波器等。通过这些元器件,传入的信号可以按照所需的方式进行处理。

  具体来说,射频信号首先通过射线型振荡器进行产生。接着,信号会被放大器放大,然后传送到移相器中。在移相器中,利用低通和高通滤波器的组合实现对信号的移相。最后,信号会经过一个输出放大器,输出到所需要到达的设备或单元。

  移相网络的相位合成公式是什么

  移相网络的相位合成公式为:θ = arctan(R2 − R1R2 + R1)。其中,θ代表相位角,R1和R2是与移相网络相关的电阻或阻抗值。这个公式描述了输入信号在移相网络中经过不同电阻或阻抗后的相位变化。

  然而,需要注意的是,移相网络的阻抗对相位合成的公式成立有很大影响。如果阻抗不够大,相位合成的公式可能不成立。同时,在设计和应用移相网络时,还需要考虑其他因素,如幅度控制、隔离作用等。

  移相网络综合

  移相网络的综合详细理论可以参考W. SARAGA的宽带分相网络设计,概括来说这里用到了格型全通网络,也就是W. E. THOMSON最早用于推导贝塞尔滤波器所用到的全通格型网络,利用其全通并且全频段阻抗匹配特性(前后级不会相互干扰,零极点只和本级的参数有关,和级联级没有关系),非常方便的推导出了格型网络组成的90°相移网络的零极点。

  只要求出了零极点,器件值可以随意配置,这种网络也可以用于有源全通网络移相器的设计,零极点计算和前面的一样,原因也是由于有源运放前后级隔离,互不影响。

  这种网络的电路结构如下:

 射频信号

  为了省功耗,有人发明了另外一种纯RC的多相网络,也可以实现90°宽带移相,发明此电路的人应该是Gingell,并且他还指出,这种网络不光可以生成90°相移,也可以生成3相60°相移,4相45°相移,甚至是8相22.5°相移。这种网络输入输出口互易,也就是说输出输出可以随意交换使用,在SSB单边带接收和发射机中可以看到这种网络的不同接法。

  这种网络的电路结构如下:

射频信号

  需要注意的是,移相网络的阻抗对相位合成的公式成立有很大影响。如果阻抗不够大,相位合成的公式可能不成立。同时,为了拓展相位移动范围,可以选择增加移相级数或每一级的相位偏移范围,但需要注意的是,单级相位偏移越大,移相过程中的有效值变化也就越大,因此并不是一级移相范围越大越好。

  移相网络有哪些应用场景

  移相网络在多个领域都有广泛的应用,主要涉及到对信号相位的精确控制和处理。以下是一些移相网络的主要应用场景:

  雷达系统:在雷达技术中,移相网络扮演着重要的角色。特别是在相控阵雷达中,移相网络用于控制每个辐射器向空中发射电磁波的相位,从而实现对空搜索的任务。通过精确调整相位,雷达系统可以实现对目标的精确跟踪和定位。

  通信领域:在无线通信系统中,移相网络常用于频率合成和解调。通过调整信号的相位和频率,移相网络有助于实现信号的稳定传输和正确解码。此外,在5G等现代通信网络中,移相网络也发挥着关键作用,支持高速、可靠的数据传输。

  导弹姿态控制:在导弹系统中,移相网络用于精确控制导弹的姿态和飞行轨迹。通过调整导弹上各个部件的相位,可以实现对导弹的稳定控制和精确打击。

  自动化控制:在自动化控制系统中,移相网络常用于控制系统的相位校正和相位补偿。通过调整输入信号与输出信号的相位关系,移相网络有助于实现系统的稳定性和精确控制。

  电力系统:在电力系统中,移相网络用于对信号进行相位调整,以实现变频调速、功率控制等功能。这有助于优化电力系统的运行效率,提高能源利用效率。

  此外,移相网络还在音乐、仪器仪表等领域有着广泛的应用。例如,在音乐制作中,移相网络可以用于调整音频信号的相位,以实现特定的音效和音质。

  审核编辑:黄飞

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