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数字移相器是产生若干个离散相位变化值的器件。V波段是大气衰减波段,主要用于卫星通信和保密通信。V波段数字移相器主要用于天线波束扫描和毫米波的调制解调等,是系统中的关键器件之一。近年来的数字移相器主要使用微带来实现。而微带作为传输线,其损耗偏大等缺点在毫米波频段越来越突出。针对这些缺点,本文使用鳍线结构对数字移相器的几种经典形式在V波段进行了设计。本文首先针对现有条件下难以找到V波段矢量网络分析仪的基本事实,利用两路等幅反向矢量信号相加为零的原理,给出了基于比较法的间接测量方案,并论证了其可行性。在此方案的基础上,设计并加工了测量器件魔T,该魔T体积小,在50GHz-71GHz的频带范围内,所有端口的反射均在-14.5dB以下,隔离度大于20dB。相比于传统结构10%的相对带宽,该魔T具有35%相对带宽的宽频带特性。为了器件之间的连接,本文设计加工了弯波导,该弯波导在整个V波段频带内反射小于-13dB,在59GHz-61GHz的频带内达到了-20dB以下的反射。二极管的封装、放置位置以及周围电磁环境等都会对V波段的电路性能造成影响,传统的建模方式在V波段无法达到需求的精度要求。本文在查阅一系列关于PIN二极管建模资料的基础上,选择使用了一种简化的三维PIN二极管电磁仿真模型,该模型具有较快的仿真速度和较高的精度。结合此模型和PIN二极管厂家给出的参数,研制了一个二比特V波段反射式数字移相器。针对加工过程中误差,对原有仿真模型进行了修正。最后,通过仿真曲线与实测曲线的对比,提取了PIN二极管在V波段时正偏和反偏的有效阻抗参数。利用三维电磁仿真模型和提取的有效阻抗参数,同时结合数字移相器的基本理论,本文分别对鳍线传输线结构下的V波段开关线数字移相器、V波段0-π平衡式数字移相器和V波段反射式数字移相器进行了优化设计。并对反射式数字移相器进行了实验研究。测试结果表明,该反射式移相器在60GHz±1GHz的带宽范围内插损小于2.8dB,插损不平衡度小于±0.3dB,相移RMS均方根误差5.08度。而在更宽的56GHz~63GHz的频带范围内,反射小于-13dB,插损小于2.9dB。插损不平衡度小于±0.65dB,相位RMS均方根误差5.86度,也具有良好的性能指标。