調相器

調相器是使載波的相位受調製信號控制而變化的電路。正弦波調相有直接調相和間接調相兩種。直接調相原理是利用調製信號直接改變諧振迴路的參數，使載波信號通過諧振迴路時產生相移而形成調相波；間接調相法先對受調波進行調幅，再將幅度變化變換成相位變化，從而實現調相，這種方法是阿姆斯特朗於1933年創造的，稱為阿姆斯特朗調製方式。

基本介紹

• 中文名：調相器
• 外文名： phase shifter
•  學科： 電子
•  類別： 直接調相和間接調相
• 定義：調製載波的相位
• 發明者：阿姆斯特朗

儀器介紹

微波電控移相器是一種二連線埠網路，用於提供輸出和輸入信號之間的相位差，可由控制信號（一般為直流偏置電壓）來控制。相移量可以隨控制信號連續變化，也可以在預先規定的離散值上進行變化。其分別稱為模擬式移相器和數字式移相器。調相器就是微波通信系統中的二進制相移鍵控調製器，用連續方波來調製載波信號。調相器是實現載波的相角按照所需傳送信號的變化規律而變化的調相裝置。正弦波調相可以分為直接調相和間接調相，利用正弦波幅角為瞬時頻率的積分這一關係，可以把調頻波轉變成調相波 （反之，亦可把調相波轉變成調頻波）。最常用的直接調相電路是變容二極體調相器。間接調相電路比直接調相電路複雜，其原理為載波信號的一路經90°移相器移相後進入平衡調幅器進行抑制載波調幅，再經適當衰減後，得到的信號與載波的另一路相加，即可輸出調幅一調相信號，然後用限幅器削掉幅度變化，即得到等幅的調相波。這種電路的特點是頻率穩定度高，但相移不能太大（一般小於15°）否則嚴重失真。簡接調相器常用於調頻廣播發射機中。

變容二極體

變容二極體為和電容相連線伴隨額外附帶的偏壓非線形而產生改變的二極體，能夠對信道微波形成變頻，頻率翻倍之類的改變，同時適用於電調諧，也就是用在壓控振盪器(VCO)，同時也適用在限幅器，調製器，調諧無線電信號，輸出頻率更改調增，參數放大器之類。變容二極體嚴格依照 PN 結的密度含量大小來進行部署，基本上分成線性緩變結，突變結還有超突變結，後兩者基於電調諧之類的系統線路裡面得到普及廣泛的使用和推廣。切的結型二極體的物理方面的原理都存在相同的性質，這就是：具備一個PIN 結，一個展開系統監控的外延層與非常低的電阻基底，大致上PIN 平台架，在這裡面 P+與 N+代表的是密度較高的層，I 層為低濃度層，通過控制I 層的雜質濃度大小、分布和寬度等形成不同的性能。變容管主要通過 PN 結與金屬-半導體這兩部分結合起來。其在理想前提下的電路模式架構能夠展現為一個結電容 Cj 與電阻 Rs 彼此之間形成串聯的線路，聯想到封裝電感 Ls 與封裝電容Cp 的作用問題。Rs 等同於 P 型與 N 型半導體的體電阻與引線接觸電阻的總和，往往是(1~5)Ω ；Ls 代表的是封裝電感。對應的電流屬性特徵和普通類型的半導體二極體的差異並不大，彼此之間的差異就在於變容二極體 PN 結勢壘電容 Cj，因為額外附帶的反向偏置電壓的改變從而產生調整。

調相器電路

衛星應答機及傳統調相器電路介紹

航天測控系統主要是針對太空飛行器飛行軌道，形式和不同的下屬架構即時狀況展開追蹤監測，觀察與把控管理的科技體系架構。測控系統包含三種基本的功能：第一是跟蹤（Tracking），是指對太空飛行器跟蹤、觀測，以獲得其相對於地面的運動信息，藉以了解、預報太空飛行器的軌跡和運行情況；第二為遙測（Telemetering），利用各種感測器獲取太空飛行器內部技術工程參數，藉以了解太空飛行器各部件的工作狀態；第三為控制（Command），即對太空飛行器進行必要的指令控制，按照任務需要改變其軌跡、姿態及安全控制等。因此，國際上一般將測控稱之為 TT&C。

在人類宇航領域的崛起階段，用得最普及的為分離測控系統，也就是組成的測控設備之間主要是彼此之間分離的追蹤測軌設備，遙測裝置以及遙控裝置。伴隨航天事業的不斷進步和與時俱進，高軌衛星，同步衛星，宇宙飛船的測控體系架構的基本需求就是有效範圍要足夠大，精準度要足夠高，模組功能完善齊全，平台運行環境要可靠穩定，但是分離測控系統架構的太空飛行器裝備還是非常繁雜的，彼此存在較為嚴重的頻道信號干擾，並且有效範圍內的局限性也很強，無法實現最新測控的種種需求。航天測控技術基於上述的內容，於上個世紀六十年代，通過種種努力獲取了不菲的科研收穫，將追蹤測軌，遙測與遙控三者合一的統一載波測控體制研發出來，同時“阿波羅”號宇宙飛船的登月任務圓滿成功。

在這裡所指的統一載波測控體制，所指的是採用某一指定的載波去調控諸多測控測頻信號，從而由此來實現追蹤測軌，遙測，遙控，通信之類平台模組功能齊全的多元化無線電測控系統。較分離測控體制而言，統一載波測控體制還具備一種載波完成多項測控測頻任務的優勢，能夠有效減緩靶場信道的擁堵的現象，同時簡化了地面裝備設施的運行，維護，使用，同時簡化了裝備設施的系統架構，大大規避了分離設施所造成的電磁兼容不良現象。

統一載波測控體制在技術成熟之後普及程度也是相當好的，全球無線電監管協會於一九七九年決定將空間業務頻段設定為 S 頻段，也就是 S 頻段一致性載波測控的平台架構(USB)，USB 於上個世紀八十年代被正式編進空間信息平台架構諮詢委員會的對應指標。現階段，中國創設以及健全了 C 頻段統一載波測控體制(UCB)，為努力支持載人航天航空領域的不斷進步，同時創設了 USB 載人航天測控的信息網路服務系統。其中應答機作為測控系統中關鍵單機，是測控系統中的飛行器載設備，其和地面站配合起來共同工作，並一起實現對於距離有效範圍，速率、角度方位的有效測量，同時達到遙測以及遙控的目的。為了實現對有效範圍和距離的精準測量評估，它要完成解調上行測距信號同時經過調製的基礎上轉發至地球；在上行未發射信號時它可以兼作信標用；為了實現遙控功能，要求它能完成對遙控信號的接收、解調：

為了實現遙測功能要求，它能把飛行器的遙測信息調製下發。應答機的主要技術要求有：捕獲靈敏度、發射功率、頻率捕獲範圍和捕獲時間、距離零值漂移、發射信號的短穩以及體積、重量、耗電、可靠性等特殊要求。其具體指標要求，視不同的飛行器和不同的任務而異頻率很低的頻率分量，一般不宜於直接在信道內傳輸，因此需要進行某種形式的調製，即把攜帶有信息的信號調製到較高頻率的載波上。根據信號、信道的特性，需要選擇合適的調製方式。為了區分的方便，將調製過程之前的信號簡稱為基帶信號，把已調信號則稱為頻帶信號。

調製主要分兩種：模擬調製以及數碼信息調製。通過持續性基帶信號，讓載波特定的一個參照係數不斷更改和調整的調製途徑稱為模擬調製。通過數字基帶信號讓載波的相應的參數因數字基帶信號產生改變的調製途徑稱為數字調製。振幅調製是指載波的振幅受信息的控制而變化。嚴格依照頻譜的特殊屬性的差異，往往有普通調幅 AM，雙邊帶抑制載波調幅 DSB，單邊帶調幅 SSB，殘留邊帶調幅 VSB 等。調頻（FM）以及調相（PM），指的是讓高頻振盪信號所對應的輸出頻率或者是相位根據調製信號的變化規則產生反應和作用，而幅度不變的調製技術。 當前商用衛星應答機調製器採用調相體制（PM）。調相器主要功能是對測距和遙測信號的調製。電路工作正常與否以及指標優劣均會影響到星地之間的正常通信。

套用

調相器在回熱式氣體制冷機的套用

調相器是用於在回熱式氣體制冷機中為製冷工質提供正確的相位，以實現高效的製冷效應的部件。在傳統的低溫制冷機（例如斯特林制冷機或G-M制冷機）中，依靠在膨脹氣缸中往復運動的排出器實現調相。而在脈管制冷劑中則設定了小孔-氣庫調相器、雙向進氣、慣性管等。

在回熱式氣體制冷機中為製冷工質提供正確的相位，以實現高效製冷效應。在斯特林制冷機當中，相位調節是通過排出器來實現回熱器中壓力波動和體積流率的行波相位。在脈管制冷機中通過設定小孔-氣庫調相器、雙向進氣、慣性管等進行相位調節。小孔-氣庫是在脈管和熱端換熱器之間設定節流小孔，並在熱端增加了一個氣庫，在進氣過程中進入脈管熱端的高壓氣流通過小孔流經熱端換熱器，而後進入氣庫。而在低壓放氣工程中，部分氣庫中的氣體會通過小孔返回脈管進行膨脹。雙向進氣中來自壓縮機的高壓氣體在進入膨脹機前就分成兩路，一股氣體進入回熱器，另一股氣體經第二進氣口直接進入脈管熱端，從而旁通了部分原來流經回熱器的氣流，使得回熱器的負荷減小。在脈管制冷機中採用稱之為“慣性管”或“長頸管”的細長管子代替小孔閥也可以實現相位的調節。