模拟无源滤波器设计：两种不同的90°移相网络

本文介绍了两种不同的90°移相网络，一种是基于全通滤波器(APF)，一种是基于多相网络(PN)，这两种网络都可以实现宽带90°移相功能。最后介绍基于Matlab和小程序的相关设计工具的使用。

移相网络的特点和用途

90°移相网络(90° Phase-Shift Network)，有的也叫多相网络(PN, Polyphase Network)，有的叫分相网络(Phase Splitting Network)，有时也叫全通网络(APF, All-Pass Network)，不管叫什么，他们都可以在一定范围内输出恒定相位，并且在这个频率范围内提供恒定的幅度输出。

移相网络，特别是宽带移相网络在很多地方都有重要用途，最开始是用在语音信号处理，比如在SSB(单边带)收发机设计中，就需要用到宽带90°移相网络，音频啸叫抑制也可以使用移相网络；随着通讯网络发展，宽带移相网络用途越来越广泛，频率范围也越来越高，比如在IQ调制器中将基带信号转变为IQ调制信号，在相控阵雷达中也有重要用途。

另外提一点，对于一段无耗传输线，其具有无限宽的带宽，具有固定输出延迟，也可谓一个移相器，其特点是移相随频率线性变化。

下图是一个相频图像，红色是固定延时的传输线相位特性，蓝色是宽带移相网络的相位特性。

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：

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：