基于耦合線結(jié)構(gòu)的新型多路寬帶差分移相器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波、毫米波通信中使用的差分移相器,特別涉及一種在多路通信應(yīng)用中同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種相位輸出的微帶差分移相器(基于耦合線結(jié)構(gòu)的新型多路寬帶差分移相器)。
【背景技術(shù)】
[0002]差分移相器是廣泛應(yīng)用于微波通信、雷達(dá)和測量系統(tǒng)的一種無源器件。其結(jié)構(gòu)通常包括參考線和延遲線,兩個(gè)路徑在一定帶寬上可以保持恒定的相位差,從而在保持信號幅度特性不變的情況下實(shí)現(xiàn)不同的相位輸出。
[0003]目前實(shí)現(xiàn)差分移相器的方法主要有以下幾種:
[0004]—、基于經(jīng)典的Schiffman結(jié)構(gòu)構(gòu)造寬帶差分移相器。Schiffman結(jié)構(gòu)的參考線通常是50 Ω傳輸線,延遲線為一邊相連的耦合線結(jié)構(gòu)?;谠摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)通??梢栽谳^寬的帶寬上實(shí)現(xiàn)較大的角度范圍,
[0005]二、通過加載并聯(lián)開路/短路枝節(jié)構(gòu)造寬帶差分移相器。其方法是在延遲線上加載并聯(lián)開路/短路枝節(jié),使其相位輸出斜率與參考線一致。
[0006]三、基于稱合線結(jié)構(gòu)構(gòu)造寬帶差分移相器。如Amin M.Abbosh通過互相稱合的橢圓微帶貼片構(gòu)造寬帶差分移相器。
[0007]然而,以上提出的結(jié)構(gòu)面臨一個(gè)共同的缺點(diǎn):在多路多相位應(yīng)用環(huán)境中,針對不同的輸出相位差,移相器的參考線每次都必須進(jìn)行修改以符合要求,這極大地限制了器件的通用性,并且需要復(fù)雜的級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn),而電路網(wǎng)絡(luò)的增多又會(huì)導(dǎo)致電路回波損耗的增大和尺寸的增加,致使電路性能下降。
[0008]可見,變化的參考線是導(dǎo)致差分移相器高設(shè)計(jì)復(fù)雜度和大尺寸的關(guān)鍵因素。因此針對多路多相位應(yīng)用需求,我們需要設(shè)計(jì)具有統(tǒng)一參考線結(jié)構(gòu)的移相器來更好地滿足要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中存在的不足,而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理,能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)差分相位且具有通用參考線的基于耦合線結(jié)構(gòu)的新型多路寬帶差分移相器。
[0010]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種基于耦合線結(jié)構(gòu)的新型多路寬帶差分移相器,其特征是,包括從上至下依次排布的三層結(jié)構(gòu),其中,第一層為設(shè)有參考線和延遲線的基本單元,第二層為基板,第三層為金屬地層;所述參考線和延遲線的長度為中心頻率對應(yīng)波長的四分之一,以便在參考線和延遲線提供相同的相位延遲。其中,參考線和延遲線均為由兩條微帶線構(gòu)成的級聯(lián)耦合線,參考線和延遲線的每條微帶線均采用四段不等寬的結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)可通過改變級聯(lián)耦合線的耦合縫隙以及級聯(lián)耦合線對應(yīng)的每條微帶線的每一段來調(diào)整耦合強(qiáng)度,以保證不同的相位輸出時(shí)保持寬頻帶特性。
[0012]本實(shí)用新型的目的還可以采用以下技術(shù)措施解決:
[0013]作為更具體的一種方案,所述構(gòu)成參考線和延遲線的級聯(lián)耦合線的結(jié)構(gòu)一致,級聯(lián)耦合線的每條微帶線的每一段長度、耦合縫隙相等,微帶線的每一段長度均為中心頻率對應(yīng)波長的十六分之一,級聯(lián)耦合線的兩條微帶線成中心對稱關(guān)系。
[0014]所述延遲線的級聯(lián)耦合線兩端拼接有用于提供參考線和延遲線之間的差分相位的傳輸線,兩端的傳輸線分別設(shè)置在延遲線的兩條微帶線上、且其寬度相等和長度相等,傳輸線對應(yīng)電長度為需要實(shí)現(xiàn)的相位差在中心頻率處所對應(yīng)的電長度的一半。也就是說,延遲線結(jié)構(gòu)與參考線單元相比,基本結(jié)構(gòu)一致(寬度等具體參數(shù)不同),但多出了兩段傳輸線。所述傳輸線為50 Ω傳輸線。所述50 Ω傳輸線長度可調(diào),用以實(shí)現(xiàn)不用的相位輸出。
[0015]所述傳輸線延遲線的耦合縫隙邊緣對齊,兩端的傳輸線成中心對稱關(guān)系。
[0016]所述基本單元采用貼片工藝固定在基板上,基板為介質(zhì)材料基板,介質(zhì)材料采用厚度為1.575mm的Rogers RT/Duroid 5870材料,其介電常數(shù)為2.33。
[0017]所述金屬地層為鋪滿良導(dǎo)體的金屬地層。
[0018]所述移相器的相位角輸出范圍為0° -180°。
[0019]所述移相器的相位角輸出為45°、90°和135°,即移相器能在任意工作頻率上實(shí)現(xiàn)45°,90°和135°相位輸出,也可以根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)0° -180°的其它相位角。具體是本實(shí)用新型的移相器一組共四個(gè),分別為參考線,45°延遲線,90°延遲線和135°延遲線,可在45%的相對帶寬上同時(shí)實(shí)現(xiàn)45°,90°和135°差分相位。
[0020]所述移相器的結(jié)構(gòu)還可以用以實(shí)現(xiàn)其它(如濾波器)無源器件功能。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0022](I)本實(shí)用新型首次提出了一種僅使用一個(gè)參考線實(shí)現(xiàn)多個(gè)差分相位的移相器,避免了傳統(tǒng)無源差分移相器在多路應(yīng)用中結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尺寸大的缺點(diǎn),適合于相位天線陣,波束成形等無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0023](2)與現(xiàn)有技術(shù)相比,實(shí)施本實(shí)用新型中所采用的基于耦合線結(jié)構(gòu)的多路多相位差分移相器,具有以下有益效果:1、具有通用的參考線結(jié)構(gòu),參考線不需要根據(jù)需要的相位輸出做出調(diào)整,在多路多相位應(yīng)用上,具有更低的設(shè)計(jì)復(fù)雜度;2、尺寸小,可實(shí)現(xiàn)小型化,易于集成;3、使用平面微帶結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡單,成本低;4、相對于別的結(jié)構(gòu)而言,本實(shí)用新型能提供較寬的相對帶寬;5、可同時(shí)實(shí)現(xiàn)的相位角度范圍廣。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型第一層中參考線上層貼片整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本實(shí)用新型第一層中延遲線上層貼片整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例相位響應(yīng)仿真和測量結(jié)果對比圖。
[0028]圖5為參考線和延遲線K、W2, r3、r4、W50, S, L和Z5tl的參數(shù)表格。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對本實(shí)用新型實(shí)施例所采用的技術(shù)方案進(jìn)行清晰、詳細(xì)的說明,所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型中的一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒緦?shí)用新型的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例,都屬于本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍。
[0030]結(jié)合圖1至圖3所示,一種基于耦合線結(jié)構(gòu)的新型多路寬帶差分移相器,其特征是,包括從上至下依次排布的三層結(jié)構(gòu),其中,第一層為設(shè)有參考線200 (Ref)和延遲線300(delay)的基本單元101,第二層為基板102,第三層為金屬地層103 ;所述參考線200和延遲線300的長度為中心頻率對應(yīng)波長的四分之一,其中,參考線200和延遲線300均為由兩條微帶線A1、A2構(gòu)成的級聯(lián)耦合線,參考線200和延遲線300的每條微帶線A1、A2均采用四段不等寬的結(jié)構(gòu)。以參考線200為例,其級聯(lián)耦合線的兩條微帶線Al和A2,其中,微帶線Al的每一段201、202、203、204 (從左至右)寬度分別為m &微帶線A2的每一段201、202、203、204 (從左至右)寬度分別為 W2、Wi' W3、Wlo
[0031]所述構(gòu)成參考線200和延