一種頻率和相位可重構的混合耦合器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及微波、毫米波通信中使用的禪合器，特別設及一種可同時實現(xiàn)頻 率和相位可重構的混合禪合器，W及該禪合器的設計方法。
【背景技術】
[0002] 禪合器是一種具有方向性的功率分配元件，它能從主傳輸系統(tǒng)的正向波中按照不 同比例把功率分配到禪合端。在功率增益控制器件、平衡放大器、調制解調電路、相控陣雷 達系統(tǒng)的饋電網絡中，都需要用到禪合器。一直W來，人們對禪合器的研究主要集中在帶寬 增強，雙頻帶，任意的功分比和差分相位W及頻率、禪合系數(shù)可重構方面，可重構相位的禪 合器至今從未實現(xiàn)。
[0003] 事實上，在相位天線陣中，到達每個天線的信號相位需要通過波束成形網絡進行 精確控制，該通常是通過在功分器或者混合禪合器之后級聯(lián)可調的移相器實現(xiàn)，但移相器 的引入會導致整個前饋網絡產生高的插入損耗，大的相位偏差W及較大的尺寸等問題，假 如功率分配單元可W實現(xiàn)相位可重構，就可W去掉多元的移相單元，上述問題將迎刃而解， 所W，相位可重構特性在波束成形技術中至關重要。
[0004] 因此，本實用新型提出一種實現(xiàn)相位可重構的混合禪合器，它同時還具有頻率可 重構特性。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有波束成形技術中存在的不足，并填補禪合器 在可調相位特性研究中的空白，而提供一種結構簡單、合理，能實現(xiàn)可調相位和可調頻率輸 出的混合禪合器。
[0006] 本實用新型的目的通過W下技術措施解決：
[0007] -種頻率和相位可重構的混合禪合器，其特征是，包括從上至下依次排布的=層 結構；第一層為微帶單元，第二層為基板，第=層為金屬地層；其中，第一層微帶單元上設 有加載變容二極管的分支線禪合器，該分支線禪合器主要由分支線禪合器、隔直電容、射頻 扼流圈和變容二極管組成。
[0008] 所述分支線禪合器由第一、第二、第=、第四微帶線和四條端口阻抗匹配線構成， 所述第一、第二、第=、第四微帶線圍成四邊形、且各條微帶線分別作為四邊形的一邊，所述 第一微帶線和第二微帶線為一組，第=微帶線和第四微帶線為另一組，每一組內的兩條微 帶線之間相互平行且結構一致，其中，第一微帶線和第二微帶線作為四邊形的左右兩側豎 直邊，第=微帶線和第四微帶線作為四邊形的上下兩側水平邊，所述四條端口阻抗匹配線 分別拼接在第=微帶線和第四微帶線的兩端。
[0009] 所述第一微帶線和第二微帶線的兩端分別依次連接有隔直電容、射頻扼流圈和變 容二極管。
[0010] 所述射頻扼流圈一端跨接在隔直電容和變容二極管之間，另一端通過導線輸入直 流電壓，提供給變容二極管；所述變容二極管一段連接在隔直電容和射頻扼流圈之間，另一 端通過金屬過孔接地。
[0011] 所述變容二極管型號為SkyworksSMV1265,通過改變偏置電壓值在0-30V之間， 提供0. 71pF到22. 47pF的電容值。
[0012] 所述加載有變容二極管的分支線禪合器，采用微帶工藝固定在基板上，基板為介 質材料基板，介質材料采用厚度為0.6-0. 8mm的RogersRT/Duroid5870材料，其介電常 數(shù)在2. 25-2. 35之間；如；介質材料采用厚度為0. 787mm的RogersRT/Duroid5870材料， 其介電常數(shù)為2. 33。
[0013] 所述金屬地層為鋪滿良導體的金屬地層。
[0014] 所述混合禪合器在保證等功分輸出的前提下，可提供45° -135°的可調差分相 位輸出；且所述混合禪合器在0. 8GHZ-1.IGHz頻率范圍內可調
[0015] 所述禪合器結構還可W用W實現(xiàn)其它無源器件巧日功分器，移相器）功能。
[0016] 本實用新型的另一目的還在于提供一種頻率和相位可重構的混合禪合器可重構 相位的設計方法。
[0017] 一種頻率和相位可重構的混合禪合器可重構相位的設計方法，其特征是，首先，根 據所需中屯、頻率，初始差分相位W及3地定向禪合器的設計方法，按等功分、低反射和高隔 離的要求，W確定四條微帶線的寬度和長度W及變容二極管電容的初始值，然后，固定中屯、 頻率，通過改變變容二極管上的電壓改變其電容值來實現(xiàn)不同的差分相位輸出；其中，四個 變容二極管，沿水平軸對稱分布的每一對二極管上的電壓相等。
[0018] 作為設計方法的另一實施方案，一種頻率和相位可重構的混合禪合器可重構頻率 的設計方法，其特征是，首先，根據初始中屯、頻率，差分相位W及3地定向禪合器的設計方 法，按等功分、低反射和高隔離的要求，W確定四條微帶線的寬度和長度W及變容二極管電 容的初始值，然后，固定輸出差分相位，通過改變變容二極管上的電壓改變其電容值來實現(xiàn) 不同的頻率范圍；其中，四個變容二極管，沿水平軸對稱分布的每一對二極管上的電壓相 等。
[0019] 本實用新型的有益效果如下：
[0020] (1)本實用新型首次提出了一種相位和頻率可重構的禪合器，將波束成形技術中 的功分器件和移相器件合二為一，非常適合于相位天線陣等無線通信系統(tǒng)的應用。
[0021] (2)與現(xiàn)有技術相比，實施本實用新型中所采用的相位和頻率可重構禪合器，具有 W下有益效果；1、通過在分支線禪合器上加載變容二極管，可實現(xiàn)任意差分相位，任意中屯、 頻率輸出。2、尺寸小，可實現(xiàn)小型化，易于集成；3、使用平面微帶結構，結構簡單，成本低； 4、可實現(xiàn)的可調相位角度范圍廣。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型實施例側面結構示意圖。
[0023] 圖2為本實用新型實施例第一層上層微帶整體結構示意圖。
[0024] 圖3為本實用新型實施例在不同的偏置電壓下實現(xiàn)的可重構差分相位仿真和測 量結果對比圖。
[00巧]圖4為本實用新型實施例輸出差分相位為45°時仿真和測量的幅度響應結果對 比圖。
[0026] 圖5為本實用新型實施例輸出差分相位為45°時仿真和測量的相位響應結果對 比圖。
[0027] 圖6為本實用新型實施例輸出差分相位為90°時仿真和測量的幅度響應結果對 比圖。
[0028] 圖7為本實用新型實施例輸出差分相位為90°時仿真和測量的相位響應結果對 比圖。
[0029] 圖8為本實用新型實施例輸出差分相位為135°時仿真和測量的幅度響應結果對 比圖。
[0030] 圖9為本實用新型實施例輸出差分相位為135°時仿真和測量的相位響應結果對 比圖。
[003。 圖10為本實用新型實施例加載不同變容二極管時(預設Ci=C2)對應的S。測量結 果圖。
[003引圖11為本實用新型實施例中屯、頻率為0. 8GHz時仿真和測量的幅度響應結果對比 圖。
[003引圖12為本實用新型實施例中屯、頻率為0. 8GHz時仿真和測量的相位響應結果對比 圖。
[0034] 圖13為本實用新型實施例中屯、頻率為1.IGHz時仿真和測量的幅度響應結果對比 圖。
[0035] 圖14為本實用新型實施例中屯、頻率為1.IGHz時仿真和測量的相位響應結果對比 圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例所采用的技術方案 進行清晰、詳細的說明，所描述的實施例僅僅是本實用新型中的一部分實施例，而不是全部 的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提 下所獲得的其他實施例，都屬于本實用新型實施例的保護范圍。
[0037] 結合圖1和圖2所示，一種頻率和相位可重構的混合禪合器，其特征是，包括從上 至下依次排布的=層結構：第一層為微帶單元101，第二層為基板102,第=層為金屬地層 103 ;其中，第一層微帶單元101上設有加載變容二極管的分支線禪合器200,該分支線禪合 器200主要由分支線禪合器201、隔直電容202、射頻扼流圈203和變容二極管204組成。
[0038] 所述分支線禪合器201由第一微帶線A1、第二微帶線A2、第S微帶線A3、第四微帶 線A4和四條端口阻抗匹配線B1、B2、B3、B4構成，所述第一微帶線A1、第二微帶線A2、第S 微