一种多路差分移相器制造技术

本发明专利技术涉及一种多路差分移相器，其结构包括从上至下依次排布的三层结构，其中，第一层为设有参考线和延迟线的基本单元，第二层为基板，第三层为金属地层。通过改变延迟线加载枝节的位置可以轻松实现参考线和延迟线相位斜率的一致性，从而保证延迟线和参考线在宽带上具有恒定的相位差。相比于传统的多路差分移相器，本发明专利技术结构简单，易于设计，可用在相控天线阵、波束成形网络等通信系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波、毫米波通信中使用的差分移相器，特别涉及一种在多路通信应用中同时实现多种相位输出的微带差分移相器。
技术介绍
差分移相器是广泛应用于微波通信、雷达和测量系统的一种无源器件。其结构通常包括参考线和延迟线，两个路径在一定带宽上可以保持恒定的相位差，从而在保持信号幅度特性不变的情况下实现不同的相位输出。目前实现差分移相器的方法主要有以下几种：一、基于经典的Schiffman结构构造宽带差分移相器。Schiffman结构的参考线通常是50 Ω传输线，延迟线为一边相连的耦合线结构。基于该结构进行改进通常可以在较宽的带宽上实现较大的角度范围。二、通过加载并联开路/短路枝节构造宽带差分移相器。其方法是在延迟线上加载并联开路/短路枝节，使其相位输出斜率与参考线一致。三、基于耦合线结构构造宽带差分移相器。如Amin M. Abbosh通过互相耦合的椭圆微带贴片构造宽带差分移相器。然而，以上提出的结构面临一个共同的缺点：在多路多相位应用环境中，针对不同的输出相位差，移相器的参考线每次都必须进行修改以符合要求，这极大地限制了器件的通用性，并且需要复杂的级联网络才能实现，而电路网络的增多又会导致电路回波损耗的增大和尺寸的增加，致使电路性能下降。针对该缺点，最近有相关专利技术提出了设计统一参考线结构的差分移相器设计方法，然而该专利技术没有明确给出设计变量和需要的差分相位之间的关系，导致设计复杂，通用性不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术结构中存在的不足，而提供一种结构简单，设计方法简便，可以明确给出设计变量和需要的差分相位之间的关系，能同时实现多个差分相位且具有通用参考线结构的多路宽带差分移相器。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种多路差分移相器，包括从上至下依次排布的三层结构，其中，第一层为设有延迟线和参考线的基本单元，第二层为基板，第三层为金属地层；所述延迟线由三段级联的第一传输线、第二传输线、第三传输线和加载于第二传输线两侧的六个枝节构成，分别为第一枝节、第二枝节、第三枝节、第四枝节、第五枝节、第六枝节；其中第一枝节、第二枝节、第三枝节加载在第二传输线一侧，第四枝节、第五枝节、第六枝节加载在第二传输线另一侧；六个枝节是平行加载在第二传输线的两侧；第二传输线长度为中心频率对应波长的二分之一，第一传输线和第一传输线为50 Ω传输线，拼接于第二传输线两端，且其长度相等；六个平行枝节长度为中心频率对应波长的八分之一，在第二传输线两侧两两对称分布，其中第一枝节和第四枝节对称，第二枝节和第五枝节对称，第三枝节和第六枝节对称，对称分布的两个枝节结构完全一致。优选的，第四枝节、第五枝节、第六枝节一端连接第二传输线，另一端通过金属过孔A1、A2、A3接地。优选的，六个平行枝节在第二传输线的加载位置由需要的差分相位进行计算。优选的，所述参考线由三段级联的传输线Ⅰ、传输线Ⅱ、传输线Ⅲ和加载于传输线Ⅱ两侧的枝节Ⅰ、枝节Ⅱ构成；所述传输线Ⅱ长度为中心频率对应波长的二分之一，所述传输线Ⅰ和传输线Ⅲ为50 Ω传输线，拼接于传输线Ⅱ两端，且其长度相等；所述枝节Ⅰ、枝节Ⅱ长度为中心频率对应波长的八分之一，位于传输线Ⅱ的中心并在其两侧呈对称分布，且其结构完全一致。优选的，所述枝节Ⅱ一端连接传输线Ⅱ，另一端通过金属过孔B1接地。优选的，所述基本单元采用贴片工艺固定在基板上，基板为介质材料基板，介质材料采用厚度为0.813mm的RO4003C材料，其介电常数为3.38。优选的，所述金属地层为铺满良导体的金属地层。优选的，所述移相器的相位角输出范围为0°-180°。优选的，所述移相器的相位角输出为45°、60°、75°、90°、105°、120°和135°，即移相器能在任意工作频率上实现45°、60°、75°、90°、105°、120°和135°相位输出，也可以根据实际需要实现0°-180°的其它相位角。具体是本专利技术的移相器一组共八个，分别为参考线，45°延迟线，60°延迟线，75°延迟线，90°延迟线，105°延迟线，120°延迟线和135°延迟线，可在56%的相对带宽上同时实现45°、60°、75°、90°、105°、120°和135°差分相位。一种多路差分移相器的设计方法，首先，根据所需中心频率以及相关设计公式确定延迟线第二段传输线，参考线三段传输线以及所有加载枝节的长度和宽度；之后固定以上参数，根据所需要的差分相位，确定每个差分相位对应的延迟线上加载枝节的位置和延迟线第一、第二段传输线的长度。与现有技术相比，本专利技术中所采用的多路多相位差分移相器，具有以下有益效果：1、具有通用的参考线结构，参考线不需要根据需要的相位输出做出调整，在多路多相位应用上，具有更低的设计复杂度；2、明确给出了设计变量和需要的差分相位之间的关系，设计简便；3、仅需要改变加载枝节的位置和延迟线第一、第三段传输线的长度就可以实现不同的相位输出，通用性强；4、尺寸小，可实现小型化，易于集成；5、使用平面微带结构，结构简单，成本低；6、相对于别的结构而言，本专利技术能提供较宽的相对带宽；7、可同时实现的相位角度范围广。附图说明图1为本专利技术实施例侧面结构示意图。图2为本专利技术实施例第一层延迟线上层贴片整体结构示意图。图3为本专利技术实施例第一层参考线上层贴片整体结构示意图。图4为本专利技术实施例幅度响应仿真和测量结果对比图。图5为本专利技术实施例相位响应仿真和测量结果对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例所采用的技术方案进行清晰、详细的说明，所描述的实施例仅仅是本专利技术中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本专利技术实施例的保护范围。结合图1至图3所示，一种多路差分移相器，包括从上至下依次排布的三层结构，其中，第一层为设有延迟线200和参考线300的基本单元101，第二层为基板102，第三层为金属地层103；所述延迟线200由三段级联的第一传输线201、第二传输线202、第三传输线203和加载于第二传输线202两侧的六个枝节构成，分别为第一枝节204、第二枝节205、第三枝节206、第四枝节206、第五枝节207、第六枝节208；其中第一枝节204、第二枝节205、第三枝节206加载在第二传输线202一侧，第四枝节206、第五枝节207、第六枝节208加载在第二传输线202另一侧；六个枝节是平行加载在第二传输线202的两侧；第二传输线202长度为中心频率对应波长的二分之一，宽度为Wm1，第一传输线201和第一传输线203为50 Ω传输线，拼接于第二传输线202两端，且其长度相等，长度均为Ldelay，宽度均为W0；六个平行枝节长度Ls为中心频率对应波长的八分之一，在第二传输线202两侧两两对称分布，其中第一枝节204和第四枝节207对称，第二枝节205和第五枝节208对称，第三枝节206和第六枝节209对称，对称分布的两个枝节结构完全一致。第四枝节207、第五枝节208、第六枝节209一端连接第二传输线202，另一端分别通过三个金属过孔A1、A2、A3接地，金属过孔半径为RV。六个平行枝节在第二传输线202的加载位置（加载位置不同将导致参数Lm1，Lm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路差分移相器，其特征是，包括从上至下依次排布的三层结构，其中，第一层为设有延迟线（200）和参考线（300）的基本单元（101），第二层为基板（102），第三层为金属地层（103）；所述延迟线（200）由三段级联的第一传输线（201）、第二传输线（202）、第三传输线（203）和加载于第二传输线（202）两侧的六个枝节构成，分别为第一枝节（204）、第二枝节（205）、第三枝节（206）、第四枝节（206）、第五枝节（207）、第六枝节（208）；其中第一枝节（204）、第二枝节（205）、第三枝节（206）加载在第二传输线（202）一侧，第四枝节（206）、第五枝节（207）、第六枝节（208）加载在第二传输线（202）另一侧；六个枝节是平行加载在第二传输线（202）的两侧；第二传输线（202）长度为中心频率对应波长的二分之一，第一传输线（201）和第一传输线（203）为50 Ω传输线，拼接于第二传输线（202）两端，且其长度相等；六个平行枝节长度为中心频率对应波长的八分之一，在第二传输线（202）两侧两两对称分布，其中第一枝节（204）和第四枝节（207）对称，第二枝节（205）和第五枝节（208）对称，第三枝节（206）和第六枝节（209）对称，对称分布的两个枝节结构完全一致。...

【技术特征摘要】
1.一种多路差分移相器，其特征是，包括从上至下依次排布的三层结构，其中，第一层为设有延迟线（200）和参考线（300）的基本单元（101），第二层为基板（102），第三层为金属地层（103）；所述延迟线（200）由三段级联的第一传输线（201）、第二传输线（202）、第三传输线（203）和加载于第二传输线（202）两侧的六个枝节构成，分别为第一枝节（204）、第二枝节（205）、第三枝节（206）、第四枝节（206）、第五枝节（207）、第六枝节（208）；其中第一枝节（204）、第二枝节（205）、第三枝节（206）加载在第二传输线（202）一侧，第四枝节（206）、第五枝节（207）、第六枝节（208）加载在第二传输线（202）另一侧；六个枝节是平行加载在第二传输线（202）的两侧；第二传输线（202）长度为中心频率对应波长的二分之一，第一传输线（201）和第一传输线（203）为50 Ω传输线，拼接于第二传输线（202）两端，且其长度相等；六个平行枝节长度为中心频率对应波长的八分之一，在第二传输线（202）两侧两两对称分布，其中第一枝节（204）和第四枝节（207）对称，第二枝节（205）和第五枝节（208）对称，第三枝节（206）和第六枝节（209）对称，对称分布的两个枝节结构完全一致。2.根据权利要求1所述的多路差分移相器，其特征是，第四枝节（207）、第五枝节（208）、第六枝节（209）一端连接第二传输线（202），另一端分别通过三个金属过孔接地。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑少勇，徐博威，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44