一种传输型小型化90°移相器制造技术

本发明专利技术提供一种传输型小型化90°移相器，包括主路微带线与扼流结构；主路微带线包括介质层板、主路微带传输线与金属背板，主路微带传输线连接在介质层板的一面，金属背板连接在介质层板的另一面，主路微带传输线与金属背板之间并联有两个PIN二极管；扼流结构的一端与主路微带传输线相连，扼流结构的另一端与外部直流稳压电源的正极相连，金属背板与外部直流稳压电源的负极相连。可实现输出相位差90°，移相误差小于5°，传输幅度差小，调控响应时间短，能耗低，功耗小于1mW，状态切换速度可达到ns级别，能够与数字信号处理，相控阵雷达通信系统等结合，在军事及民用领域具有极高的应用价值。本发明专利技术应用于移相器技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种传输型小型化90°移相器
本专利技术涉及移相器
，尤其涉及一种传输型小型化90°移相器。
技术介绍
移相器作为一种可以控制信号相位变化的器件，是微波工程领域常用的重要模块之一，在通信、雷达系统、仪表仪器等领域有着广泛应用，尤其是在相控阵雷达、相位调制通信系统和智能无线移动通信系统。随着相控阵天线系统的发展，基于对雷达系统的精确性、灵敏度、多功能、多目标以及重量体积等多方面的性能需求，移相器作为天线馈电网络的核心部件其性能要求日益提升。传统的相控阵是由许多发射/接收单元按照阵列形式排布构成的扫描天线，每个单元结构都是经由计算机控制的移相器进行馈电，因此移相器的性能就体现了T/R组件的性能，进而体现了相控阵雷达系统的性能。工作频率、相移量和插入损耗是移相器的三个主要的性能指标，除此之外还要综合考虑如重量、体积、功率容量、温度特性、可控性和可靠性等多种因素。移相器的成本也会成为整个雷达系统成本高低的决定因素之一。移相器一般可分成模拟式和数字式两类，其中数字式移相器从材料上可简单分为铁氧体和半导体移相器两类。相较而言，铁氧体移相器功率容量小、插入损耗小，相移量也较大，但是要求控制电路复杂，体积重量太大。半导体PIN二极管是发展最早也是目前应用最广泛的一种数字式移相器，这类型的移相器可以通过数字信号控制，工作速度快，但是功耗大，功率容量较小，对PIN二极管的性能依赖性强。因此在满足频率和精度要求的同时，制造出工艺简单、性能可靠、体积小、重量轻、成本低和可控性强的移相器作为T/R组件是移相器设计的一大难点。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种体积小、重量轻、成本低、可控性强以及能耗低的传输型小型化90°移相器。其采用的技术方案是：一种传输型小型化90°移相器，包括主路微带线与扼流结构；所述主路微带线包括介质层板、主路微带传输线与金属背板，所述主路微带传输线连接在介质层板的一面，所述金属背板连接在介质层板的另一面，所述主路微带传输线与金属背板通过导流结构相连，所述导流结构包括至少两个并联的PIN二极管；所述扼流结构的一端与主路微带传输线相连，所述扼流结构的另一端与外部直流稳压电源的一个电极相连，所述金属背板与外部直流稳压电源的另一个电极相连。进一步优选的,所述PIN二极管位于介质层板上对应主路微带传输线的一面上，所述PIN二极管的正极与主路微带传输线的焊盘相连，所述PIN二极管的负极通过短路枝节与金属背板相连。进一步优选的,所述短路枝节为板状结构且位于介质层板上对应主路微带传输线的一面上，所述短路枝节的一端与PIN二极管的负极相连，所述短路枝节的一端设有连接件，所述连接件的一端与短路枝节相连，所述连接件的另一端穿过介质层板后与金属背板相连。进一步优选的,所述主路微带传输线和短路枝节的阻抗均设为45～55Ω。进一步优选的,所述扼流结构包括电感与接地电容，所述电感为经过多次90度往返折弯而形成的多弯折结构，所述电感的一端与主路微带传输线相连，所述电感的另一端与外部直流稳压电源的电极相连，所述接地电容连接在电感上且靠近电感连接外部直流稳压电源一端的位置。进一步优选的,所述接地电容为容值为8～12pF的贴片电容。进一步优选的,所述电感包括若干相互垂直的长边段与第二短边段，所述长边段的长度为9～12mm，所述短边段的长度为10～14mm。进一步优选的,所述电感的总长度为移相器工作的中心频率所对应的四分之一波长。进一步优选的,所述主路微带传输线为金属条带结构，所述金属背板为正方形板体结构。本专利技术的有益技术效果：本专利技术在主路微带传输线与金属背板之间并联两个PIN二极管，通过控制PIN二极管在“导通”和“断开”之间状态的切换，即可实现输出相位差90°，且移相误差小于5°，传输效率在75％以上，传输幅度差小于1dB；根据PIN二极管的响应特性可知，PIN二极管调控响应时间短，状态切换速度可达到ns级别，能耗低，功耗小于1mW，并使移相器的整体尺寸小于中心频率对应的四分之一波长，有利于实现T/R组件小型化，相较于现有的半导体移相器而言削减了PIN二极管的数量，从而减少了至少一半制造成本；本专利技术的移相器能够与数字信号处理，相控阵雷达通信系统等结合，在军事及民用领域具有极高的应用价值。附图说明图1是本实施例中移相器的结构示意图；图2是本实施例中短路枝节与金属背板的连接结构剖视图；图3是本实施例中移相器的俯视结构图；图4是本实施例中分别在PIN二极管“导通”和“断开”两种偏置状态下的散射系数在数值仿真中的结果示意图；图5是本实施例中由图4的数值仿真结果推导得出的移相效果示意图。具体实施方式为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下结合具体实施例，并根据附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，未描述的内容以及部分英文简写为所属
中普通技术人员所熟知的内容。本实施例中给定的一些特定参数仅作为示范，在不同的实施方式中该值可以相应地改变为合适的值。如图1所示的一种传输型小型化90°移相器，包括主路微带线与扼流结构，主路微带线包括介质层板1、主路微带传输线2与金属背板3，主路微带传输线2连接在介质层板1的一面，金属背板3连接在介质层板1的另一面，主路微带传输线2与金属背板3之间并联有两个PIN二极管4。本实施例中,主路微带传输线2为金属条带结构，介质层板1设置为相对介电常数3.38，损耗角正切值0.001，厚度为0.254mm的罗杰斯RogersRO4003基板，金属条带与金属背板3的材料优选为经过表面沉金处理的铜材，防止氧化，提高使用寿命，另外，作为本实施例中的较佳实施方案，底部金属背板3设置为正方形板体结构，便于该结构在电路系统中的安装，当然在本专利技术中，并不限定底部金属背板3的具体形状，优选规则形状的外观结构，满足系统的安装即可。PIN二极管4位于介质层板1上对应主路微带传输线2的一面上，PIN二极管4的正极与主路微带传输线2的焊盘焊接相连，PIN二极管4的负极通过短路枝节5与金属背板3相连。其中，短路枝节5为金属材质的板状结构且位于介质层板1上对应主路微带传输线2的一面上，短路枝节5的一端与PIN二极管4的负极相连，短路枝节5的一端设有连接件8，连接件8的一端与短路枝节5相连，连接件8的另一端穿过介质层板1后与金属背板3相连。在本实施例中，参考图2，为方便短路枝节5与底部金属背板3连接，中间介质层板1上开有贯通板体的两个通孔，两个通孔与两个短路枝节5的尾端相对应，在通孔内设置连接件8，连接件8为金属杆或金属筒；连接件8的上下端分别连接短路枝节5的尾端与底部金属背板3，进一步地，为提高移相精度，二极管控制线路设置为两路，两路二极管控制线路并联连接在主路微带传输线2与底部金属背板3之间，并且PIN二极管4在主路微带传输线2与短路枝节5之间均匀分布。扼流结构的一端与主路微带传输线2相连，扼流结构的另一端与外部直流稳压电源的正极相连，金属背板3与外部直流稳压电源的负极相连，一并形成直流通路，直流稳压电源主要为PIN二极管4提供控制电压。其中，扼流结构包括电感6与接地电容7，电感6为经过多次90度往返折弯而形成的多弯折结构，电感6的一端与主路微带传输线2相连，电感6的另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传输型小型化90°移相器，其特征在于,包括主路微带线与扼流结构；所述主路微带线包括介质层板、主路微带传输线与金属背板，所述主路微带传输线连接在介质层板的一面，所述金属背板连接在介质层板的另一面，所述主路微带传输线与金属背板通过导流结构相连，所述导流结构包括两个并联的PIN二极管；所述扼流结构的一端与主路微带传输线相连，所述扼流结构的另一端与外部直流稳压电源的一个电极相连，所述金属背板与外部直流稳压电源的另一个电极相连。

【技术特征摘要】
1.一种传输型小型化90°移相器，其特征在于,包括主路微带线与扼流结构；所述主路微带线包括介质层板、主路微带传输线与金属背板，所述主路微带传输线连接在介质层板的一面，所述金属背板连接在介质层板的另一面，所述主路微带传输线与金属背板通过导流结构相连，所述导流结构包括两个并联的PIN二极管；所述扼流结构的一端与主路微带传输线相连，所述扼流结构的另一端与外部直流稳压电源的一个电极相连，所述金属背板与外部直流稳压电源的另一个电极相连。2.根据权利要求1所述传输型小型化90°移相器，其特征在于,所述PIN二极管位于介质层板上对应主路微带传输线的一面上，所述PIN二极管的正极与主路微带传输线的焊盘相连，所述PIN二极管的负极通过短路枝节与金属背板相连。3.根据权利要求2所述传输型小型化90°移相器，其特征在于,所述短路枝节为板状结构且位于介质层板上对应主路微带传输线的一面上，所述短路枝节的一端与PIN二极管的负极相连，所述短路枝节的一端设有连接件，所述连接件的一端与短路枝节相连，所述连接件的另一端穿过介质层板后与金属背板相连。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹清清，闫瑞婷，张浩驰，柴进，唐石画，孙伟，
申请(专利权)人：湖南赛博诺格电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43