基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，解决了现有二维和差相位比较网络带宽窄的问题，可用于单脉冲雷达中宽带二维单脉冲阵列天线的馈电。包括上下层叠的第一介质板(1)和第二介质板(2)。第一介质板(1)上表面印制有上层微带线，下表面印制的金属地板(14)上有四个圆形缝隙和四个直线型缝隙。第二介质板(2)的下表面印制有下层微带线。上层微带线的四个微带节点，与金属地板上对应位置的四个圆形缝隙，以及下层微带线上对应位置的四个微带节点组成四个贴片缝隙耦合器；金属地板上蚀刻的四个直线型缝隙分别和对应位置的微带开路端组成四个缝隙耦合移相器。

【技术实现步骤摘要】
基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络
本专利技术属于微波
，涉及一种宽带二维和差相位比较网络，具体涉及一种基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，可用于单脉冲雷达中宽带二维单脉冲阵列天线的馈电。
技术介绍
和差相位比较网络是一种重要的微波无源器件，能够结合阵列天线馈电网络将接收到的四路天线独立信号进行相位和差比较运算，获取角度误差信号。和差相位网络被广泛应用于单脉冲雷达阵列天线的馈电网络中，实现目标跟踪等战术目标。传统的二维和差相位比较网络通常基于金属波导结构，一方面，传统的二维和差相位比较网络具有较窄的工作及相位带宽，这限制了其在宽带和差波束形成中的应用，另一方面具有体积大、重量大、结构复杂、成本高且不易于与平面电路集成的缺点，对实现雷达系统的小型化、轻量化、集成化设计带来不便。例如，授权公告号为CN105762473B，名称为“毫米波二维和差网络”的中国专利，公开了一种八个端口的二维和差相位比较网络，该网络包括微带线导体带、微带线介质板条和金属屏蔽板。该网络金属屏蔽板的前后分别有和端口、俯仰差端口、方位差端口以及双差端口。此外，该网络采用传统的宽带微带3dB电桥级联的方式，解决了传统二维和差相位比较网络体积大、重量大、结构复杂、成本高且不易于与平面电路集成的缺点，并且能够提升该网络的带宽。但是，所实现的二维和差相位比较网络只能在16％的相对带宽内实现二维和差功能，无法满足许多单脉冲雷达系统中对宽带二维和差波束信号的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，用于解决现有技术中存在的带宽较窄的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括形状为矩形且上下层叠的第一介质板1和第二介质板2，其中：所述第一介质板1，其上表面印制有沿一条对角线排布的上层微带线，所述上层微带线包括第一复合微带线11、第二复合微带线12和第一直线微带线13；所述第一复合微带线11和第二复合微带线12均由三个通过微带节点连接的光滑L型微带线组成，其中第一复合微带线11的输入端和输出端分别位于第一介质板1长边和短边的边缘；第二复合微带线12的输入端位于与第一复合微带线11输入端相对长边的边缘，开路端位于靠近第一复合微带线11输出端相对短边边缘；所述第一直线微带线13的开路端与第二复合微带线12的开路端形成耦合，输出端位于第一复合微带线11输出端相对短边的边缘；所述第一介质板1的下表面印制有金属地板14，该金属地板14位于第一复合微带线11和第二复合微带线12上微带节点的投影位置蚀刻有圆形缝隙，所述金属地板14上还蚀刻有四个直线型缝隙。所述第二介质板2，其下表面印制有沿与上层微带线所在对角线投影交叉的对角线排布的下层微带线，所述下层微带线包括第三复合微带线21、第四复合微带线22、第五复合微带线23、第六复合微带线24和第二直线微带线25；所述第三复合微带线21和第六复合微带线24均采用一个臂带有微带节点的光滑L型微带线结构，所述第三复合微带线21上的微带节点位于第二复合微带线12靠近输入端的微带节点的投影位置，第六复合微带线24上的微带节点位于第一复合微带线11靠近输入端的微带节点的投影位置，该两个复合微带线的输入端分别位于所在介质板长边的边缘位置；所述第二直线微带线25的输出端位于与第一复合微带线11输出端位置相同的短边；所述第四复合微带线22和第五复合微带线23均由两个通过微带节点连接的光滑L型微带线组成，第四复合微带线22上的微带节点位于第一复合微带线11靠近输出端的微带节点的投影位置，第五复合微带线23上的微带节点位于第二复合微带线12靠近开路端的微带节点的投影位置，其中第四复合微带线22的一个开路端与第二直线微带线25的开路端形成耦合，另一个开路端与第三复合微带线21的开路端形成耦合，所述第五复合微带线23的输出端位于与第一直线微带线13输出端位置相同的短边，开路端与第六复合微带线24的开路端形成耦合。所述上层微带线上的四个微带节点，与金属地板14上对应位置的四个圆形缝隙，以及下层微带线上对应位置的四个微带节点，组成四个贴片缝隙耦合器；所述金属地板14上蚀刻的四个直线型缝隙，其中一个和第一直线微带线13的开路端与第二复合微带线12的开路端的耦合位置对应，其余三个分别和第三复合微带线21的开路端与第四复合微带线22的开路端的耦合位置、第四复合微带线22的开路端与第二直线微带线25的开路端的耦合位置，以及第五复合微带线23的开路端与第六复合微带线24的开路端的耦合位置对应，组成四个缝隙耦合移相器。上述基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，所述L型微带线的两个臂垂直，且连接处为光滑圆弧形。上述基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，所述微带节点，采用圆形、椭圆形或四角为光滑圆弧的矩形微带线。上述基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，所述上层微带线上微带节点的中心，与金属地板14上对应位置的圆形缝隙的中心，以及下层微带线上对应位置的微带节点的中心，均位于通过该微带节点中心的法线上。上述基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，所述第二复合微带线12的开路端、第一直线微带线13的开路端、第三复合微带线21的开路端、第四复合微带线22的开路端、第五复合微带线23的开路端、第六复合微带线24的开路端和第二直线微带线25的开路端，以及四个直线型缝隙的两端均采用扇形结构。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1)本专利技术中上层微带线上的四个微带节点，与金属地板上对应位置的四个圆形缝隙，以及下层微带线上对应位置的四个微带节点，组成四个具有宽带耦合功分和宽带移相的功能的贴片缝隙耦合器；金属地板上蚀刻的四个直线型缝隙和对应耦合位置的微带开路端组成了四个具有宽带移相功能的缝隙耦合移相器；由于多层缝隙耦合结构中的缝隙容性有可以抵消等效电路中产生的感性，且多层缝隙耦合结构的多谐振模式特点可以产生多个移相谐振点，因此可以获得更宽的带宽，并在宽带内有稳定的相位差和幅度，从而实现宽带工作的特性。本专利技术中由多层缝隙耦合结构组成的四个贴片缝隙耦合移相器均具有宽带功分移相功能，四个缝隙耦合移相器均具有宽带移向功能。因此通过优化调节上述多层缝隙耦合结构的参数能够在较宽的带宽内获得稳定的二维和差相位。与现有技术相比，有效拓宽了比较网络的工作带宽，仿真结果表明，本专利技术能够实现在40％的相对带宽内具有稳定的二维和差相位。2)本专利技术由于采用了基于多层微带缝隙耦合结构，仅采用了低成本的介质板和印刷金属层结构，不需要额外的组件，且本专利技术采用光滑L型微带线组成的上层微带线和下层微带线沿交叉对角线排布的结构，具有结构紧凑、易于平面集成和利于大规模生产的优点，尤其适合集成在雷达系统中，安装调试极为方便。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术上层微带线的结构示意图；图3是本专利技术金属地板的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，其特征在于，包括形状为矩形且上下层叠的第一介质板(1)和第二介质板(2)，其中：/n所述第一介质板(1)，其上表面印制有沿一条对角线排布的上层微带线，所述上层微带线包括第一复合微带线(11)、第二复合微带线(12)和第一直线微带线(13)；所述第一复合微带线(11)和第二复合微带线(12)均由三个通过微带节点连接的光滑L型微带线组成，其中第一复合微带线(11)的输入端和输出端分别位于第一介质板(1)长边和短边的边缘；第二复合微带线(12)的输入端位于与第一复合微带线(11)输入端相对长边的边缘，开路端位于靠近第一复合微带线(11)输出端相对短边边缘；所述第一直线微带线(13)的开路端与第二复合微带线(12)的开路端形成耦合，输出端位于第一复合微带线(11)输出端相对短边的边缘；所述第一介质板(1)的下表面印制有金属地板(14)，该金属地板(14)位于第一复合微带线(11)和第二复合微带线(12)上微带节点的投影位置蚀刻有圆形缝隙，所述金属地板(14)上还蚀刻有四个直线型缝隙；/n所述第二介质板(2)，其下表面印制有沿与上层微带线所在对角线投影交叉的对角线排布的下层微带线，所述下层微带线包括第三复合微带线(21)、第四复合微带线(22)、第五复合微带线(23)、第六复合微带线(24)和第二直线微带线(25)；所述第三复合微带线(21)和第六复合微带线(24)均采用一个臂带有微带节点的光滑L型微带线结构，所述第三复合微带线(21)上的微带节点位于第二复合微带线(12)靠近输入端的微带节点的投影位置，第六复合微带线(24)上的微带节点位于第一复合微带线(11)靠近输入端的微带节点的投影位置，该两个复合微带线的输入端分别位于所在介质板长边的边缘位置；所述第二直线微带线(25)的输出端位于与第一复合微带线(11)输出端位置相同的短边；所述第四复合微带线(22)和第五复合微带线(23)均由两个通过微带节点连接的光滑L型微带线组成，第四复合微带线(22)上的微带节点位于第一复合微带线(11)靠近输出端的微带节点的投影位置，第五复合微带线(23)上的微带节点位于第二复合微带线(12)靠近开路端的微带节点的投影位置，其中第四复合微带线(22)的一个开路端与第二直线微带线(25)的开路端形成耦合，另一个开路端与第三复合微带线(21)的开路端形成耦合，所述第五复合微带线(23)的输出端位于与第一直线微带线(13)输出端位置相同的短边，开路端与第六复合微带线(24)的开路端形成耦合；/n所述上层微带线上的四个微带节点，与金属地板(14)上对应位置的四个圆形缝隙，以及下层微带线上对应位置的四个微带节点，组成四个贴片缝隙耦合器；所述金属地板(14)上蚀刻的四个直线型缝隙，其中一个和第一直线微带线(13)的开路端与第二复合微带线(12)的开路端的耦合位置对应，其余三个分别和第三复合微带线(21)的开路端与第四复合微带线(22)的开路端的耦合位置、第四复合微带线(22)的开路端与第二直线微带线(25)的开路端的耦合位置，以及第五复合微带线(23)的开路端与第六复合微带线(24)的开路端的耦合位置对应，组成四个缝隙耦合移相器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多层微带缝隙耦合结构的宽带二维和差相位比较网络，其特征在于，包括形状为矩形且上下层叠的第一介质板(1)和第二介质板(2)，其中：
所述第一介质板(1)，其上表面印制有沿一条对角线排布的上层微带线，所述上层微带线包括第一复合微带线(11)、第二复合微带线(12)和第一直线微带线(13)；所述第一复合微带线(11)和第二复合微带线(12)均由三个通过微带节点连接的光滑L型微带线组成，其中第一复合微带线(11)的输入端和输出端分别位于第一介质板(1)长边和短边的边缘；第二复合微带线(12)的输入端位于与第一复合微带线(11)输入端相对长边的边缘，开路端位于靠近第一复合微带线(11)输出端相对短边边缘；所述第一直线微带线(13)的开路端与第二复合微带线(12)的开路端形成耦合，输出端位于第一复合微带线(11)输出端相对短边的边缘；所述第一介质板(1)的下表面印制有金属地板(14)，该金属地板(14)位于第一复合微带线(11)和第二复合微带线(12)上微带节点的投影位置蚀刻有圆形缝隙，所述金属地板(14)上还蚀刻有四个直线型缝隙；
所述第二介质板(2)，其下表面印制有沿与上层微带线所在对角线投影交叉的对角线排布的下层微带线，所述下层微带线包括第三复合微带线(21)、第四复合微带线(22)、第五复合微带线(23)、第六复合微带线(24)和第二直线微带线(25)；所述第三复合微带线(21)和第六复合微带线(24)均采用一个臂带有微带节点的光滑L型微带线结构，所述第三复合微带线(21)上的微带节点位于第二复合微带线(12)靠近输入端的微带节点的投影位置，第六复合微带线(24)上的微带节点位于第一复合微带线(11)靠近输入端的微带节点的投影位置，该两个复合微带线的输入端分别位于所在介质板长边的边缘位置；所述第二直线微带线(25)的输出端位于与第一复合微带线(11)输出端位置相同的短边；所述第四复合微带线(22)和第五复合微带线(23)均由两个通过微带节点连接的光滑L型微带线组成，第四复合微带线(22)上的微带节点位于第一复合微带线(11)靠近输出端的微带节点的投影位置，第五复合微带线(23)上的微带节点位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立，张依轩，李睿洋，翁子彬，焦永昌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61