基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器制造技术

本发明专利技术属于移相器技术领域，具体地说，是一种基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，包括输入端口、输出端口、输入匹配微带线单元、输出匹配微带线单元、输入匹配短路枝节线、输出匹配短路枝节线、输入T形节、输出T形节、单刀双掷开关、三块独立金属通孔接地金属条带设定为第一到第三接地金属条带、四对平行耦合传输线设定为第一到第四平行耦合传输线、一对几字形带连接线设定为第一几字形带连接线和第二几字形带连接线、一块介质基片、一块金属地平面，本发明专利技术由于开关数量减半，可以有效降低开关引起的插入损耗；在0

【技术实现步骤摘要】
基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器


[0001]本专利技术属于移相器
，具体地说，是一种基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器。

技术介绍

[0002]移相器是一种对电磁波信号的相位进行调控的电子元件，在鉴相器、波束成形网络、功率分配器、功放线性化和相控阵天线中有大量应用。对移相器的关键性能评估指标主要包括插入损耗、切换速度、工作频率和相对工作带宽等参数。
[0003]在数控移相器的体系架构中，比特单元的移相是通过利用一对单刀双掷开关在两个具有不同导波行程的传输组件间进行切换而实现的。两个传输组件间的波程差即为对应的移相量。在微波频段，单刀双掷开关多采用固态集成电路实现。由于物理材料的限制，开关自身在微波频段引入的损耗是不可忽略的。由于经典架构中每个移相单元中均包含两个独立开关，由此累计引入的开关插入损耗非常可观。在所有的移相单元中，180
°
单元的移相范围最大，内嵌分布式结构的电磁波行程最长，带来的传输线插入损耗也最高。此外，由于信号在0
°
和180
°
两种相位状态下传输的路径长度差异较大，还会引起移相器损耗在不同相位状态下的不平衡，将对后级电路的工作带来不利影响。综上所述，如何设计制作具有低损耗的、具有幅度平衡的宽带移相器，是微波射频领域中一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决传统切换式移相器带宽窄、插入损耗大和状态损耗不平衡的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术披露了一种基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，具体技术方案如下：一种基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，包括输入端口、输出端口、输入匹配微带线单元、输出匹配微带线单元、输入匹配短路枝节线、输出匹配短路枝节线、输入T形节、输出T形节、单刀双掷开关、三块独立金属通孔接地金属条带设定为第一到第三接地金属条带、四对平行耦合传输线设定为第一到第四平行耦合传输线、一对几字形带连接线设定为第一几字形带连接线和第二几字形带连接线、一块介质基片、一块金属地平面。
[0006]在上述技术方案中，输入匹配微带线单元和输入匹配短路枝节线通过输入T形节实现电气连接；输入匹配短路枝节线通过金属接地孔与金属地板实现电气连接；所述输出匹配微带线单元和输出匹配短路枝节线通过输出T形节实现电气连接；输出匹配短路枝节线通过金属接地孔与金属地板实现电气连接；四对平行耦合传输线设定为第一到第四平行耦合传输线的物理结构完全相同且对称分成两组，第一平行耦合传输线与第二平行耦合传输线为一组，第三平行耦合传输线与第四平行耦合传输线为一组为另一组，两组平行耦合传输线之间利用第二接地条带实现空间隔离；第一平行耦合传输线与第二平行耦合传输线
之间利用第一接地条带实现空间隔离；第三平行耦合传输线与第四平行耦合传输线之间利用第三接地条带实现空间隔离；第一到第三接地金属条带上具有多个金属化通孔与金属地板实现电气连接，其中，金属化通孔可以是空心的、也可以是实心的，为满足充分接地的要求，金属化通孔的数量越多越好；每组平行耦合传输线组和之间没有耦合或耦合小到可以忽略。
[0007]本专利技术的进一步改进，四对平行耦合传输线可以是均匀阻抗的直线型分布，也可采用曲线的小型化分布，上述四对平行耦合线具有相同的奇偶模特性阻抗和相同的电长度；第一平行耦合传输线的四个连接点分别顺时针与输入T形节、几字形微带连接线、平行耦合传输线和接地通孔依次相连接；第二平行耦合传输线的前三个连接点分别顺时针与接地通孔、平行耦合传输线和几字形微带连接线依次相连接，最后一个连接点开路；第三平行耦合传输线的四个连接点分别顺时针与几字形微带连接线、开关第二分支节点、接地通孔和平行耦合传输线依次相连接；第四平行耦合传输线的四个连接点分别顺时针与平行耦合传输线、接地通孔、开关第一分支节点和几字形微带连接线依次相连接。
[0008]本专利技术的进一步改进，单刀双掷开关的主连接点与输出T形节相连接，开关第一分支节点与第四平行耦合传输线相连接，开关第二分支节点与第三平行耦合传输线相连接。
[0009]本专利技术的进一步改进，单刀双掷开关可以为MEMS、机械式、PIN管或FET管。
[0010]本专利技术的进一步改进，输入匹配短路枝节线和输出匹配短路枝节线可以设计成为具有相同电长度的、末端具有短路通孔的多条传输线的并联以降低阻抗。
[0011]本专利技术通过类似的拓扑结构映射，适用于带状线和同轴线等TEM传输线系统。
[0012]通过合理设置各个微带传输线元件的阻抗值，本专利技术能得到一种低损耗单开关宽带微波180度移相器，其两种相位状态通过切换单刀双掷开关的连接状态进行控制，两种相位状态的传输幅度函数完全相同，相位严格相差180
°
。
[0013]本专利技术采用以上技术方案与传统滤波器相比，具有以下技术效果：由于开关数量减半，可以有效降低开关引起的插入损耗；在0
°
和180
°
工作状态下拥有完全相同的传输函数和端口反射系数，无需后续电路的幅度处理；具有超宽带工作的特性。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的结构示意图。
[0015]图2为仿真得到的实施实例1中移相器状态1时的宽带传输系数和反射系数图。
[0016]图3为仿真得到的实施实例1中移相器状态2时的宽带传输系数和反射系数图。
[0017]图4为仿真得到的实施实例1中移相器状态1和状态2的传输相位图，其中实线为状态1时的传输相位；虚线为状态2时的传输相位。
[0018]图中，1
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输入端口，2
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输出端口，3
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输入匹配微带线单元，4
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输出匹配微带线单元，5a
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输入匹配短路枝节线，5b
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输入匹配短路枝节线短路过孔，6a
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输出匹配短路枝节线，6b
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输入匹配短路枝节线短路过孔，7
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输入T形节，8
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输出T形节，9a
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单刀双掷开关主连接点，9b
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单刀双掷开关第一分支节点，9c
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单刀双掷开关第二分支节点，9d
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单刀双掷开关，10a
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第一独立金属通孔接地金属条带，10b
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第二独立金属通孔接地金属条带，10c
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第三独立金属通孔接地金属条带，11a
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第一平行耦合传输线，11b
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第一平行耦合传输线末端短路过孔，12a
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第二平行耦合传输线，12b
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第二平行耦合传输线末端短路过孔，13a
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第三平行耦合传
输线，13b
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第三平行耦合传输线末端短路过孔，14a
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第四平行耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，其特征在于，在一块介质基片之上设置有输入端口、输出端口、输入匹配微带线单元、输出匹配微带线单元、输入匹配短路枝节线、输出匹配短路枝节线、输入T形节、输出T形节、单刀双掷开关、三块独立金属通孔接地金属条带、四对平行耦合传输线、一对几字形带连接线和一块金属地平面。2.根据权利要求1所述的基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，其特征在于，所述输入匹配微带线单元和输入匹配短路枝节线通过输入T形节实现电气连接；所述输入匹配短路枝节线通过金属接地孔与金属地板实现电气连接；所述输出匹配微带线单元和输出匹配短路枝节线通过输出T形节实现电气连接；输出匹配短路枝节线通过金属接地孔与金属地板实现电气连接。3.根据权利要求2所述的基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，其特征在于，所述四对平行耦合传输线的物理结构完全相同且对称设定为第一到第四平行耦合传输线，所述四对平行耦合传输线分成两组，其中第一平行耦合传输线与第二平行耦合传输线为一组，第三平行耦合传输线与第四平行耦合传输线为另一组，两组之间利用接地条带实现空间隔离；每组两个平行耦合传输线之间利用接地条带实现空间隔离。4.根据权利要求3所述的基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，其特征在于，所述接地金属条带上具有多个金属化通孔与金属地板实现电气连接。5.根据权利要求4所述的基于微带线结构的低损耗单开关宽带微波180度移相器，其特征在于，所述第一平行耦合传输线的四个连接点分别顺时针与输入T形节...

【专利技术属性】
技术研发人员：高敏杰，黄晓东，程崇虎，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：