一种输出端口间相位可调且平坦的宽带4制造技术

本发明专利技术公开了一种输出端口间相位可调且平坦的宽带4

【技术实现步骤摘要】
一种输出端口间相位可调且平坦的宽带4
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4Nolen矩阵


[0001]本专利技术涉及微波天线领域，尤其涉及一种输出端口间相位可调且平坦的宽带Nolen矩阵。

技术介绍

[0002]波束形成网络是多波束天线阵的重要组成部分。波束形成网络最主要的功能就是，可以在天线上提供不同的功率和相位分布，从而可以实现对波束的方向性的控制以及形成多波束天线。在波束形成网络中较为常用的是Butler矩阵。Butler矩阵具有方便、简单、损耗低等优点，在波束形成网络中得到了广泛的使用。但Butler矩阵只能实现2的整数次方数量的输入输出端口，且随着端口数量的增加，Butler矩阵的复杂程度也会大大增加，因此常见的Butler矩阵只有4
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4和8
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8两种。为了简化Butler矩阵的结构，后又提出了Blass矩阵和Nolen矩阵，可以实现任意数量的输入输出端口。Blass矩阵主要由耦合器、移相器、负载端组成，与Butler矩阵具有相同的输入输出端口。由于终端负载的存在，会使一部分能量流入负载中，导致Blass矩阵的总效率低于Butler矩阵。在Blass矩阵的基础上又提出了Nolen矩阵，Nolen矩阵在结构上相较于Butler矩阵减少了交叉结的使用，使整个电路构成更为简单，相较于Blass矩阵不仅缩小了整个结构的尺寸，同时也减少了能量的损失。
[0003]传统的Butler矩阵和Nolen矩阵只能实现几个固定的输出相位差，导致天线阵只能有几个固定的波束，为了实现连续的波束扫描，就需要网络能够实现连续可调的输出相位差。目前提出的能够实现可调相位的波束形成网络很少，且基本都是基于Butler矩阵实现的，不具有较大的工作带宽，可调相位的范围有限，不能实现360
°
的相位覆盖，同时也不具备Nolen矩阵尺寸小、结构灵活的优点。
[0004]目前已经提出了具有宽频带特性的固定相位的Nolen矩阵，但针对宽频带可调相位的Nolen矩阵研究较少，故提出一种输出端口间相位可调且平坦的宽带4
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4Nolen矩阵。

技术实现思路

[0005]根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种输出端口间相位可调且平坦的宽带4
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4Nolen矩阵，包括：第一开短路线加载移相线、第二开短路线加载移相线、第三开短路线加载移相线、第四开短路线加载移相线、第五开短路线加载移相线、第六开短路线加载移相线、第七开短路线加载移相线、第八开短路线加载移相线、第一三分支定向耦合器、第二三分支定向耦合器、第三三分支定向耦合器、第四三分支定向耦合器、第一四分支定向耦合器、第二四分支定向耦合器、第一连接线、第二连接线、第三连接线、第一可调移相器、第二可调移相器、第三可调移相器、第四可调移相器、第五可调移相器、第六可调移相器、输入端口和输出端口；
[0006]所述第一开短路线加载移相线包括第一开路线、第一短路线、第二开路线、第二短路线和第一蜿蜒传输线；所述第二开短路线加载移相线与第一开短路线加载移相线结构相
同；所述第三开短路线加载移相线与第一开短路线加载移相线结构相同；所述第四开短路线加载移相线包括第三开路线、第三短路线、第四开路线、第四短路线和第二蜿蜒传输线；所述第五开短路线加载移相线与第四开短路线加载移相线结构相同；所述第六开短路线加载移相线包括第五开路线、第五短路线、第六开路线、第六短路线和第三蜿蜒传输线；所述第七开短路线加载移相线包括第七开路线、第七短路线、第八开路线、第八短路线和第四蜿蜒传输线；所述第八开短路线加载移相线包括第九开路线、第九短路线、第十开路线、第十短路线和第五蜿蜒传输线；
[0007]所述第一三分支定向耦合器包括第一低阻抗水平微带线、第二低阻抗水平微带线、第一高阻抗垂直微带线、第二高阻抗垂直微带线和第一低阻抗垂直微带线；所述第二三分支定向耦合器和第一三分支定向耦合器的结构相同；所述第三三分支定向耦合器包括第三低阻抗水平微带线、第四低阻抗水平微带线、第三高阻抗垂直微带线、第四高阻抗垂直微带线和第二低阻抗垂直微带线；所述第四三分支定向耦合器和第三三分支定向耦合器的结构相同；
[0008]所述第一四分支定向耦合器包括第一低阻抗水平微带线、第二低阻抗水平微带线、第一高阻抗垂直微带线、第二高阻抗垂直微带线、第三高阻抗垂直微带线、第四高阻抗垂直微带线；所述第二四分支定向耦合器和第一四分支定向耦合器的结构相同；
[0009]所述第一连接线包括第一垂直50欧姆传输线、第二垂直50欧姆传输线、第一水平50欧姆传输线和第二水平50欧姆传输线；所述第二连接线包括第一垂直50欧姆传输线、第二垂直50欧姆传输线、第一水平50欧姆传输线、第二水平50欧姆传输线；第三连接线是一段水平50欧姆传输线；
[0010]所述第一可调移相器包括第一平行耦合线、第一地板槽、第二地板槽、第三地板槽、第四地板槽、第五地板槽、第一变容二极管、第二变容二极管、第一短路针、第二短路针、第三短路针、第四短路针、第五短路针、第六短路针、第一焊接盘、第二焊接盘、第三焊接盘、第四焊接盘、第一隔直电容、第二隔直电容、第一偏置电阻、第二偏置电阻、第一直流电源、第二直流电源；第二可调移相器、第三可调移相器、第四可调移相器、第五可调移相器、第六可调移相器均与第一可调移相器结构相同；
[0011]所述输入端口包括第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口和第四输入端口；所述输出端口包括第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口；
[0012]所述第一输入端口与第一四分支定向耦合器的左上端连接；所述第一四分支定向耦合器的右上端与第一开短路线加载移相线的左端连接；所述第一开短路线加载移相线的右端与第二开短路线加载移相线的左端连接；所述第二开短路线加载移相线的右端与第三开短路线加载移相线的左端连接；所述第三开短路线加载移相线的右端与第一输出端口连接；
[0013]所述第二输入端口与第二三分支定向耦合器的左上端连接；所述第二三分支定向耦合器的右上端与第一连接线的左端连接；所述第一移相线的右端与第一四分支定向耦合器的左下端连接；所述第一三分支定向耦合器的右下端与第一可调移相器的上端连接；所述第一可调移相器的下端与第一三分支定向耦合器的左上端连接；所述第一三分支定向耦合器的右上端与第四开短路线加载移相线的左端连接；所述第四开短路线加载移相线的右端与第五开短路线加载移相线的左端连接；所述第五开短路线加载移相线的右端与第二输
出端口连接；
[0014]所述第三输入端口与第四三分支定向耦合器的左上端相连接；所述第四三分支定向耦合器的右上端与第二三分支定向耦合器的左下端连接；所述第二三分支定向耦合器的右下端与第四可调移相器的上端连接；所述第四可调移相器的下端与第七开短路线加载移相线的左端连接；所述第七开短路线加载移相线的右端与第二四分支定向耦合器的左上端连接；所述第二四分支定向耦合器的右上端与第一三分支定向耦合器的左下端连接；所述第一三分支定向耦合器的右下端口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输出端口间相位可调且平坦的宽带4
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4Nolen矩阵，其特征在于：包括：第一开短路线加载移相线(01)、第二开短路线加载移相线(02)、第三开短路线加载移相线(03)、第四开短路线加载移相线(04)、第五开短路线加载移相线(05)、第六开短路线加载移相线(06)、第七开短路线加载移相线(07)、第八开短路线加载移相线(08)、第一三分支定向耦合器(09)、第二三分支定向耦合器(10)、第三三分支定向耦合器(11)、第四三分支定向耦合器(12)、第一四分支定向耦合器(13)、第二四分支定向耦合器(14)、第一连接线(15)、第二连接线(16)、第三连接线(17)、第一可调移相器(18)、第二可调移相器(19)、第三可调移相器(20)、第四可调移相器(21)、第五可调移相器(22)、第六可调移相器(23)、输入端口(24)和输出端口(25)；所述第一开短路线加载移相线(01)包括第一开路线(0101)、第一短路线(0102)、第二开路线(0103)、第二短路线(0104)和第一蜿蜒传输线(0105)；所述第二开短路线加载移相线(02)与第一开短路线加载移相线(01)结构相同；所述第三开短路线加载移相线(03)与第一开短路线加载移相线(01)结构相同；所述第四开短路线加载移相线(04)包括第三开路线(0401)、第三短路线(0402)、第四开路线(0403)、第四短路线(0404)和第二蜿蜒传输线(0405)；所述第五开短路线加载移相线(05)与第四开短路线加载移相线(04)结构相同；所述第六开短路线加载移相线(06)包括第五开路线(0601)、第五短路线(0602)、第六开路线(0603)、第六短路线(0604)和第三蜿蜒传输线(0605)；所述第七开短路线加载移相线(07)包括第七开路线(0701)、第七短路线(0702)、第八开路线(0703)、第八短路线(0704)和第四蜿蜒传输线(075)；所述第八开短路线加载移相线(08)包括第九开路线(0801)、第九短路线(0802)、第十开路线(0803)、第十短路线(0804)和第五蜿蜒传输线(0805)；所述第一三分支定向耦合器(09)包括第一低阻抗水平微带线(0901)、第二低阻抗水平微带线(0902)、第一高阻抗垂直微带线(0903)、第二高阻抗垂直微带线(0904)和第一低阻抗垂直微带线(0905)；所述第二三分支定向耦合器(10)和第一三分支定向耦合器(09)的结构相同；所述第三三分支定向耦合器(11)包括第三低阻抗水平微带线(1101)、第四低阻抗水平微带线(1102)、第三高阻抗垂直微带线(1103)、第四高阻抗垂直微带线(1104)和第二低阻抗垂直微带线(1105)；所述第四三分支定向耦合器(12)和第三三分支定向耦合器(11)的结构相同；所述第一四分支定向耦合器(13)包括第一低阻抗水平微带线(1301)、第二低阻抗水平微带线(1302)、第一高阻抗垂直微带线(1303)、第二高阻抗垂直微带线(1304)、第三高阻抗垂直微带线(1305)、第四高阻抗垂直微带线(1306)；所述第二四分支定向耦合器(14)和第一四分支定向耦合器(13)的结构相同；所述第一连接线(15)包括第一垂直50欧姆传输线(1501)、第二垂直50欧姆传输线(1502)、第一水平50欧姆传输线(1503)和第二水平50欧姆传输线(1504)；所述第二连接线(16)包括第一垂直50欧姆传输线(1601)、第二垂直50欧姆传输线(1602)、第一水平50欧姆传输线(1603)、第二水平50欧姆传输线(1604)；第三连接线(17)是一段水平50欧姆传输线；所述第一可调移相器(18)包括第一平行耦合线(1801)、第一地板槽(1802)、第二地板槽(1803)、第三地板槽(1804)、第四地板槽(1805)、第五地板槽(1806)、第一变容二极管(1807)、第二变容二极管(1808)、第一短路针(1809)、第二短路针(1810)、第三短路针(1811)、第四短路针(1812)、第五短路针(1813)、第六短路针(1814)、第一焊接盘(1815)、第
二焊接盘(1816)、第三焊接盘(1817)、第四焊接盘(1818)、第一隔直电容(1819)、第二隔直电容(1820)、第一偏置电阻(1821)、第二偏置电阻(1822)、第一直流电源(1823)、第二直流电源(1824)；第二可调移相器(19)、第三可调移相器(20)、第四可调移相器(21)、第五可调移相器(22)、第六可调移相器(23)均与第一可调移相器(18)结构相同；所述输入端口(24)包括第一输入端口(2401)、第二输入端口(2402)、第三输入端口(2403)和第四输入端口(2404)；所述输出端口(25)包括第一输出端口(2501)、第二输出端口(2502)、第三输出端口(2503)和第四输出端口(2504)；所述第一输入端口(2401)与第一四分支定向耦合器(13)的左上端连接；所述第一四分支定向耦合器(13)的右上端与第一开短路线加载移相线(01)的左端连接；所述第一开短路线加载移相线(01)的右端与第二开短路线加载移相线(02)的左端连接；所述第二开短路线加载移相线(02)的右端与第三开短路线加载移相线(03)的左端连接；所述第三开短路线加载移相线(03)的右端与第一输出端口(2501)连接；所述第二输入端口(2402)与第二三分支定向耦合器(10)的左上端连接；所述第二三分支定向耦合器(10)的右上端与第一连接线(15)的左端连接；所述第一移相线(15)的右端与第一四分支定向耦合器(13)的左下端连接；所述第一三分支定向耦合器(13)的右下端与第一可调移相器(18)的上端连接；所述第一可调移相器(18)的下端与第一三分支定向耦合器(09)的左上端连接；所述第一三分支定向耦合器(09)的右上端与第四开短路线加载移相线(04)的左端连接；所述第四开短路线加载移相线(04)的右端与第五开短路线加载移相线(05)的左端连接；所述第五开短路线加载移相线(05)的右端与第二输出端口(2502)连接；所述第三输入端口(2403)与第四三分支定向耦合器(12)的左上端相连接；所述第四三分支定向耦合器(4)的右上端与第二三分支定向耦合器(10)的左下端连接；所述第二三分支定向耦合器(10)的右下端与第四可调移相器(21)的上端连接；所述第四可调移相器(21)的下端与第七开短路线加载移相线(07)的左端连接；所述第七开短路线加载移相线(07)的右端与第二四分支定向耦合器(14)的左上端连接；所述第二四分支定向耦合器(14)的右上端与第一三分支定向耦合器(09)的左下端连接；所述第一三分支定向耦合器(09)的右下端口与第二可调移相器(19)的上端连接；所述第二可调移相器(19)的下端与第三三分支定向耦合器(11)的左上端连接；所述第三三分支定向耦合器(11)的右上端与第六开短路线加载移相线(06)的左端连接；所述第六开短路线加载移相线(07)的右端与第三输出端(2503)连接；所述第四输入端口(2404)与第四三分支定向耦合器(12)的左下端相连接；所述第四三分支定向耦合器(4)的右下端与第五可调移相器(22)上端连接；所述第五可调移相器(22)下端与第八开短路线加载移相线(08)的左端连接；所述第八开短路线加载移相线(08)的右端与第二四分支定向耦合器(14)的左下端连接；所述第二四分支定向耦合器(14)的右下端与第六可调移相器(23)的上端连接；所述第六可调移相器(23)的下端与第二连接线(16)的左端连接；所述第二连接线(16)的右端与第三三分支定向耦合器(11)的左下端连接；所述第三三分支定向耦合器(11)的右下端与第三可调移相器(20)的上端连接；所述第三可调移相器(20)的下端与第三连接线(17)的左端连接；所述第三连接线(17)的右端与第四输出端口(2504)连接。2.根据权利要求1所述的输出端口间相位可调且平坦的宽带4
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4Nolen矩阵，其特征在
于：通过采用第一三分支定向耦合器(09)、第二三分支定向耦合器(10)、第三三分支定向耦合器(11)、第四三分支定向耦合器(12)、第一四分支定向耦合器(13)、第二四分支定向耦合器(14)获得宽带等幅输出；通过同时调节第一可调移相器(18)、第二可调移相器(19)、第三可调移相器(20)、第四可调移相器(21)、第五可调移相器(22)、第六可调移相器(23)中变容二极管的偏置电压、结合不同输入端口的切换、获得输出端口间相位差在0
°
～360
°
范围内可调节；通过采用第一开短路线加载移相线(01)、第二开短路线加载移相线(02)、第三开短路线加载移相线(03)、第四开短路线加载移相线(04)、第五开短路线加载移相线(05)、第六开短路线加载移相线(06)、第七开短路线加载移相线(07)、第八开短路线加载移相线(08)在输出端口间相位差变化时保持带内平坦的相位。3.根据权利要求1所述的输出端口间相位可调且平坦的宽带4
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4Nolen矩阵，其特征在于：所述第一三分支定向耦合器(09)和第二三分支定向耦合器(10)的耦合度为1.76dB；第三三分支定向耦合器(11)和第四三分支定向耦合器(12)的耦合度为3dB；第一四分支定向耦合器(13)和第二四分支定向耦合器(14)的耦合度为1.25dB。4.根据权利要求1所述的输出端口间相位可调且平坦的宽带4
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏梅，于达，王鑫硕，陈书圯，任俊豪，王钟葆，房少军，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：