[發明專利]高性能可調雙頻移相器及其雙頻通帶調整方法

有效

• 申請號: 201310437345.9
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103474724A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 趙世巍;汪霆雷;蔣開創
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張妍;張靜潔

技術領域

本發明涉及微波電路設計領域，具體涉及一種高性能可調雙頻移相器及其雙頻通帶調整方法。?

背景技術

移相器是相控陣（T/R）系統中的一個關鍵器件，移相器的性能體現了整個（T/R）組件的性能。對于改善和提高移相器的性能有一些常用的方法，例如：采用全通濾波網絡或者矢量附加等方法，但是這些方法都缺乏可調性。?

目前，在可調移相器的研究方面，國內外也開展了一些研究。2011年，Carsten?Fritzsch?等人用微機電系統（Micro-Electro-Mechanical?systems,?MEMS）技術實現移相器的可調功能，同時，2011年，丁揚和吳柯用可調二極管加載基片集成波導（Substrate?Intergrated?Waveguide,?SIW）技術來嘗試實現移相器的可調性能,但是這些方法增加了電路的復雜性和設計難度。隨著左右手材料的發展，2011年，Nobumi?Michishita?采用復合左右手材料在移相器中實現可調移相器，然而，該方法增加了移相器的物理尺寸，并使插入和回波損耗增大，移相精度惡化。?

隨著現代通訊的飛速發展，多頻帶、多載波的通訊系統被要求，可調頻帶移相器將被大量需求。但是目前在雙頻帶移相器的研究較少，開展雙頻帶移相器的研究就顯得非常重要。?

缺陷地（Defected?Ground?Structure，DGS）結構具有減小電路體積、抑制雜散和雙頻帶等特點，該結構被廣泛應用在濾波器、功分器、耦合器和放大器等微波器件中。應用DGS技術實現可調雙頻移相器將具有廣闊的實用性。?

發明內容

本發明提供一種高性能可調雙頻移相器及其雙頻通帶調整方法，具有通帶可調功能，容易加工，并且還能使插入和回撥損耗，以及相位精度得到改善。?

為實現上述目的，本發明提供一種高性能可調雙頻移相器，其特點是，該移相器包含上下層疊設置的上層和底層；上述上層包含：?

耦合設置的微帶傳輸線，分別為比較傳輸線和參考傳輸線，微波信號由比較傳輸線轉換至參考傳輸線或由參考傳輸線轉換至比較傳輸線實現移相，該比較傳輸線和參考傳輸線與之間的電長度之差為相移量；

開路短截線和短路短截線，在比較傳輸線和參考傳輸線的兩邊分別設有一對長度相同的開路短截線和短路短截線，該開路短截線和短路短截線用于擴展比較傳輸線和參考傳輸線之間相移的頻帶范圍；

上述底層設有矩形環缺陷地，其與上層的開路短截線和短路短截線耦合設置，實現比較傳輸線和參考傳輸線之間雙頻移相；改變開路短截線和短路短截線與矩形環缺陷地的長、寬尺寸，實現雙頻通帶可調；

上述移相器的輸入端和輸出端設有匹配阻抗。

上述比較傳輸線和參考傳輸線之間的相移量如式（1）：?

?????（1）

其中，???是參考微帶線在頻率為f0時的電長度；???為短截線在頻率為f0時的電長度；???為短截線的阻抗；???為參考傳輸線阻抗。

上述微帶傳輸線長度為λ/2，開路短截線和短路短截線長度為λ/8。?

上述移相器的工作頻段在2至4吉赫茲；開路短截線和短路短截線的長度范圍為1至14毫米，寬度為2至6毫米。?

上述移相器設有若干個矩形環缺陷地，各個矩形環缺陷地分別與各個微帶傳輸線旁的開路短截線和短路短截線對應設置。?

上述矩形環缺陷地的阻帶的中心頻率fx與單元間距d的關系如式（2）：?

??????????????????????（2）

其中c為光速，???為介質的相對介電常數。

上述移相器設有介質基板，所述上層和底層分別設置于該介質基板的兩面，該介質基板的相對介電常數???2～5，損耗角正切???不大于10^-3。?

上述介質基板的厚度h取0.254毫米。?

一種上述高性能可調雙頻移相器的雙頻通帶調整方法，開路短截線和短路短截線的長度為l，寬度為w；矩形環缺陷地的長度為a，寬度為b，間縫為c，兩個矩形環缺陷地之間的間距為d；其特點是，該方法包含：?

開路短截線和短路短截線長度變化可改變截止頻率，短截線的長度l和寬度w越大，截止頻率越小；反之長度l和寬度w越小，截止頻率越大；

矩形環缺陷地長寬尺寸的調整可調節移相器的阻帶特性；矩形環缺陷地的長度a越大，其阻帶向低頻段移動，同時頻譜逐漸變寬和陡峭；矩形環缺陷地的寬度b越大，其阻帶向高頻段移動，同時頻譜逐漸變寬和陡峭。