[發(fā)明專利]一種小型化Ka頻段單通道調(diào)制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611033697.8
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN106788669A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉紅杰;劉德喜;劉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京遙測技術(shù)研究所;航天長征火箭技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H01P5/16;H01P5/107
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種小型化Ka頻段單通道調(diào)制器，其特征在于：包括第一波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊、第二波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊、Ka頻段0/π調(diào)制器、Ka頻段微帶合路器和鋁制殼體，所述第一波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊、第二波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊、Ka頻段0/π調(diào)制器和Ka頻段微帶合路器封裝在鋁制殼體中；

第一波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊：將天線傳來的Ka頻段差信號由矩形波導(dǎo)的TE₁₀模轉(zhuǎn)換為微帶線的準(zhǔn)TEM模，并輸出給Ka頻段0/π調(diào)制器；

第二波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊：將天線傳來的Ka頻段和信號由矩形波導(dǎo)的TE₁₀模轉(zhuǎn)換為微帶線的準(zhǔn)TEM模，輸出給Ka頻段微帶合路器；

Ka頻段0/π調(diào)制器：將Ka頻段差信號在兩段電長度相差180°的微帶線上交替?zhèn)鬏敚瑢崿F(xiàn)差信號的相位調(diào)制，并將調(diào)制后的Ka頻段差信號輸出給Ka頻段微帶合路器；

Ka頻段微帶合路器：完成Ka頻段和、差兩路信號的合并，實現(xiàn)Ka頻段和、差信號的單通道傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化Ka頻段單通道調(diào)制器，其特征在于：所述Ka頻段0/π調(diào)制器包括0°微帶傳輸線、180°微帶傳輸線、單刀雙擲開關(guān)芯片S1、單刀雙擲開關(guān)芯片S2、電容C1、電容C6、第一偏置電路、第二偏置電路、第一調(diào)制控制電路以及第二調(diào)制控制電路；

單刀雙擲開關(guān)芯片S1的動端通過電容C1與第一波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊輸出的Ka頻段差信號連接，單刀雙擲開關(guān)芯片S1的一個不動端通過0°微帶傳輸線與單刀雙擲開關(guān)芯片S2的一個不動端連接，單刀雙擲開關(guān)芯片S1的另一個不動端通過180°微帶傳輸線與單刀雙擲開關(guān)芯片S2的另一個不動端連接；單刀雙擲開關(guān)芯片S2的動端與電容C6的一端連接，電容C6的另一端用于輸出相位調(diào)整后的Ka頻段差信號；

單刀雙擲開關(guān)芯片S1的動端連接有第一偏置電路，單刀雙擲開關(guān)芯片S2的動端連接有第二偏置電路，180°微帶傳輸線通過第一調(diào)制控制電路與外部電源Vcc連接，0°微帶傳輸線通過第二調(diào)制控制電路與外部電源Vee連接，Vcc和Vee為等幅反向的方波信號；

所述第一偏置電路包括電阻R1、電容C2和電感L1，電感L1的一端與單刀雙擲開關(guān)芯片S1的動端連接，電感L1的另一端同時與電阻R1的一端以及電容C2的一端連接，電阻R1的另一端以及電容C2的另一端均接地；

第二偏置電路包括電阻R4、電容C5以及電感L4，電感L4的一端與單刀雙擲開關(guān)芯片S2的動端連接，電感L4的另一端同時與電阻R4的一端以及電容C5的一端連接，電阻R4的另一端以及電容C5的另一端均接地；

第一調(diào)制控制電路包括電阻R3、電容C4以及電感L3，電感L3的一端與180°微帶傳輸線連接，電感L3的另一端同時與電容C4的一端以及電阻R3的一端連接，電容C4的另一端接地，電阻R3的另一端連接外部電源Vcc；

第二調(diào)制控制電路包括電容C3、電阻R2以及電感L2，電感L2的一端與0°微帶傳輸線連接，電感L2的另一端同時與電容C3的一端以及電阻R2的一端連接，電容C3的另一端接地，電阻R2的另一端連接外部電源Vee。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化Ka頻段單通道調(diào)制器，其特征在于：所述第一波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊和第二波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)相同，均包括金屬殼體(1)、金屬圓柱體(2)、玻珠(3)以及微帶線(4)；金屬殼體(1)內(nèi)部形成波導(dǎo)腔體，頂部開有通孔，玻珠(3)由銅針、套在銅針外圍的玻璃介質(zhì)以及套在玻璃介質(zhì)外圍的導(dǎo)體組成，所述銅針、玻璃介質(zhì)以及導(dǎo)體同軸，玻璃介質(zhì)和導(dǎo)體的高度與金屬殼體(1)的頂部通孔深度相同；

玻珠(3)銅針一端焊接有一個金屬圓柱體(2)，玻珠(3)穿過金屬殼體(1)頂部通孔，所述金屬圓柱體(2)插入波導(dǎo)腔體寬邊中心位置，玻璃介質(zhì)和導(dǎo)體位于金屬殼體(1)中，且玻珠(3)的導(dǎo)體和金屬殼體(1)焊接連接；微帶線(4)位于金屬殼體(1)外壁上，玻珠(3)銅針另一端穿過微帶線(4)，且與微帶線(4)焊接連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化Ka頻段單通道調(diào)制器，其特征在于：所述Ka頻段微帶合路器中分支線的長度L＝λ_g/4，λ_g為與Ka頻段和信號或差信號頻率相對應(yīng)的導(dǎo)波波長；分支線寬度W的計算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}W=\frac{2h}{\mathrm{\π}}\left\{B-1-\ln \left(2B-1\right)+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r-1}{2{\mathrm{\ϵ}}_r}\[\ln \left(B-1\right)+0.39-\frac{0.61}{{\mathrm{\ϵ}}_r}\]\right\}\\ B=\frac{Z_f\mathrm{\π}}{2Z_1\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\\ Z_f=\sqrt{{\mathrm{\μ}}_0/{\mathrm{\ϵ}}_0}=376.8\mathrm{\Ω}\end{array}\right.$

其中h為分支線介質(zhì)基板的厚度；ε_r為分支線介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)；Z_f為自由空間波阻抗；Z₁為分支線的特征阻抗，μ₀為自由空間的磁導(dǎo)率，ε₀為自由空間的介電常數(shù)。