[發明專利]一種基于超表面的小型微波頻率可重構耦合器

有效

• 申請號: 201710173923.0
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106887664B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 陳會;萬應祿;石憲青;朱磊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/18
• 分類號: H01P5/18
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 黎祖琴

本發明涉及一種基于超表面的小型微波頻率可重構耦合器，主要解決現有技術中存在的尺寸大、成本高、損耗高、調諧范圍小的技術問題。本發明通過采用包括半徑及厚度均相等的上層圓形結構，下層圓形結構，上層圓形結構與下層圓形結構通過圓心處設置的圓心孔(4)與貫穿圓心孔(4)設置的金屬棒實現結構固定及相對角度調諧；所述上層圓形結構上表面為超表面；所述下層圓形結構上表面固貼有環形耦合器，下表面為接地面的技術方案，較好的解決了該問題，可用于微波頻率可重構耦合器的工業生產中。

技術領域

本發明涉及微波通信技術領域，特別涉及到一種基于超表面的小型微波頻率可重構耦合器。

背景技術

在現今的多頻和多標準移動無線系統中，收發機大多是通過并行集成多個單頻或單標準工作的射頻前端和共享部分模擬基帶處理電路實現的。隨著工作頻段和標準的增加，傳統的多頻和多標準收發機中的片上硅面積和片外無源器件數目增加，導致系統尺寸變大、設計成本增加、系統功耗增加和電池使用壽命變短等問題。耦合器作為微波通信系統中的基本元件，廣泛應用于平衡放大器、混頻器以及天線陣列的饋電網絡等微波電路。為了適應現代通信發展的需要，近年來關于微波耦合器的研究非常多。這些研究主要集中在實現耦合器的小型化、寬帶化、多頻帶和可調諧技術等方面。由于現代通信系統對多個無線標準集成到單個無線平臺的強烈需求，因此，耦合器可調諧技術成為研究的熱點。

現有的技術，分為機械調諧與電調諧，機械調諧通過調諧尺寸來達到改變耦合器工作頻率的目的。采用電調諧技術，是通過加載電子器件如PIN二極管、變容二極管等，控制電子器件偏置電壓從而獲得可調諧的性質。電調諧技術需要低頻電壓偏置，這會對微波器件的性能產生不良影響，比如，電調諧耦合器需要偏置電壓控制PIN二極管或變容二極管以實現可調諧，則微波耦合器的性能將依靠于電子器件與偏置源的可靠性；同時，由于加載電子器件，使得器件損耗大，且難以實現小型化。現有技術中的可重構耦合器存在尺寸大、成本高、損耗高、調諧范圍小的技術問題。因此，提供一種尺寸小、損耗低、調諧范圍大的微波頻率可重構耦合器就很有必要。

發明內容

本發明所要解決的是現有技術中存在的尺寸大、成本高、損耗高、調諧范圍小的技術問題。提供一種新的基于超表面的小型微波頻率可重構耦合器，具有結構簡潔緊湊、成本低、損耗低、調諧范圍大的特點。

為解決上述技術問題，采用的技術方案如下：

一種基于超表面的小型微波頻率可重構耦合器，包括半徑及厚度均相等的上層圓形結構，下層圓形結構，上層圓形結構與下層圓形結構通過圓心處設置的圓心孔4與貫穿圓心孔4設置的金屬棒實現結構固定及相對角度調諧；所述上層圓形結構上表面為超表面；所述下層圓形結構上表面固貼有環形耦合器，下表面為接地面。

上述方案中，為優化，進一步地，所述環形耦合器包括一個圓周長為1.5λ的混合環3；所述混合環3內圓周并聯有6個尺寸相同、間距相同的矩形微帶線1；所述6個矩形微帶線1中相鄰的5個矩形微帶線1將混合環分為5段，于間距較短4段中每段的中心處設有尺寸相同與混合環3外沿連接的微帶分支線2；所述微帶分支線2未與混合環3連接一端均設有饋電點，所述接地面于饋電點對應位置設有用于饋電連接的饋電孔；其中，λ為工作頻率下的波長。

進一步地，所述饋電點為環形微帶，所述饋電孔設于環形微帶內環。耦合器通過微帶線底饋的方式從接地板通過SMA連接頭給貼片饋電。這種饋電方式不會影響超表面層的旋轉。

進一步地，所述微帶分支線2中心處設有用于阻抗匹配的微帶枝節線，所述微帶枝節線位于微帶分支線2逆時針向分布。

進一步地，所述微帶分支線2中心處設有用于阻抗匹配的微帶枝節線，所述微帶枝節線位于微帶分支線2順時針向分布。

進一步地，所述微帶枝節線寬度與所述微帶分支線2相等。

進一步地，所述超表面包括周期分布的矩形金屬環結構。