CN104810576A - 一种毫米波宽带0～π移相器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毫米波宽带0～π移相器，包括移相传输线、参考传输线、第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，移相传输线包含依次连接的第一传输线、多枝节加载传输线和第二传输线，多枝节加载传输线包括数段依次相连的加载枝节传输线以及在其上加载的数条阶梯阻抗谐振器枝节和数条均匀阻抗枝节，阶梯阻抗谐振器枝节与均匀阻抗枝节分别位于多枝节加载传输线的两侧，第一、第二单刀双掷开关切换信号分别从移相传输线与参考传输线通过，从而获得相位移。本发明解决了传统0～π移相器的相频特性带宽受限、只能在窄带宽范围内保持一定的相位平坦度的难题。
Description
技术领域
本发明属于微波、毫米波通讯领域，特别涉及了一种毫米波宽带0～π移相器。
背景技术
0～π移相器被广泛应用于各种微波、毫米波系统中，以实现传输信号的调制、移相等功能，比如数字微波通信系统，相控阵雷达系统等。
到目前为止，传统的0～π移相器主要有开关线型与反射型两类。相对于反射型移相器而言，开关线型移相器原理较简单，结构简洁，易于实现，但传统的开关线型0-π移相器存在相移对频率的倾斜，或者说其相频特性带宽受限，仅在窄带宽范围内保持一定的相位平坦度。对移相器而言，在保证良好的移相器驻波、插入损耗、寄生调幅的前提下，拥有平坦的相频特性有助于整机系统性能的提升。
阶梯阻抗谐振器是当前微波无源器件研究的热点，主要运用于微波、毫米波滤波器的设计中，在平衡混频器，谐振器，低相噪振荡器等中亦有应用。阶梯阻抗谐振器由于引入了阶梯结构，从而具有更大的结构与设计的自由度，能在不降低无载Q值的前提下缩短谐振器的长度，并能通过改变阻抗比来控制杂散谐振频率。
目前，将阶梯阻抗谐振器用于移相器的设计还未见报道。采用含有阶梯阻抗谐振器枝节的多枝节加载传输线，通过优化各枝节的结构尺寸，各枝节的间距，传输线的线长与线宽，并且协同优化该多枝节加载传输线的电长度与参考传输线的电长度，使得多枝节加载传输线在较宽带宽内保持了良好的驻波、插入损耗、寄生调幅特性，同时多枝节加载传输线与参考传输线的相位差有平坦的180°相频特性。该移相器结构紧凑，利于实现小型化。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种毫米波宽带0～π移相器，本发明解决了传统0～π移相器的相频特性带宽受限，只能在窄带宽范围内保持一定的相位平坦度的难题。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种毫米波宽带0～π移相器，包括移相传输线、参考传输线、第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的两双掷端分别连接移相传输线和参考传输线的一端，第二单刀双掷开关的两双掷端分别连接移相传输线和参考传输线的另一端；所述移相传输线包含依次连接的第一传输线、多枝节加载传输线和第二传输线，所述多枝节加载传输线包括数段依次相连的加载枝节传输线以及在加载枝节传输线上加载的数条阶梯阻抗谐振器枝节和数条均匀阻抗枝节，所述阶梯阻抗谐振器枝节与均匀阻抗枝节分别位于多枝节加载传输线的两侧，第一、第二单刀双掷开关切换信号分别从移相传输线与参考传输线通过，从而获得相位移。
其中，上述多枝节加载传输线由数段加载枝节的传输线级联而成，多枝节加载传输线的特性阻抗与电长度在移相传输线上对称分布。
其中，上述多枝节加载传输线由三段加载枝节的传输线级联而成，所述多枝节加载传输线上加载有两条阶梯阻抗谐振器和两条均匀阻抗枝节，所述两条阶梯阻抗谐振器枝节在移相传输线上对称分布，两条均匀阻抗枝节在移相传输线上对称分布。
其中，上述参考传输线的特性阻抗为50欧姆。
其中，上述第一、第二传输线的特性阻抗均为50欧姆。
采用上述技术方案带来的有益效果：
（1）本发明采用了新颖的含有阶梯阻抗谐振器的多枝节加载传输线结构，通过优化设计计算各枝节的结构尺寸与枝节间的距离，协同优化多枝节加载传输线的电长度与参考传输线的电长度，使该多枝节加载传输线获得较宽的通带带宽，并在与参考传输线相比较后，在较宽通带范围内实现了平坦的180°相移，从而满足各种毫米波模块的要求；
（2）本发明为微带结构，具有小型化特点，易于与有源器件实现集成。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中多枝节加载传输线的结构示意图。
图3是本发明中参考传输线的结构示意图。
图4是本发明中移相传输线的结构示意图。
标号说明：1、移相传输线；2、多枝节加载传输线；3、参考传输线；4、第一单刀双掷开关；5、第二单刀双掷开关；6、阶梯阻抗谐振器枝节；7、均匀阻抗枝节。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示本发明的结构示意图，一种毫米波宽带0～π移相器，包括移相传输线1、参考传输线3、第一单刀双掷开关4和第二单刀双掷开关5，第一单刀双掷开关4的两双掷端分别连接移相传输线1和参考传输线3的一端，第二单刀双掷开关5的两双掷端分别连接移相传输线1和参考传输线3的另一端；所述移相传输线1包含依次连接的第一传输线、多枝节加载传输线2和第二传输线。如图4所示，所述多枝节加载传输线2包括数段依次相连的加载枝节传输线以及在其上加载的数条阶梯阻抗谐振器枝节6和数条均匀阻抗枝节7，所述阶梯阻抗谐振器枝节6与均匀阻抗枝节7分别位于多枝节加载传输线2的两侧，第一、第二单刀双掷开关切换信号分别从移相传输线1与参考传输线3通过，从而获得相位移。
在本实施例中，多枝节加载传输线2包括三段加载枝节传输线，从首至尾依次定义为第一～第三加载枝节传输线，第一加载枝节传输线与第三加载枝节传输线的特性阻抗和电长度相同，分别为Z1和L1。多枝节加载传输线2上加载了两条阶梯阻抗谐振器枝节6和两条均匀阻抗枝节7，所述两条阶梯阻抗谐振器枝节在移相传输线1上对称分布，两条均匀阻抗枝节7在移相传输线1上对称分布。参考传输线2的特性阻抗Z0为50欧姆，第一、第二传输线的特性阻抗均为50欧姆。
针对上述提出的0～π移相器结构，通过优化图2与图3中的参量，具体而言包括2条阶梯阻抗谐振器枝节6的尺寸L2、L3以及彼此之间的距离L4、2条阶梯阻抗谐振器枝节6的阻抗Z2、Z3，2条均匀阻抗枝节7的尺寸L5以及彼此之间的距离L6，2条均匀阻抗枝节7的阻抗Z5，第一、三加载枝节传输线的特性阻抗Z1与长度L1，第二加载枝节传输线的特性阻抗Z4，参考传输线2的长度L，能使该移相器具有较宽的通带带宽，并在较宽通带范围内实现了平坦的180°相移。由于本实施例提出的移相器的结构是对称结构，所以优化设计上述参数是非常方便的。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种毫米波宽带0～π移相器，其特征在于：包括移相传输线、参考传输线、第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的两双掷端分别连接移相传输线和参考传输线的一端，第二单刀双掷开关的两双掷端分别连接移相传输线和参考传输线的另一端；所述移相传输线包含依次连接的第一传输线、多枝节加载传输线和第二传输线，所述多枝节加载传输线包括数段依次相连的加载枝节传输线以及在加载枝节传输线上加载的数条阶梯阻抗谐振器枝节和数条均匀阻抗枝节，所述阶梯阻抗谐振器枝节与均匀阻抗枝节分别位于多枝节加载传输线的两侧，第一、第二单刀双掷开关切换信号分别从移相传输线与参考传输线通过，从而获得相位移。
2. 根据权利要求1所述一种毫米波宽带0～π移相器，其特征在于：所述多枝节加载传输线的特性阻抗与电长度在移相传输线上对称分布。
3.根据权利要求2所述一种毫米波宽带0～π移相器，其特征在于：所述多枝节加载传输线由三段加载枝节的传输线级联而成，所述多枝节加载传输线上加载有两条阶梯阻抗谐振器和两条均匀阻抗枝节，所述两条阶梯阻抗谐振器枝节在移相传输线上对称分布，两条均匀阻抗枝节在移相传输线上对称分布。
4.根据权利要求1所述一种毫米波宽带0～π移相器，其特征在于：所述参考传输线的特性阻抗为50欧姆。
5.根据权利要求1所述一种毫米波宽带0～π移相器，其特征在于：所述第一、第二传输线的特性阻抗均为50欧姆。
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