CN106374169B - 一种过孔加载的基片集成波导移相器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种过孔加载的基片集成波导移相器，所述移相器为双面印刷电路板结构，包括介质基板、基片集成波导、左侧馈电结构和右侧馈电结构，两侧馈电结构和基片集成波导结构为金属层，基片两侧金属区域轮廓相同，印刷电路板基片厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4，所述左侧馈电结构由矩形和梯形渐变平衡微带线组成，右侧馈电结构与左侧馈电结构相同，所述基片集成波导带有上下两排金属化过孔阵列以及四对移相过孔。本发明主要是通过在SIW这种类波导结构当中引入一系列的过孔，改变整体结构的等效电路，以此来达到改变输入出口的相位偏移的目的。

Description

一种过孔加载的基片集成波导移相器
技术领域
本发明涉及一种用于微波毫米波组件与系统的设计中的移相器，尤其涉及一种过孔加载的基片集成波导移相器。
背景技术
移相器是一种重要的微波器件，主要功能是对某一频率范围的信号进行移相处理，常用于相控阵天线、测试设备、信号的正交分解等方面。移相器是一种二端口微波网络，通过控制信号使网络的输入和输出信号之间产生可变的相位差，按照不同的工作原理，可分为数字式移相器和模拟式移相器。
基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)是一种在介质基片上实现类似于金属矩形波导传输特性的导波结构，由于该结构具有低辐射、低插损、小型化、易于集成等优点，成为研究的热点，也被广泛应用于微波无源器件的设计当中。借助于印刷电路工艺，基于基片集成波导的高性能微波无源器件的低成本批量生产成为可能。
本发明提出了一种过孔加载的基片集成波导移相器，测试结果表明，在9.32-9.68GHz的工作频段内，移相器的相位偏移为90°±5°，频带内的相位变化相对比较平稳，能够实现相对带宽为3.79％的稳定相位偏移，可以广泛应用在对应频率范围内的通信系统当中。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种过孔加载的基片集成波导移相器，实现相对稳定的相位偏移。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种过孔加载的基片集成波导移相器，所述移相器为双面印刷电路板结构，包括介质基板、基片集成波导、左侧馈电结构和右侧馈电结构，两侧馈电结构和基片集成波导结构为金属层，基片两侧金属区域轮廓相同，印刷电路板基片厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4，所述左侧馈电结构由矩形和梯形渐变平衡微带线组成，右侧馈电结构与左侧馈电结构相同，所述基片集成波导带有上下两排金属化过孔阵列以及四对移相过孔。
进一步地，所述四对移相过孔为四对加载金属化过孔。
进一步地，矩形平衡微带线宽度wi为3.1～3.2mm，梯形平衡微带线宽边宽度w1为4.5mm，移相波导宽度aSIW为14mm，移相波导长度L为24.5mm，矩形平衡微带线长度l1为2mm，梯形平衡微带线长度l2为6mm，波导侧壁过孔半径r为0.5mm，波导侧壁过孔间距p为1.3mm，第一移相过孔距波导宽边长度lp为4.6mm，第一移相过孔距离波导长边尺寸wp为2.9～3.0mm，第二移相过孔与第一移相过孔的横向尺寸dp1为0.2mm，第二移相过孔与第一移相过孔的纵向尺寸dp2为0.8mm，移相过孔半径rp为0.25mm。
本发明基于基片集成波导结构的移相器主要是通过在SIW这种类波导结构当中引入一系列的金属化过孔，改变整体结构的等效电路，以此来达到改变输入出口的相位偏移的目的。
附图说明
图1：过孔加载的基片集成波导结构移相器的结构图；
图2：过孔加载的基片集成波导结构移相器及参照波导的实物模型；
图3：加载过孔前后波导传输系数的相位仿真结果比较；
图4：加载过孔前后波导传输系数的相位实测结果比较；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1和图2，本发明保护一种过孔加载的基片集成波导移相器，所述移相器为双面印刷电路板结构，包括介质基板、基片集成波导、左侧馈电结构和右侧馈电结构，两侧馈电结构和基片集成波导结构为金属层，基片两侧金属区域轮廓相同，印刷电路板基片厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4，所述左侧馈电结构由矩形和梯形渐变平衡微带线组成，右侧馈电结构与左侧馈电结构相同，所述基片集成波导带有上下两排金属化过孔阵列以及四对移相过孔。
所述四对移相过孔为四对加载金属化过孔。
所述移相器的矩形平衡微带线宽度wi为3.1～3.2mm，梯形平衡微带线宽边宽度w1为4.5mm，移相波导宽度aSIW为14mm，移相波导长度L为24.5mm，矩形平衡微带线长度l1为2mm，梯形平衡微带线长度l2为6mm，波导侧壁过孔半径r为0.5mm，波导侧壁过孔间距p为1.3mm，第一移相过孔距波导宽边长度lp为4.6mm，第一移相过孔距离波导长边尺寸wp为2.9～3.0mm，第二移相过孔与第一移相过孔的横向尺寸dp1为0.2mm，第二移相过孔与第一移相过孔的纵向尺寸dp2为0.8mm，移相过孔半径rp为0.25mm。具体参见表1。
表1过孔加载的基片集成波导结构移相器的结构参数(单位：mm)
结合图3和图4，图3给出了加载过孔前后波导传输系数的相位参数对比，即使用同尺寸的SIW模型作为参照组进行比对，需要说明的是该结果为软件仿真得出的结果，可以看出加载过孔前后，相位明显有一定的偏移，且可知在9.4-9.7GHz的工作频段内，移相器的相位偏移为90°±5°，频带内的相位变化相对比较平稳，能够实现相对带宽为3.14％的稳定相位偏移。针对图2所示的加工实物模型，实测结果表明，如图4所示，在9.32-9.68GHz的工作频段内，移相器的相位偏移为90°±5°，频带内的相位变化相对比较平稳，能够实现相对带宽为3.79％的稳定相位偏移。
以上对本发明所提供的一种过孔加载的基片集成波导移相器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种过孔加载的基片集成波导移相器，所述移相器为双面印刷电路板结构，包括介质基板、基片集成波导、左侧馈电结构和右侧馈电结构，两侧馈电结构和基片集成波导为金属层，介质基板两侧金属区域轮廓相同，其特征在于：介质基板厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4，所述左侧馈电结构由矩形和梯形渐变平衡微带线组成，右侧馈电结构与左侧馈电结构相同，所述基片集成波导带有上下两排金属化过孔阵列以及四对移相过孔；矩形平衡微带线宽度wi为3.1～3.2mm，梯形渐变平衡微带线宽边宽度w1为4.5mm，基片集成波导宽度aSIW为14mm，基片集成波导长度L为24.5mm，矩形平衡微带线长度l1为2mm，梯形渐变平衡微带线长度l2为6mm，波导侧壁过孔半径r为0.5mm，波导侧壁过孔间距p为1.3mm，每对移相过孔中的第一移相过孔距波导宽边长度lp为4.6mm，第一移相过孔距离波导长边尺寸wp为2.9～3.0mm，每对移相过孔中的第二移相过孔与第一移相过孔的横向尺寸dp1为0.2mm，第二移相过孔与第一移相过孔的纵向尺寸dp2为0.8mm，四对移相过孔半径rp均为0.25mm。
2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述四对移相过孔为四对加载金属化过孔。
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