CN107591594A

CN107591594A - 一种新型多枝节对称移相器

Info

Publication number: CN107591594A
Application number: CN201710721648.1A
Authority: CN
Inventors: 严浩嘉; 王鑫; 戴永胜
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2018-01-16

Abstract

本发明公开了一种新型多枝节对称移相器，该移相器具有短路、开路枝节，采用带状线构成，三维立体集成，运用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现。本发明通过确定不同电长度的枝节，以实现90°的移相差，具有移相稳定、精度高、回波损耗小、电性能好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，可作为单独部件使用，适用于相控阵雷达、卫星通信、移动通信等系统中。

Description

一种新型多枝节对称移相器

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及移相器，尤其涉及一种新型多枝节对称移相器，广泛应用于移动通信、卫星通信、雷达通信等系统。

背景技术

随着移动通信、雷达通信等无线通信技术及军事国防电子系统的飞速发展，小型化、高性能、低成本已成为目前微波射频领域的重点发展方向，这对微波射频器件提出了更高的性能要求。移相器的作用是将信号相位搬移一定角度，一般用于需要控制波形相位，对相位精度要求较高的系统。描述这种部件性能的主要指标有：工作频率范围、输入输出驻波比、回波损耗、插入损耗、相位差等。

低温共烧陶瓷技术是一种电子封装技术，采用多层陶瓷叠层工艺，能将无源元件内置于介质内部，同时可将无源或有源元件表面封装于介质基板形成功能完整的模块。LTCC技术易于实现体积小、损耗小、稳定性高的部件，已成为制造无源器件的主要技术。基于该技术制造非传统工艺的微波器件，可大大缩小器件尺寸，降低生产成本，并实现损耗小、稳定性高、温度稳定性好的优点。

为了适应小型化、高性能系统的需要，设计一种对称结构的移相器具有重要意义，运用低温共烧陶瓷技术进行封装烧结，且结构三维立体集成，可以实现移相器的小型化和高精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、精度高、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低的新型对称结构的90°移相器。

实现本发明目的的技术方案是：一种新型多枝节对称移相器，包括特征阻抗50欧姆的输入端口P1、特征阻抗50欧姆的输出端口P2、特征阻抗50欧姆的输入端口P3、特征阻抗50欧姆的输出端口P4、第一输入连接线Lin1、第二输入连接线Lin2、第一输出连接线Lout1、第二输出连接线Lout2、第一侧印地GND1、第二侧印地GND2、第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3、第一带状线L1、第二带状线L2、第一开路枝节L3、第二开路枝节L6、第一短路枝节L4、第二短路枝节L5、第一连接片T1、第二连接片T2、第三连接片T3、第四连接片T4。

特征阻抗50欧姆的输入端口P1与第一输入连接线Lin1一端相连，第一输入连接线Lin1的另一端与第一带状线L1一端相连，第一带状线L1呈蛇形弯折状，其另一端与第一输出连接线Lout1一端相连，第一输出连接线Lout1的另一端与特征阻抗50欧姆的输出端口P2相连。第二带状线同样呈蛇形弯折状，线宽、线长均小于第一带状线L1，一端与第一连接片T1一端相连，另一端与第二连接片T2一端相连，第一连接片T1的中部两个端口分别连接第一开路枝节L3、第一短路枝节L4，其中第一短路枝节L4的另一端与第三连接片T3相连，第三连接片T3的另一端与第二侧印地GND2相接，第一开路枝节L3的另一端悬空；第二连接片T2的中部两个端口分别连接第二开路枝节L6、第二短路枝节L5，其中第二短路枝节L5的另一端与第四连接片T4相连，第四连接片T4的另一端与第一侧印地GND1相接，第二开路枝节L6的另一端悬空。第一连接片T1的最左端与第二输入连接线Lin2一端相连，第二输入连接线Lin2的另一端与特征阻抗50欧姆的输入端口P3相接，第二连接片T2的最右端与第二输出连接线Lout2一端相连，第二输出连接线Lout2的另一端与特征阻抗50欧姆的输出端口P4相接。第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3两侧边缘分别与第一侧印地GND1、第二侧印地GND2相接。

特征阻抗50欧姆的输入端口P1、特征阻抗50欧姆的输出端口P2、特征阻抗50欧姆的输入端口P3、特征阻抗50欧姆的输出端口P4、第一输入连接线Lin1、第二输入连接线Lin2、第一输出连接线Lout1、第二输出连接线Lout2、第一侧印地GND1、第二侧印地GND2、第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3、第一带状线L1、第二带状线L2、第一开路枝节L3、第二开路枝节L6、第一短路枝节L4、第二短路枝节L5、第一连接片T1、第二连接片T2、第三连接片T3、第四连接片T4均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。所述的带状线及分枝节呈关于Z轴的对称结构。所述的第二接地板G2位于结构的中间层，分隔开第一带状线L1、第二带状线L2所在平面层。

与现有技术相比，本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料和三维立体集成，具有明显的对称结构和多层结构，所带来的显著优点是：（1）体积小、重量轻、可靠性高；（2）电路实现结构简单；（3）精度高，电性能好。

附图说明

图1是本发明一种新型多枝节对称移相器的内部结构示意图。

图2是本发明一种新型多枝节对称移相器的封装表面示意图。

图3是本发明一种新型多枝节对称移相器的正面示意图。

图4是本发明一种新型多枝节对称移相器输入端口回波损耗曲线图。

图5是本发明一种新型多枝节对称移相器输出端口相位差曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

结合图1、图2、图3，一种新型多枝节对称移相器，包括特征阻抗50欧姆的输入端口P1、特征阻抗50欧姆的输出端口P2、特征阻抗50欧姆的输入端口P3、特征阻抗50欧姆的输出端口P4、第一输入连接线Lin1、第二输入连接线Lin2、第一输出连接线Lout1、第二输出连接线Lout2、第一侧印地GND1、第二侧印地GND2、第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3、第一带状线L1、第二带状线L2、第一开路枝节L3、第二开路枝节L6、第一短路枝节L4、第二短路枝节L5、第一连接片T1、第二连接片T2、第三连接片T3、第四连接片T4。

结合图1、图2、图3，特征阻抗50欧姆的输入端口P1与第一输入连接线Lin1一端相连，第一输入连接线Lin1的另一端与第一带状线L1一端相连，第一带状线L1呈蛇形弯折状，其另一端与第一输出连接线Lout1一端相连，第一输出连接线Lout1的另一端与特征阻抗50欧姆的输出端口P2相连。第二带状线同样呈蛇形弯折状，线宽、线长均小于第一带状线L1，一端与第一连接片T1一端相连，另一端与第二连接片T2一端相连，第一连接片T1的中部两个端口分别连接第一开路枝节L3、第一短路枝节L4，其中第一短路枝节L4的另一端与第三连接片T3相连，第三连接片T3的另一端与第二侧印地GND2相接，第一开路枝节L3的另一端悬空；第二连接片T2的中部两个端口分别连接第二开路枝节L6、第二短路枝节L5，其中第二短路枝节L5的另一端与第四连接片T4相连，第四连接片T4的另一端与第一侧印地GND1相接，第二开路枝节L6的另一端悬空。第一连接片T1的最左端与第二输入连接线Lin2一端相连，第二输入连接线Lin2的另一端与特征阻抗50欧姆的输入端口P3相接，第二连接片T2的最右端与第二输出连接线Lout2一端相连，第二输出连接线Lout2的另一端与特征阻抗50欧姆的输出端口P4相接。第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3两侧边缘分别与第一侧印地GND1、第二侧印地GND2相接。

结合图1、图2、图3，特征阻抗50欧姆的输入端口P1、特征阻抗50欧姆的输出端口P2、特征阻抗50欧姆的输入端口P3、特征阻抗50欧姆的输出端口P4、第一输入连接线Lin1、第二输入连接线Lin2、第一输出连接线Lout1、第二输出连接线Lout2、第一侧印地GND1、第二侧印地GND2、第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3、第一带状线L1、第二带状线L2、第一开路枝节L3、第二开路枝节L6、第一短路枝节L4、第二短路枝节L5、第一连接片T1、第二连接片T2、第三连接片T3、第四连接片T4均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。所述的带状线及分枝节呈关于Z轴的对称结构。所述的第二接地板G2位于结构的中间层，分隔开第一带状线L1、第二带状线L2所在平面层。

一种新型多枝节对称移相器，采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约900℃温度下烧结而成，因此具有非常高的温度稳定性和可靠性，且结构采用三维立体集成，具有对称结构和多层折叠结构以及外表面金属屏蔽实现接地和封装，使得尺寸最小化，生产成本降到最低。

本发明一种基于LTCC技术的对称多枝节移相器的尺寸仅为5.5mm×9mm×1.8mm，其性能可从图4、图5看出，带宽3GHz~5GHz，输入输出端口回波损耗均优于30dB，端口1、2的相位超前端口3、4的相位90°，误差在3°以内。

Claims

1.一种新型多枝节对称移相器，其特征在于：包括特征阻抗50欧姆的输入端口P1、特征阻抗50欧姆的输出端口P2、特征阻抗50欧姆的输入端口P3、特征阻抗50欧姆的输出端口P4、第一输入连接线Lin1、第二输入连接线Lin2、第一输出连接线Lout1、第二输出连接线Lout2、第一侧印地GND1、第二侧印地GND2、第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3、第一带状线L1、第二带状线L2、第一开路枝节L3、第二开路枝节L6、第一短路枝节L4、第二短路枝节L5、第一连接片T1、第二连接片T2、第三连接片T3、第四连接片T4；

特征阻抗50欧姆的输入端口P1与第一输入连接线Lin1一端相连，第一输入连接线Lin1的另一端与第一带状线L1一端相连，第一带状线L1呈蛇形弯折状，电长度为四分之三工作波长，其另一端与第一输出连接线Lout1一端相连，第一输出连接线Lout1的另一端与特征阻抗50欧姆的输出端口P2相连；

第二带状线同样呈蛇形弯折状，线宽、线长均小于第一带状线L1，电长度为二分之一工作波长，一端与第一连接片T1一端相连，另一端与第二连接片T2一端相连，第一连接片T1的中部两个端口分别连接第一开路枝节L3、第一短路枝节L4，其中第一短路枝节L4的另一端与第三连接片T3相连，第三连接片T3的另一端与第二侧印地GND2相接，第一开路枝节L3的另一端悬空；第二连接片T2的中部两个端口分别连接第二开路枝节L6、第二短路枝节L5，其中第二短路枝节L5的另一端与第四连接片T4相连，第四连接片T4的另一端与第一侧印地GND1相接，第二开路枝节L6的另一端悬空；第一开路枝节L3、第一短路枝节L4、第二开路枝节L6、第二短路枝节L5电长度相同，均为八分之一工作波长，线宽均相同；第一连接片T1的最左端与第二输入连接线Lin2一端相连，第二输入连接线Lin2的另一端与特征阻抗50欧姆的输入端口P3相接，第二连接片T2的最右端与第二输出连接线Lout2一端相连，第二输出连接线Lout2的另一端与特征阻抗50欧姆的输出端口P4相接；第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3两侧边缘分别与第一侧印地GND1、第二侧印地GND2相接。

2.根据权利要求1所述的新型多枝节对称移相器，其特征在于：所述特征阻抗50欧姆的输入端口P1、特征阻抗50欧姆的输出端口P2、特征阻抗50欧姆的输入端口P3、特征阻抗50欧姆的输出端口P4、第一输入连接线Lin1、第二输入连接线Lin2、第一输出连接线Lout1、第二输出连接线Lout2、第一侧印地GND1、第二侧印地GND2、第一接地板G1、第二接地板G2、第三接地板G3、第一带状线L1、第二带状线L2、第一开路枝节L3、第二开路枝节L6、第一短路枝节L4、第二短路枝节L5、第一连接片T1、第二连接片T2、第三连接片T3、第四连接片T4均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。

3.根据权利要求1所述的新型多枝节对称移相器，其特征在于：所述的带状线及分枝节呈关于Z轴的对称结构。

4.根据权利要求1所述的新型多枝节对称移相器，其特征在于：所述的第二接地板G2位于结构的中间层，分隔开第一带状线L1、第二带状线L2所在平面层。