CN109216833A - 一种移相器 - Google Patents

Abstract

本申请提供的移相器包括上层金属覆铜层(1)、介质层(2)、下层金属覆铜层(3)和金属化通孔(4)。其中，上层金属覆铜层(1)和下层金属覆铜层(3)分别位于介质层(2)的两面。至少两排金属化通孔(4)穿过介质层(2)与上层金属覆铜层(1)、下层金属覆铜层(3)相连接形成第一移相通路，且至少两排金属化通孔(4)形成第一移相通路的两侧边界。其中，至少两排金属化通孔(4)中的至少一排金属化通孔呈曲线排布，通过该曲线排布可以实现移相的效果。该移相器具有小型化，易于集成，以及宽带化的特点。

Description

一种移相器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种移相器。

背景技术

随着移动通信系统的不断升级，小型化及宽带化成为现有移相器设计的主要因素。目前通信系统中使用较多的移相器为微带线移相器及金属波导移相器等。但是，微带线移相器具有较高的损耗限制了其在微波毫米波通信中应用，而金属波导移相器体积较大不利于集成化。

发明内容

本申请提供了一种移相器，用以实现移相器的小型化及宽带化。

第一方面，本申请提供一种移相器，该移相器包括上层金属覆铜层(1)、介质层(2)、下层金属覆铜层(3)和金属化通孔(4)。上层金属覆铜层(1)和下层金属覆铜层(3)分别位于介质层(2)的两面。至少两排金属化通孔(4)穿过介质层(2)与上层金属覆铜层(1)、下层金属覆铜层(3)相连接形成第一移相通路(5)，且至少两排金属化通孔(4)形成第一移相通路(5)的两侧边界；至少两排金属化通孔(4)中的至少一排金属化通孔(4)呈曲线排布。通过该曲线排布可以实现移相的效果。

可见，通过将金属化通孔(4)排布成曲线的形式可以在基片集成波导上实现移相功能，且该移相器由于具有平面的结构特点，可以实现移相器的小型化、易于集成。另外，由于金属化通孔(4)排布成曲线，使得第一移相通路(5)的宽度是渐变的，从而可以达到拓宽移相器工作带宽的目的。

结合以上第一方面，在第一方面的第一种可能的实现中，至少两排金属化通孔排布成的曲线服从指数函数形式；或者，至少两排金属化通孔排布成的曲线服从双曲函数形式；或者，至少两排金属化通孔排布成的曲线服从幂函数形式。

可选的，本申请提供的曲线排布还可以服从其他的一些不规则函数形式。

结合以上各种可能的实现，在第一方面的第二种可能的实现中，第一移相通路(5)的两侧边界中的任一侧边界包括至少一排金属化通孔(4)。即，第一移相通路(5)的两侧边界中的任一侧边界都可以包括多排金属化通孔(4)。

可见，第一移相通路(5)的每个侧边包括多排金属化通孔(4)的情况，可以提高该移相器的移相性能。

结合以上各种可能的实现，在第一方面的第三种可能的实现中，本申请提供的一个移相器可以包括至少一个第一移相通路(5)。

可见，一个移相器中有多个第一移相通路(5)时可以在一个移相器中实现多种相位的偏移。

第二方面，本申请提供一种功分移相器，包括以上第一方面及第一方面任意一种可能实现的移相器。

可见，本申请提供高的移相器可以与功分器集成成功分移相器。

第三方面，本申请提供一种天线，包括以上第一方面及第一方面任意一种可能的实现中移相器，和/或以上第二方面提供的功分移相器。

第四方面，本申请提供一种通信系统，包括以上第一方面及第一方面任意一种可能的实现中移相器，和/或以上第二方面提供的功分移相器，和/或以上第三方面提供的天线。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种移相器10的结构示意图；

图2为图1所示移相器的反射系数仿真结果图；

图3为图1所示移相器的相位仿真结果图；

图4为本申请实施例提供的一种移相器40的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种移相器50的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种功分移相器60的结构示意图。

应理解，上述结构示意图中，各模块的尺寸和形态仅供参考，不应构成对本申请实施例的唯一解读。结构示意图所呈现的模块间的相对位置，仅为示意性地表示模块间的结构关联，而非限制本申请实施例的物理连接方式。此外，结构示意图既无可能，也无必要呈现所有可能的模块。因此，若图中未呈现某个模块，不应解读为本申请实施例不能包含该模块。

具体实施方式

本申请中，“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚，下面结合附图并举实施例，对本申请提供的技术方案作进一步详细描述。

本申请提供了一种基于基片集成波导的移相器，通过将基片集成波导的多个金属化通孔排布呈曲线，且形成该移相器移相通路的两侧边界，则该移相器移相通路的宽度沿着该移相器的移相通路方向是不完全相同的。其中，在同样的工作频率下，该移相通路宽度越大，对应的相位传播长度就越大；反之，该移相通路宽度越小，对应的相位传播长度就越小，从而可以改变信号的相位，以达到移相器的功能。

本申请提供的移相器包括上层金属覆铜层、介质层、下层金属覆铜层和金属化通孔。其中，上层金属覆铜层和所述下层金属覆铜层分别位于介质层的两面。至少两排金属化通孔穿过介质层与上层金属覆铜层、下层金属覆铜层相连接形成第一移相通路，且至少两排金属化通孔形成第一移相通路的两侧边界。其中，至少两排金属化通孔中的至少一排金属化通孔呈曲线排布，该移相器通过该曲线排布达到移相的效果。其中，所述曲线排布是指以平行与上层金属覆铜层或者下层金属覆铜层的任意一个平面(本申请也称横截面)对该移相器进行截面，在该截面上，至少一排金属化通孔的截面排布成曲线。

示例的，所述的曲线排布可以服从指数函数分布，或者服从双曲函数分布，或者服从幂函数分布，或者其他可选的曲线形式。

请参考图1所示的移相器，该移相器为一个单移相通路移相器10，且移相器10的两个侧边界分别为指数函数的曲线形式。该移相器10具体包括上层金属覆铜层(1)、介质层(2)、下层金属覆铜层(3)和金属化通孔(4)。其中，上层金属覆铜层(1)和下层金属覆铜层(3)分别位于介质层(2)的两面。两排金属化通孔(4)穿过介质层(2)与上层金属覆铜层(1)、下层金属覆铜层(2)相连接形成第一移相通路(5)。由图1可以看出，两排金属化通孔形成第一移相通路(5)的两侧边界，其中第一侧边界(51)呈指数函数的曲线形式；第二侧边界(52)也呈指数函数的曲线形式。

为了更好的理解本发明的技术效果，下面申请提供图1所示移相器的对应电磁仿真结果进行说明。

请结合图2和图3所示的电磁仿真结果，其中，图2为图1所示移相器10的反射系数仿真结果图。图3为图1所示移相器10的相位仿真结果图。从图2可以看出，该移相器工作的中心频率为38.5GHz，反射系数≤-20dB的带宽可达19.93GHz。请结合图3，图3中实线为图1所示移相器10的相位结果，虚线为现有技术基片集成波导的相位仿真结果图，对比可见，本申请实施例提供的移相器的相位仿真结果与现有技术的基片集成波导的相位仿真结果在相同的频点之间的相位差可达150°左右。需要说明的是，本仿真的条件为：本申请实施例提供的移相器与现有技术中的基片集成波导的金属化通孔数量以及金属化通孔的大小相同，且二者的工作的频段相同。

可见，本申请实施例提供的移相器实现了工作频带的宽带化，且该移相器利用了基片集成波导的平面设计特性，从而该移相器还具有小型化，便于集成的优势。

需要说明的是，图1所示的移相器10是中心对称的结构，其中，移相器10的两个端A端和B端是关于中心点对称的，也就是无论把A端作为输入端还是把B端作为输入端，移相效果是相同的。可选的，移相器10可以不是中心堆成结构，本申请对此不做限制。

应理解，以上所示的本申请实施例提供的移相器为单移相通路移相器，可选的，本申请实施例提供的移相器还可以是多移相通路的，如2移相通路，3移相通路等。请参考图4所示的实施例，图4示例的是一个三移相通路移相器40。移相器40中有4排金属化通孔，图4将金属化通孔简化为短截线，示例了该金属化通孔形成的曲线。其中，第一排金属化通孔411与第二排金属化通孔412形成移相通路421的两侧边，第二排金属化通孔412与第三排金属化通孔413形成移相通路422的两侧边，第三排金属化通孔413与第四排金属化通孔414形成移相通路423的两侧边。

可见，在本申请实施例提供了一种多移相通路移相器，从而可以在一个移相器中实现多路移相的功能。且图4所示的移相器，各移相通路之间可以共用金属化通孔，如移相通路421和移相通路422之间共用了第二排金属化通孔412，可以减少金属化通孔数量，从而简化了该移相器的加工工艺。

请继续参考图4，图4所示移相器的各个移相通路的横截面形状都不相同，可选的，该移相器的各个移相通路的横截面形状可以相同，即各个移相通路的移相效果可以根据需求设计成相同的移相效果，本申请对此不做限制。

以上所示实施例提供的移相器每个移相通路的两侧边的每个侧边都是由一排金属化通孔形成的，可选的，移相器每个移相通路的每个侧边还可以由多排金属化通孔形成，请参考图5所示的移相器50，其为一个单移相通路移相器，如移相器50中的移相通路520，该移相通路520的一个侧边由两排金属化通孔形成，具体为第一排金属化通孔511和第二排金属化通孔512。该移相通路520的另一个侧边由一排金属化通孔形成。可选的，移相器50的两侧边都可以由多排金属化通孔组成，且两侧边对应的金属化通孔的排数可以相同也可以不同，本申请对此不做限制。另外，本申请对各排金属化通孔的大小及数量不做限制。

本申请提供的移相器还可以用于功分移相器，请参考图6，其为本申请提供的一种功分移相器60，该功分移相器60包括一个6个移相通路移相器610，且移相器610的每个移相通路的横截面形状不完全相同，本申请对各个移相通路的横截面形状及各个移相通路的宽度不做限制，其中，本申请实施例中的移相器610的描述可以参考以上所示的实施例，此处不再赘述。

可见，移相器610可以集成于功分移相器60中，在易于集成的同时实现了功分移相的功能。

此外，本申请实施例提供的移相器还可以用于天线中，或者应用于通信系统中。

应理解，以上所述为本申请的具体实施方式，本申请的保护范围并不局限于此。上述的移相器、天线及通信系统，还可以通过其它等效的方式实现。例如，上述结构示意图所示的移相器、天线及通信系统，仅为一种逻辑功能划分，具体实现时可以有另外的物理划分方式，如多个逻辑模块体现为一个物理模块，或一个逻辑模块拆分为多个物理模块。本技术领域的普通技术人员容易想到各种等效的修改或替换，都应属于在本申请揭露的技术范围。

Claims (7)

1.一种移相器，包括上层金属覆铜层(1)、介质层(2)、下层金属覆铜层(3)和金属化通孔(4)，其特征在于：

所述上层金属覆铜层(1)和所述下层金属覆铜层(3)分别位于所述介质层(2)的两面；至少两排所述金属化通孔(4)穿过所述介质层(2)与所述上层金属覆铜层(1)、所述下层金属覆铜层(3)相连接形成第一移相通路(5)，且所述至少两排所述金属化通孔(4)形成所述第一移相通路(5)的两侧边界；所述至少两排所述金属化通孔(4)中的至少一排所述金属化通孔(4)呈曲线排布。

2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述至少两排所述金属化通孔(4)中的至少一排所述金属化通孔(4)呈曲线排布，包括：

所述曲线排布服从指数函数形式；或者，

所述曲线排布服从双曲函数形式；或者，

所述曲线排布服从幂函数形式。

3.根据权利要求1或2所述的移相器，其特征在于，所述至少两排所述金属化通孔(4)形成所述第一移相通路(5)的两侧边界，包括：

所述第一移相通路(5)的两侧边界中的任一侧边界包括至少一排所述金属化通孔(4)。

4.根据权利要求1至3所述的移相器，其特征在于，所述移相器包括至少一个所述第一移相通路(5)。

5.一种功分移相器，包括如权利要求1至4任一权利要求所述的移相器。

6.一种天线，包括如权利要求1至4任一权利要求所述的移相器，和/或包括如权利要求5所述的功分移相器。

7.一种通信系统，包括如权利要求1至4任一权利要求所述的移相器，和/或包括如权利要求5所述的功分移相器，和/或包括如权利要求6所述的天线。