CN109301419A - 一种共面波导超宽带和差器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种共面波导超宽带和差器，包括相对设置的两个金属腔体、设于两个金属腔体间的两个介质板以及设于两个介质板间的覆铜板；其中，所述覆铜板包括介质基板以及形成在所述介质基板两侧的和差电路；所述和差电路包括设于所述介质基板第一面的第一传输线、从所述第一传输线引出的第一T形分支和第二T形分支以及设于所述介质基板第二面的第二传输线、从所述第二传输线引出的第三T形分支和第四T形分支，所述第一传输线和第二传输线通过形成在所述介质基板上的金属过孔电连接，所述第一传输线对应所述第四T形分支的一端和所述第二传输线对应所述第二T形分支的一端短路设置，本发明能够在接近倍频程实现良好的驻波，幅度和相位特性。

Description

一种共面波导超宽带和差器
技术领域
本发明涉及微波器件技术领域。更具体地，涉及一种共面波导超宽带和差器。
背景技术
和差器在单脉冲天线系统中的运用极为广泛，是单脉冲体制雷达的关键器件之一。近年来，随着固态单脉冲相控阵天线的发展，对和差器的平面化小形化，及带宽提出了更高的要求。传统平面和差器一般由环形电桥构成，环形电桥的总长度为1.5个波导波长，端口之间的距离分别是1/4波长，1/4波长，1/4波长，3/4波长。差信号主要靠3/4波长和1/4波长的半波长波程差来实现，这也导致了传统平面和差器带宽较窄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种共面波导超宽带和差器，解决目前的和差器带宽较窄，在超宽带内无法应用的问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明公开了一种共面波导超宽带和差器，包括相对设置的两个金属腔体、设于两个金属腔体间的两个介质板以及设于两个介质板间的覆铜板，其中，所述覆铜板包括介质基板以及形成在所述介质基板两侧的和差电路；
所述和差电路包括设于所述介质基板第一面的第一传输线、从所述第一传输线引出的第一T形分支和第二T形分支以及设于所述介质基板第二面的第二传输线、从所述第二传输线引出的第三T形分支和第四T形分支，所述第一传输线和第二传输线通过形成在所述介质基板上的金属过孔电连接，所述第一传输线对应所述第四T形分支的一端和所述第二传输线对应所述第二T形分支的一端短路设置。
优选地，所述第一T形分支、所述第二T形分支、所述第三T形分支和所述第四T形分支对称设置。
优选地，所述第一T形分支、所述第二T形分支、所述第三T形分支和所述第四T形分支相邻两个T形分支间的角度为90°。
优选地，所述第一传输线和第二传输线分别形成在介质基板两侧表面的环形区域上，所述环形区域的长度为一个波导波长。
优选地，所述第二T形分支与所述第一传输线短路设置的一端间的传输线长度为1/4个波长；
所述第四T形分支与所述第二传输线短路设置的一端间的传输线长度为1/4个波长。
优选地，所述和差器包括和口、差口、第一输入口和第二输入口，所述和口与所述第一T形分支自所述环形区域引出的第一分支连接，所述差口与所述第二T形分支自所述环形区域引出的第二分支连接，所述第一输入口与所述第三T形分支自所述环形区域引出的第三分支连接，所述第二输入口与所述第四T形分支自所述环形区域引出的第四分支连接。
优选地，所述第一分支、所述第二分支、所述第三分支和所述第四分支的特征阻抗为50欧姆，所述环形区域的特征阻抗为70欧姆。优选地，所述和差电路的第一传输线和第二传输线的传输线类型为共面波导。
优选地，每个所述金属腔体上形成有容纳所述介质板的第一凹陷。
优选地，每个所述金属腔体上形成有容纳所述覆铜板的第二凹陷。
本发明提出的共面波导超宽带和差器第二和第四T形分支均有一端终端短路，两个T形分支之间的传输线就构成了两端短路的耦合线，用耦合线来代替传统混合环的传输线，使得和差器四个分支的端口之间的距离可等长，从而减小了频率敏感性，从而实现超宽带，能够在接近倍频程内实现和差器良好的驻波，幅度和相位一致性，能够在接近倍频程内实现和差器良好的驻波，幅度和相位一致性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明共面波导超宽带和差器一个具体实施例的分解示意图；
图2示出本发明共面波导超宽带和差器一个具体实施例介质基板一侧的和差电路的示意图；
图3示出本发明共面波导超宽带和差器一个具体实施例介质基板另一侧的和差电路的示意图；
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1-图3所示，本实施例公开了一种共面波导超宽带和差器。本实施例中，共面波导超宽带和差器包括相对设置的两个金属腔体101、设于两个金属腔体101间的两个介质板102以及设于两个介质板102间的覆铜板103；其中，所述覆铜板103包括介质基板201以及形成在所述介质基板201两侧的和差电路202。
所述和差电路202包括设于所述介质基板201第一面(正面)的第一传输线、从所述第一传输线引出的第一T形分支203和第二T形分支204以及设于所述介质基板201第二面(反面)的第二传输线、从所述第二传输线引出的第三T形分支205和第四T形分支206，所述第一传输线和第二传输线通过形成在所述介质基板201上的金属过孔209电连接，所述第一传输线对应所述第四T形分支206的一端207和所述第二传输线对应所述第二T形分支204的一端208短路设置，可在共面波导平面结构上将内外导体相连以实现短路设置。
优选的，所述第一T形分支203、所述第二T形分支204、所述第三T形分支205和所述第四T形分支206对称设置，更优选地，所述第一T形分支203、所述第二T形分支204、所述第三T形分支205和所述第四T形分支206相邻两个T形分支间的角度为90°，例如，如图2和图3中按照设置的坐标设置第一T形分支203、所述第二T形分支204、所述第三T形分支205和所述第四T形分支206。
在优选的实施方式中，所述第一传输线和第二传输线分别形成在介质基板201两侧表面的环形区域上，所述环形区域的长度优选的可设置为一个波导波长，则第一T形分支203、所述第二T形分支204、所述第三T形分支205和所述第四T形分支206相邻两个T形分支间的角度为90°设置时，相邻两个T形分支间的距离都是1/4波导波长。
在优选的实施方式中，设置所述第二T形分支204与所述第一传输线短路设置的一端间的传输线长度为1/4个波长，所述第四T形分支206与所述第二传输线短路设置的一端间的传输线长度为1/4个波长。第二和第四T形分支206均有一端终端短路，两个T形分支之间的传输线就构成了1/4波长且两端短路的3dB耦合线214，而1/4波长的3dB耦合线214与1/4波长的传输线相位差180度，所以用耦合线214来代替传统混合环的3/4波长传输线，使得和差器4端口之间的距离等长，从而减小了频率敏感性，从而实现超宽带，能够在接近倍频程内实现和差器良好的驻波，幅度和相位一致性。
所述和差器包括和口210、差口211、第一输入口212和第二输入口213，所述和口210可与所述第一T形分支203连接，所述差口211可与所述第二T形分支204连接，所述第一输入口212可与所述第三T形分支205连接，所述第二输入口213可与所述第四T形分支206连接。第一输入口212输入的能量，经过第一T形分支203再经过金属化过孔到达介质基板201另一侧的第三T形分支205，而第二输入口213的能量，经过第四T形分支206到达第三T形分支205，这样第一输入口212的能量和第二输入口213的能量在第三T形分支205同相相加，形成和信号到和口210输出。第一输入口212的能量，经过第一T形分支203到达第二T形分支204，而第二输入口213的能量，经过第四T形分支206再经过两端短路的3dB耦合线214，最终达到第二T形分支204，这样第一输入口212的能量和第二输入口213的能量第二T形分支204反相相减，形成差信号到差口211输出。1/4波长且两端短路的3dB耦合线214与1/4波长的传输线相位相差180度，从而用1/4波长且两端短路的3dB耦合线214代替传统混合环3/4波长传输线，大大减小了频率敏感性，实现了超宽带。其中，本实施例中，所述和差器包括和口、差口、第一输入口和第二输入口，所述和口与所述第一T形分支自所述环形区域引出的第一分支连接，所述差口与所述第二T形分支自所述环形区域引出的第二分支连接，所述第一输入口与所述第三T形分支自所述环形区域引出的第三分支连接，所述第二输入口与所述第四T形分支自所述环形区域引出的第四分支连接。
优选地，所述第一分支、所述第二分支、所述第三分支和所述第四分支的特征阻抗为50欧姆，所述环形区域的特征阻抗为70欧姆。优选地，所述和差电路的第一传输线和第二传输线的传输线类型为共面波导。
所述和差电路202的第一传输线和第二传输线的传输线类型为共面波导，共面波导的内导体与地在同一个平面，这样就方便了短路端的设计。
在优选的实施方式中，每个所述金属腔体101上形成有第一凹陷104，以容纳所述介质板102的，进一步可形成第二凹陷105，以容纳所述覆铜板103。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种共面波导超宽带和差器，其特征在于，包括相对设置的两个金属腔体、设于两个金属腔体间的两个介质板以及设于两个介质板间的覆铜板，其中，所述覆铜板包括介质基板以及形成在所述介质基板两侧的和差电路；
所述和差电路包括设于所述介质基板第一面的第一传输线、从所述第一传输线引出的第一T形分支和第二T形分支以及设于所述介质基板第二面的第二传输线、从所述第二传输线引出的第三T形分支和第四T形分支，所述第一传输线和第二传输线通过形成在所述介质基板上的金属过孔电连接，所述第一传输线对应所述第四T形分支的一端和所述第二传输线对应所述第二T形分支的一端短路设置。
2.根据权利要求1所述的和差器，其特征在于，所述第一T形分支、所述第二T形分支、所述第三T形分支和所述第四T形分支对称设置。
3.根据权利要求2所述的和差器，其特征在于，所述第一T形分支、所述第二T形分支、所述第三T形分支和所述第四T形分支相邻两个T形分支间的角度为90°。
4.根据权利要求1所述的和差器，其特征在于，所述第一传输线和第二传输线分别形成在介质基板两侧表面的环形区域上，所述环形区域的长度为一个波导波长。
5.根据权利要求4所述的和差器，其特征在于，所述第二T形分支与所述第一传输线短路设置的一端间的传输线长度为1/4个波长；
所述第四T形分支与所述第二传输线短路设置的一端间的传输线长度为1/4个波长。
6.根据权利要求5所述的和差器，其特征在于，所述和差器包括和口、差口、第一输入口和第二输入口，所述和口与所述第一T形分支自所述环形区域引出的第一分支连接，所述差口与所述第二T形分支自所述环形区域引出的第二分支连接，所述第一输入口与所述第三T形分支自所述环形区域引出的第三分支连接，所述第二输入口与所述第四T形分支自所述环形区域引出的第四分支连接。
7.根据权利要求6所述的和差器，其特征在于，所述第一分支、所述第二分支、所述第三分支和所述第四分支的特征阻抗为50欧姆，所述环形区域的特征阻抗为70欧姆。
8.根据权利要求1所述的和差器，其特征在于，所述和差电路的第一传输线和第二传输线的传输线类型为共面波导。
9.根据权利要求1所述的和差器，其特征在于，每个所述金属腔体上形成有容纳所述介质板的第一凹陷。
10.根据权利要求1所述的和差器，其特征在于，每个所述金属腔体上形成有容纳所述覆铜板的第二凹陷。
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