CN1094855A - 模拟式360°反射型线性移相器 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于微波移相的微波器件。由环
形器和反射终端盒构成，二者用同轴接头联接。反射
终端电路板刻蚀成直流对称式偏置结构的分布参数
电路和焊接有非定常变容指数γ的微带型二极管。
分布参数电路包括有偏置电容C1、C2，高阻微带线电
感18、19，1/4波长微带线4，环形器端口1，偏置电
压端口5等。本发明具有能工作在X波段以下，移
相跟偏置电压成线性关系，能连续360°移相，波动
幅度均匀，制版工艺简单，制作成品率高等特点。
Description
本发明属一种用于微波移相的微波器件。
已检索到的用于微波移相的装置是一份美国专利，名称为“宽波段微波模拟移相器”，申请号为738794，申请日为1985年5月28日，公告号为4638269，公告日为1987年6月20日。这种移相器采用3dB混合耦合器和电抗型反射终端的结构形式，将耦合器和反射终端各元件集成在一块晶体材料片上。与本发明更接近的技术还有，采用环形器和一对变容二极管构成的反射终端的结构形式，其工艺方法也是采用集成或混合集成技术，将环形器和变容二极管通过光刻、扩散等一整套复杂的半导体工艺过程，集成到一块半导体芯片上。所有这些已有技术，由于采用集成或混合集成技术，受到器件尺寸的限制，只能工作在X以上的波段，不能制成更宽波段的移相器;为了获得线性的相移特性和均匀的插入损耗，通常在设计中以减小移相范围为代价，很难制成360°线性移相器;而且集成电路制作过程，工艺复杂，成品率低，造价昂贵。
本发明的目的在于克服已有技术的上述缺点，设计一种非集成或混合集成的模拟移相器，能工作在X波段以下，简化工艺，实现相移360°连续可调，并且相移大小跟偏置电压成线性关系。
本发明的模拟式360°反射型线性移相器，由环形器和反射终端盒构成。环行器和反射终端盒是独立存在的机械结构形式，二者通过同轴接头进行联接。环形器上装有微波输入插头座和微波输出插头座，反射终端盒上装有偏置电压插头座，其内装有反射终端电路。所说的反射终端盒内装有的反射终端电路是用复合微波介质基片制作的反射终端印刷电路板，其上刻蚀成直流对称式偏置结构的分布参数电路和使用微带型变容二极管。
由于反射终端采用这种复合微波介质基片制成的分布参数电路形式，使移相器有效地工作在X波段以下。
前述中的环形器和反射终端盒的独立存在的机械结构形式、分布参数电路、反射终端印刷电路板的具体形式分别参见图1-3。
图1是本发明的一种外形结构示意图。
图2是本发明的分布参数电路。
图3是本发明的一种反射终端印刷电路板示意图。
图1中，10是环形器，11是反射终端盒，二者由同轴接头12联接。控制微波移相的控制电压由反射终端盒11上的偏置电压插头座15输入到反射终端盒11内的分布参数电路。微波信号由微波输入插头座13经环形器10后由微波输出插头座14输出，并产生相位的移动。
由于环形器10和反射终端不是集成或混合集成的结构，因而可以制作成X波段以下的移相器。总装时在反射终端盒11内充填微波吸收材料，可以改善幅度波动的均匀性。
为了灵活地配接不同波段的反射终端盒11，同轴接头12可用同轴L1bJ-K插座，使一个环形器10可获得宽波段的相位移动。为了使微波输入插头座13、微波输出插头座14跟偏置电压插头座15区别开来，不至于使用时出现插错，电压控制端的偏置电压插头座15可选用同轴L8K式插座。
如图2所示，本发明的分布参数电路包括微带型变容二极管D1、D2，线性调节电感L1、L2，偏置电容C1、C2和偏置电感L3、L4等构成。其中微带型变容二极管D1、D2的“+”端分别接在1/4波长微带线4的两端，“-”端分别串接线性调节电感L1、L2和偏置电容C1、C2，C1和C2的另一端接地。C1和L1的接点跟C2和L2的接点由高阻微带线6联接，并在此高阻微带线6中点接偏置电感L3，L3的另一端为偏置电压端口5，用于加调节电压。在1/4波长微带线4的一端顺次串接1/4波长匹配线3和微带线2。微带线2的另一端为环形器端口1，用于联接环形器10。在微带线2的中点和地之间接另一偏置电感L4。
为具体实现本发明的分布参数电路，可以采用在复合微波介质基片8上刻蚀成的分布参数印刷电路板上焊接微带型变容二级管D1、D2的方法制作。即用反射终端印刷电路板制作分布参数电路。
图3所示的反射终端印刷电路板是在两面敷有金属面的复合微波介质基片8上，有一面通过刀刻、腐蚀方法形成分布参数电路。该分布参数电路的具体图形是：环形器端口1、微带线2、1/4波长匹配线3、1/4波长微带线4顺次一字形串接排列;在微带线2的中间与微带线2成丁字形向下有高阻微带线电感19（即偏置电感L4）和接地线过孔盘7。对应1/4波长微带线4两端向下对应留有两个方形的金属面，它们分别是偏置电容C1和C2。两个方形金属面的上边缘由高阻微带线6联接，在此高阻微带线电感6中垂线处敷有高阻微带线电感18（即偏置电感L3）和在高阻微带线电感18的另一端留有偏置电压端口5;上述各微带线及元件之外的地方显露出绝缘的复合微波介质基片8;在1/4波长微带线4的两端和偏置电容C1、C2金属面上边线中点分别焊接有微带型变容二极管D1、D2。
在设计方法上，为了获得最佳线性条件，微带型变容二级管D1、D2可选用非定常变容指数γ的变容二级管，根据γ的函数关系，采用CAD方法求出最佳设计元件参数和反射终端印刷电路版图的几何参数。在制作工艺上，可以是在胶带纸上精确绘出印刷电路版图，然后贴到复合微波介质基片8上，在显微镜下刀刻成型，再用三氯化铁腐蚀成形。线性调节电感L1、L2就是微带型变容二极管D1、D2的等效引线电感，即微带型变容二极管D1、D2的等效引线电感可以调节移相器的线性，可以根据设计要求，适当截取微带型变容二极管D1、D2的引线长度，焊接定型，以使移相器性能稳定。
从图3的反射终端印刷电路板可以看出，直流偏置电压（调节电压）是采用了直流对称式结构，即直流偏置电压经高阻微带线电感18由两个偏置电容C1、C2的对称中心馈入。这样，使两个微带型变容二极管D1、D2的偏置电路对微波信号的影响均匀一致，从而有利用移相器的线性。
本发明的模拟式360°反射型线性移相器。由于采用了分布参数电路形式和非集成或混合集成的环形器与反射终端盒独立分开的机械结构，使其工作的频率范围更宽，特别是可以工作在X波段以下，并能连续360°移相，同时简化了制版工艺，提高了工作效率和成品率。由于使用计算机辅助设计，按设计要求选用非定常变容指数γ的微带型变容二级管，按设计要求制作反射终端印刷电路板，按设计要求选定微带型变容二级管的引线长度，采用直流对称式偏置结构，都有益于移相器的线性和性能稳定。由于反射终端盒内填充有微波吸收材料，而改善了幅度波动的均匀性。
Claims (6)
1、一种模拟式360°反射型线性移相器，由环形器(10)和反射终端盒(11)构成，环形器(10)上装有微波输入插头座(13)和微波输出插头座(14)，反射终端盒(11)上装有偏置电压插头座(15)，其内装有反射终端电路，本发明的特征在于，环形器(10)和反射终端盒(11)是独立存在的机械结构形式，二者通过同轴接头(12)进行联接；所说的反射终端电路是用复合微波介质基片(8)制作的反射终端印刷电路板，其上刻蚀成直流对称式偏置结构的分布参数电路和使用微带型变容二极管。
2、按照权利要求1所述的模拟式360°反射型线性移相器，其特征在于所说的分布参数电路包括微带型变容二极管（D1，D2），线性调节电感（L1，L2），偏置电容（C1，C2），偏置电感（L3，L4）构成，其中微带型变容二极管（D1，D2）的“+”端分别接在1/4波长微带线（4）的两端，“-”端分别串接线性调节电感（L1，L2）和偏置电容（C1，C2），C1和C2的另一端接地;C1和L1的接点跟C2和L2的接点用高阻微带线6联接，并在此高阻微带线6中点接偏置电感（L3），L3的另一端为偏置电压端口（5），用于加调节电压;在1/4波长微带线（4）的一端顺次串接1/4波长匹配线（3）和微带线（2），微带线（2）的另一端为环形器端口（1），用于联接环形器（10）;在微带线（2）的中点和地之间接另一个偏置电感（L4）。
3、按照权利要求1或2所述的模拟式360°反射型线性移相器，其特征在于所说的反射终端印刷电路板是在两面敷有金属面的复合微波介质基片（8）上，有一面通过刀刻、腐蚀方法形成分布参数电路，该分布参数电路的具体图形是：环形器端口（1）、微带线（2）、1/4波长匹配线（3）、1/4波长微带线（4）顺次一字形串接排列;在微带线（2）的中间与微带线（2）成丁字形向下有高阻微带线电感（19）（此即是偏置电感L4）和接地线过盘孔（7）;对应1/4波长微带线（4）两端向下对应留有两个方形的金属面，它们分别是偏置电容C1和C2;两个方形的金属面的上边缘由一条高阻微带线（6）联接，在此高阻微带线（6）的中垂线处敷有高阻微带线电感（18）（此即是偏置电感L3）和在高阻微带线电感（18）另一端留有偏置电压端口（5）;上述各微带线及元件之外的地方显露出绝缘的复合微波介质基片（8）;所说的微带型变容二极管（D1，D2）是分别焊接在1/4波长微带线（4）的两端和偏置电容（C1，C2）金属面上边线绝缘的复合微波介质基片（8）;所说的微带型变容二极管（D1，D2）是分别焊接在1/4波长微带线（4）的两端和偏置电容（C1，C2）金属面上边线的中点。
4、按照权利要求1或2所述的模拟式360°反射型线性移相器，其特征在于在反射终端盒内充填有微波吸收材料。
5、按照权利要求3所述的模拟式360°反射型线性移相器，其特征在于在反射终端盒（11）内充填有微波吸收材料。
6、按照权利要求1或5所述的模拟式360°反射型线性移相器，其特征在于所说的微带型变容二极管（D1，D2）是非定常变容指数γ的微带型变容二极管;微带型变容二极管（D1，D2）的等效引线电感就是线性调节电感（L1，L2），根据设计要求截取D1，D2的引线长度焊接定型。
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| CN 94102729 CN1032507C (zh) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 模拟式360°反射型线性移相器 |
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| CN105871437A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-17 | 深圳前海智讯中联科技有限公司 | 一种多波束选择智能天线通信系统 |
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| CN107241073A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-10-10 | 江苏大学 | 一种提高线性度的并行结构功率放大器 |
| CN111092280A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-01 | 电子科技大学 | 基于新型延迟线结构的宽带太赫兹移相器 |
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1994
- 1994-03-15 CN CN 94102729 patent/CN1032507C/zh not_active Expired - Fee Related
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