CN113013569A - 一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥 - Google Patents

一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥 Download PDF

Info

Publication number
CN113013569A
CN113013569A CN202110217921.3A CN202110217921A CN113013569A CN 113013569 A CN113013569 A CN 113013569A CN 202110217921 A CN202110217921 A CN 202110217921A CN 113013569 A CN113013569 A CN 113013569A
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
microstrip
microstrip line
dual
phase difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110217921.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113013569B (zh
Inventor
杨涛
陈安榕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN202110217921.3A priority Critical patent/CN113013569B/zh
Publication of CN113013569A publication Critical patent/CN113013569A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113013569B publication Critical patent/CN113013569B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

本发明涉及无线通信系统领域，具体涉及一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，技术方案包括输入端口、直通端口、耦合端口、隔离端口、介质基板和设置在介质基板上的微带线，所述输入端口和隔离端口通过第一微带线连接，所述直通端口和耦合端口通过第二微带线连接，所述第一微带线和第二微带线之间连接有第三微带线和第四微带线，所述第一微带线和第二微带线上分别连接有两根加载微带线，所述加载微带线上连接有变容模块，在两个工作频带下，通过控制变容模块电容值，改变加载在电桥上四个枝节的输入阻抗，进而实现耦合端口与直通端口之间的输出相位差连续可调且双频带工作，其可调范围较宽，结构简单，制造成本低。

Description

一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥
技术领域
本发明属于无线通信系统领域，具体涉及一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥。
背景技术
混合电桥是现代无线通信网络中常用的无源部件，在微波系统中，电桥可以按一定比例对微波信号进行幅度和相位的分配，在平衡式放大器，功分器以及相位控制装置中，都有混合电桥的应用，混合电桥在各种功能的微波整机中发挥着重要的作用，混合电桥在作为功分器，相位控制装置时，往往需要多个相位状态，且工作于多个频段，一般的混合电桥难以满足。
发明内容
本发明提供一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，以解决上述问题，包括输入端口、直通端口、耦合端口、隔离端口、介质基板和设置在介质基板上的微带线，四个端口均采用特征阻抗为50欧姆的微带线连接，所述输入端口和隔离端口通过第一微带线连接，所述直通端口和耦合端口通过第二微带线连接，所述第一微带线和第二微带线之间连接有第三微带线和第四微带线，所述第一微带线和第二微带线上分别连接有两根加载微带线，所述加载微带线上连接有变容模块。
优选的，所述加载微带线连接在所述第一微带线、第二微带线、第三微带线以及第四微带线互相连接的交叉处。
优选的，所述变容模块包括变容二极管，所述变容二极管阴极与所述加载微带线连接且在阴极端连接有偏置电路，所述变容二极管阳极接地。
优选的，所述变容模块还包括固定电容，所述固定电容连接在变容二极管和加载微带线之间，所述偏置电路连接在所述固定电容和变容二极管之间。
优选的，所述加载微带上线设置有多个变容模块。
优选的，所述偏置电路上设置有限流电阻。
优选的，所述加载微带线相向设置。
优选的，所述输入端口、直通端口、耦合端口、隔离端口采用SMA接头连接。
本发明具有以下有益效果：提供一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，在两个工作频带下，通过控制变容模块电容值，改变加载在电桥上四个枝节的输入阻抗，进而实现耦合端口与直通端口之间的输出相位差连续可调，其可调范围较宽，结构简单，制造成本低，在双频段天线波束形成网络、自适应相位补偿等方面有较好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例中电桥的电路结构示意图；
图2是本发明实施例中电桥尺寸示意图；
图3是本发明实施例中直通端口、耦合端口双频带输出相位差60°时的测试结果S参数图，φ为相位差；
图4是本发明实施例中直通端口、耦合端口双频带输出相位差60°时的测试结果功分比图，φ为相位差；
图5是本发明实施例中直通端口、耦合端口双频带输出相位差90°时的测试结果S参数图，φ为相位差；
图6是本发明实施例中直通端口、耦合端口双频带输出相位差90°时的测试结果功分比图，φ为相位差；
图7是本发明实施例中直通端口、耦合端口双频带输出相位差120°时的测试结果S参数图，φ为相位差；
图8是本发明实施例中直通端口、耦合端口双频带输出相位差120°时的测试结果功分比图，φ为相位差；
图9是本发明实施例中直通端口、耦合端口双频带输出相位差60°-120°连续调整时相位差测试结果图，调整步进为10°，φ为相位差。
11-输入端口；12-隔离端口；13-直通端口；14-耦合端口；21-第一微带线；22-第二微带线；23-第三微带线；24-第四微带线；31-加载微带线；32-变容二极管；33-固定电容；34-偏置电路；35-限流电阻。
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-9所示，一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，包括输入端口11、直通端口13、耦合端口14、隔离端口12、介质基板和设置在介质基板上的微带线，四个端口均采用特征阻抗为50欧姆的微带线连接，输入端口11和隔离端口12通过第一微带线21连接，直通端口13和耦合端口14通过第二微带线22连接，第一微带线21和第二微带线22之间连接有第三微带线23和第四微带线24，第一微带线21和第二微带线22上分别连接有两根加载微带线31，加载微带线31上连接有变容模块。
第一微带线21平行于第二微带线22设置，第三微带线23平行于第四微带线24设置，各个微带线的宽度根据具体应用频段的需求相应设置，四个端口的功能划分取决于信号输入的位置和各微带线的宽度设置，通过加载微带线31在电桥上加载变容模块，每一个加载微带线31可等效为一个枝节，而变容模块的主要作用是改变加载在电桥上的输入阻抗，从而调整从直通端口13和耦合端口14输出的相位差。
作为优选的方案，加载微带线31连接在第一微带线21、第二微带线22、第三微带线23以及第四微带线24互相连接的交叉处。
作为优选的方案，变容模块包括变容二极管32，变容二极管32阴极与加载微带线31连接且在阴极端连接有偏置电路34，变容二极管32阳极接地，通过改变偏置电路34加载电压改变所述变容二极管32电容值。
作为优选的方案，变容模块还包括固定电容33，固定电容33连接在变容二极管32和加载微带线31之间，偏置电路34连接在固定电容33和变容二极管32之间。
作为优选的方案，加载微带上线设置有多个变容模块。
设置多个变容模块，增大电容值可调范围，即增大相位差的调节范围，在同一条加载微带线31上连接多个变容模块，此时偏置电路34会存在干扰，加入固定电容33隔离直流，避免多个偏置电路34之间互相影响，同时降低了对于变容二极管32调节能力的需求。
作为优选的方案，偏置电路34上设置有限流电阻35，降低电流，保护变容二极管32。
作为优选的方案，加载微带线31相向设置，位于第一微带线21、第二微带线22横向覆盖的范围内，充分利用介质基板上的空间，有利于减小电桥尺寸。
作为优选的方案，输入端口11、直通端口13、耦合端口14、隔离端口12采用SMA接头连接，的名称全称是SubMiniature version A，SMA接口有两种形式，标准的SMA是一端“外螺纹+孔”，另一端“内螺纹+针”，便于连接。
一种具体的实施方式：第一微带线21和第二微带线22上连接的加载微带线31对称设置，介质基板选用Rogers RO5880，基板厚度为20mil，各个端口由SMA接头连接，变容二极管32采用MA46H201系列的变容二极管32，电容值变化范围约0.2-2pF。固定电容33采用0402封装20pF电容，限流电阻35阻值为100KΩ，通过奇偶模分析法进行分析，并指导电桥设计，满足以下计算公式：
(1)
Figure BDA0002954632680000051
(2)
Figure BDA0002954632680000052
(3)
Figure BDA0002954632680000053
(4)
Figure BDA0002954632680000054
(5)
Figure BDA0002954632680000055
Figure BDA0002954632680000056
，式中f1，f2为两个电桥工作频带的中心频率，满足f1＜f2,M＝f2/f1，θ1为第三、四微带线的电长度，θ2为第一、二微带的电长度，Z1第三、四微带线的特征阻抗，Z2为第一、二微带线的特征阻抗，φ为输出相位差，Zsi(fi)为加载电容微带枝节在频率f1和f2等效的输入阻抗，此处设定电桥工作频率为0.9GHz和1.8GHz，功分比为1，相差调节范围为60°-120°，根据公式(1)-(4)计算电桥枝节长度，确定特征阻抗，电桥尺寸确定为W1＝1.57mm,W2＝2mm，W3＝1.2mm，W4＝0.2mm，L1＝4mm，L2＝40.3mm，L3＝39.5mm，L4＝17.15mm，L5＝2.6mm，L6＝44.1mm，控制变容模块电容值使枝节等效输入阻抗满足公式(5)并具有可重构功能。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：包括输入端口、直通端口、耦合端口、隔离端口、介质基板和设置在介质基板上的微带线，所述输入端口和隔离端口通过第一微带线连接，所述直通端口和耦合端口通过第二微带线连接，所述第一微带线和第二微带线之间连接有第三微带线和第四微带线，所述第一微带线和第二微带线上分别连接有两根加载微带线，所述加载微带线上连接有变容模块。
2.根据权利要求1所述的一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：所述加载微带线连接在所述第一微带线、第二微带线、第三微带线以及第四微带线互相连接的交叉处。
3.根据权利要求1所述的一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：所述变容模块包括变容二极管，所述变容二极管阴极与所述加载微带线连接且在阴极端连接有偏置电路，所述变容二极管阳极接地。
4.根据权利要求3所述的一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：所述变容模块还包括固定电容，所述固定电容连接在变容二极管和加载微带线之间，所述偏置电路连接在所述固定电容和变容二极管之间。
5.根据权利要求4所述的一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：所述加载微带上线设置有多个变容模块。
6.根据权利要求3-5任一所述的一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：所述偏置电路上设置有限流电阻。
7.根据权利要求1所述的一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：所述加载微带线相向设置。
8.根据权利要求1所述的一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥，其特征在于：所述输入端口、直通端口、耦合端口、隔离端口采用SMA接头连接。
CN202110217921.3A 2021-02-26 2021-02-26 一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥 Active CN113013569B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110217921.3A CN113013569B (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110217921.3A CN113013569B (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113013569A true CN113013569A (zh) 2021-06-22
CN113013569B CN113013569B (zh) 2022-08-05

Family

ID=76386595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110217921.3A Active CN113013569B (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113013569B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216687A (ja) * 1993-01-18 1994-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 周波数可変方向性結合器
CN104852112A (zh) * 2015-03-26 2015-08-19 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种频率和相位可重构的混合耦合器及其设计方法
CN106207361A (zh) * 2016-08-01 2016-12-07 广东工业大学 一种双维度可重构正交耦合器
US20190181523A1 (en) * 2017-12-12 2019-06-13 Searete Llc Systems and methods for phase shifting signals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216687A (ja) * 1993-01-18 1994-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 周波数可変方向性結合器
CN104852112A (zh) * 2015-03-26 2015-08-19 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种频率和相位可重构的混合耦合器及其设计方法
CN106207361A (zh) * 2016-08-01 2016-12-07 广东工业大学 一种双维度可重构正交耦合器
US20190181523A1 (en) * 2017-12-12 2019-06-13 Searete Llc Systems and methods for phase shifting signals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHAO YONG ZHENG: "Simultaneous Phase- and Frequency-Tunable", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113013569B (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110130387A (ko) 오른손 및 왼손 법칙을 따르는 복합 메타 재료 구조 기반의 다중 폴 다중 쓰로 스위치 소자
CN109599648B (zh) 基于微带线谐振器的中心频率和带宽可调的多功能滤波器
CN102361151B (zh) 一种非对称共面波导横跨定向耦合器
CN102290628A (zh) 一种紧凑型四路功率分配合成结构
CN111509406A (zh) 一种极化和方向图复合可重构天线
CN111817001A (zh) 一种Ka波段基于液晶反射式移相器的1×4平面相控阵
CN110556615B (zh) 基于耦合对称短路枝节多模谐振器的多频带通滤波器
CN110380168B (zh) 非平衡到平衡的双宽带功分滤波器
CN113013569B (zh) 一种输出相位差连续可调的双频带微带混合电桥
CN111490315B (zh) 一种基于液晶和开关的混合移相器及调控方法
EP1895616B1 (en) Irreversible circuit element
CN113114152A (zh) 基于薄膜ipd技术的功分电路、功分器以及电子设备
CN110429362B (zh) 基于t型谐振器的可重构滤波器
CN112768864A (zh) 微带-槽线耦合双频带90度定向耦合器
CN114335952B (zh) 一种相位差和分配比可重构的滤波功分器及天线系统
CN113922020B (zh) 一种由c型谐振器构成的宽带高抑制双通带滤波器
CN101188443A (zh) 一种功分器、功分装置及射频装置
CN104966875A (zh) 微波毫米波有源平衡滤波功分器
CN209881747U (zh) 具有正交相位差切换功能的集总元件功分器
CN110518316B (zh) 一种基于单个枝节加载多模谐振器的多频带通滤波器
US6037845A (en) RF three-way combiner/splitter
CN110098458B (zh) 基于ltcc技术的四相位四路功分器
CN104577284A (zh) 紧凑型波导功分器
CN218070170U (zh) 带相位调节的微带功分器及微带合路器
CN204271233U (zh) 紧凑型波导功分器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant