CN114050382B - 一种平衡式宽带压控可调移相器 - Google Patents

一种平衡式宽带压控可调移相器 Download PDF

Info

Publication number
CN114050382B
CN114050382B CN202111352549.3A CN202111352549A CN114050382B CN 114050382 B CN114050382 B CN 114050382B CN 202111352549 A CN202111352549 A CN 202111352549A CN 114050382 B CN114050382 B CN 114050382B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microstrip line
microstrip
line
loaded
lines
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.)
Active
Application number
CN202111352549.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114050382A (zh
Inventor
张威
施金
施敏
徐凯
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.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
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 Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN202111352549.3A priority Critical patent/CN114050382B/zh
Publication of CN114050382A publication Critical patent/CN114050382A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114050382B publication Critical patent/CN114050382B/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
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种平衡式宽带压控可调移相器，采用单层微带结构，整个结构沿水平方向的中心线对称，包括一个位于中间位置的微带线环形结构，微带线环形结构的左右两侧的微带线上下端分别连接一个终端加载变容二极管的耦合微带线，并分别再与加载电感的微带线构成级联的环形结构，位于中间位置的微带线环形结构的左右两侧的微带线的中心还加载开路枝节。相比于现有的平衡式压控可调移相器，本发明具有宽带差模阻抗匹配和宽带压控可调移相、较小的损耗以及结构简单易加工的优点。

Description

一种平衡式宽带压控可调移相器
技术领域
本发明涉及移相器，尤其涉及一种平衡式宽带压控可调移相器。
背景技术
无线通信技术的快速发展对无线通信系统提出了更高的要求，即集成化、小型化和宽带化等。移相器作为相位控制器件，被广泛应用于相控阵天线、相控阵雷达、圆极化天线、波束成形网络和卫星移动通信系统中。压控可调移相器的移相值是偏置电压产生的相位与初始偏压产生的相位之差，其随着控制电压连续改变。相比于固定值移相器，压控可调移相器不仅可以兼容多个不同移相需求的系统，而且应用于可重构系统时，可减少系统的器件数量和体积，有利于无线通信系统的集成化和小型化。此外，平衡式宽带压控可调移相器可同时提供宽带差模移相和宽带共模抑制功能，迎合了无线通信系统的宽带化发展需求。与单端宽带可调移相器相比，平衡式宽带压控可调移相器因其方便与其他平衡式器件相连接，且具有良好的抗电磁干扰和抑制环境噪声的能力而备受关注。然而，目前对平衡式宽带压控可调移相器的设计仍然是一个重要挑战。
目前大多数可调移相器是单端设计，不具备共模抑制能力，且存在阻抗匹配差、移相误差大和工作带宽窄等问题。仅有一个平衡式压控可调移相器被报道，该平衡式可调移相器通过上下层基板之间的偏置电压控制中间层液晶波导的介电常数实现0°~195°的可调移相，其共模抑制功能通过哑铃形槽谐振器的缺陷地结构实现。但是该设计的移相值随着频率线性变化，且采用多层基板实现，存在工作带宽窄、损耗大和结构复杂等问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种实现同时具有宽带差模阻抗匹配、宽带可调差模移相和宽带共模抑制的平衡式压控可调移相器，并具有损耗低和结构简单特点。
技术方案：一种平衡式宽带压控可调移相器，采用单层微带结构，整个结构沿水平方向的中心线对称，包括一个位于中间位置的微带线环形结构，所述微带线环形结构的左右两侧的微带线上下端分别连接一个终端加载变容二极管的耦合微带线，并分别再与加载电感的微带线构成级联的环形结构，位于中间位置的所述微带线环形结构的左右两侧的微带线的中心还加载开路枝节。
进一步的，中间位置的所述微带线环形结构由两侧的电长度为160°的第一、第二微带线，以及上下两侧的电长度为70°的微带线构成；所述第一、第二微带线的上下端侧边分别连接电长度为53°的耦合微带线的一端，各耦合微带线中的各条微带线终端分别连接一个变容二极管Cv的阴极，各变容二极管Cv的阳极分别连接一个接地通孔；同一侧的两个耦合微带线的另一端分别对应与一个电长度为160°的第三、第四微带线连接，从而形成所述级联的环形结构；四个连接隔直电容Cb的微带线分别与第三、第四微带线的上下端侧边对应连接，各隔直电容Cb的另一端分别对应与一条馈线连接，馈线的线宽与连接隔直电容Cb的微带线线宽一致；两个电长度分别为80°和30°的微带线的一端开路，另一端分别对应连接第一、第二微带线的中心位置；还包括两个外接偏置电压的金属贴片以及三个扼流电感LR，三个扼流电感LR分别加载在第三微带线、第二微带线和第四微带线的中心处，并分别连接金属贴片。
有益效果：本发明通过一个位于中间位置的微带线环形结构级联两个由终端加载变容二极管的耦合微带线以及中心加载开路枝节、电感的微带线构成的环形结构实现同时具有宽带差模阻抗匹配、宽带可调差模移相和宽带共模抑制的平衡式压控可调移相器，并且具有损耗低和结构简单易加工的优点。
两个外接偏置电压的金属贴片通过三个扼流电感L R分别连接在对应微带线的中心位置，只需外接两个直流电源就可为八个可变电容提供直流偏置电压，且不影响电路的差模性能。
整个结构上下对称而左右不对称，以便兼顾差模阻抗匹配、差模可调移相和共模抑制的性能调控。
附图说明
图1为本发明平衡式宽带压控可调移相器的结构示意图；
图2为本发明平衡式宽带压控可调移相器的差模S参数；
图3为本发明平衡式宽带压控可调移相器的共模S参数；
图4为本发明平衡式宽带压控可调移相器的差模移相响应。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
具体结构如图1所示，中间位置的微带线环形结构由两侧的电长度为160°的微带线16、微带线17以及上下两侧的电长度为70°的微带线13、微带线14构成。微带线16、微带线17的上下端侧边分别连接电长度为53°的耦合微带线9~12的一端，各耦合微带线9~12中的各条微带线终端分别连接一个变容二极管C v的阴极，各变容二极管C v的阳极分别连接一个接地通孔23~30。一侧的耦合微带线9、耦合微带线10的另一端分别与一个电长度为160°的微带线15连接，另一侧的耦合微带线11、耦合微带线12的另一端分别与一个电长度为160°的微带线18连接，从而形成级联的环形结构。四个连接隔直电容C b的微带线5~8分别与微带线15、微带线18的上下端侧边对应连接，各隔直电容C b的另一端分别对应与一条馈线1~4连接，馈线1~4的线宽与连接隔直电容C b的微带线5~8线宽一致。电长度为80°的微带线19和电长度为30°的微带线20的一端开路，另一端分别对应连接微带线16、微带线17的中心位置。还包括两个外接偏置电压的金属贴片21、金属贴片22以及三个扼流电感L R，一个扼流电感L R加载在微带线15的中心处并连接金属贴片21；另外两个扼流电感L R分别加载在微带线17和微带线18的中心处，并均与金属贴片22连接。
本发明结构中，通过改变八个变容二极管C v的偏置电压，可以获得相对于初始偏压的可调差模移相基准值，耦合微带线9~12和微带线13、14用于调节差模相位斜率，以实现宽带可调差模移相，微带线15~18用于微调差模移相带宽。四个耦合微带线9~12也用于调节差模阻抗匹配带宽，结合微带线13、14以及微带线15~18使本发明产生多个差模传输极点实现宽带差模阻抗匹配。四个微带线13、14、16、17和两个开路枝节19和20构成的环形结构用于调节共模抑制带宽，结合耦合微带线9~12以及微带线15、18使本发明获得多个共模传输零点实现宽带共模抑制，其中两个开路枝节19、20可以在不影响差模工作的情况下提高共模抑制带宽。
如图1所示，一种平衡式宽带压控可调移相器，采用单层微带结构，整个结构沿水平方向的中心线对称，包括一个位于中间位置的微带线环形结构，微带线环形结构的左右两侧的微带线上下端分别连接一个终端加载变容二极管的耦合微带线，并分别再与加载电感的微带线构成级联的环形结构，位于中间位置的微带线环形结构的左右两侧的微带线的中心还加载开路枝节。
本实施例采用RO4003C基板，其介电常数为3.38，损耗角为0.0027，厚度为0.813mm。其电路结构示意图如图1所示，该平衡式宽带压控可调移相器工作在1.8GHz，变容二极管选用SMV2201-040LF型号，其C min=0.23pF（20V），C max=2.1pF（0V）。仿真的差模S参数、共模S参数和差模移相响应分别如图2、图3和图4所示，其中外加偏置电压V bias为11.5V 时产生的相位为参考相位，则偏置电压由11.5V下降至4.2V时，移相误差为± 6°的移相带宽为60%，10-dB差模阻抗匹配带宽为79.5%，频带内的最小插入损耗为0.1 dB。10-dB共模抑制带宽为91%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种平衡式宽带压控可调移相器，其特征在于，采用单层微带结构，整个结构沿上下对称，包括一个位于中间位置的微带线环形结构，所述微带线环形结构的左右两侧的微带线上下端分别连接一个耦合微带线的一端，左侧两个耦合微带线的另一端分别再与一个中心处加载电感的微带线连接，右侧两个耦合微带线的另一端分别再与另一个中心处加载电感的微带线连接，构成级联的三个微带线环形结构，位于中间位置的所述微带线环形结构的左右两侧的微带线的中心还加载开路枝节；
中间位置的所述微带线环形结构由左右两侧的电长度为160°的第一、第二微带线（16，17），以及上下两侧的电长度为70°的第三、第四微带线（13，14）构成；所述耦合微带线的电长度为53°，每个耦合微带线包括两条耦合的微带线，其中一条微带线的一端与中间位置的微带线环形结构连接，另一端连接一个变容二极管C v的阴极，另一条微带线的一端分别与位于整体结构两侧的中心处加载电感的第五、第六微带线（15，18）连接，另一端连接一个变容二极管C v的阴极；各变容二极管C v的阳极分别连接一个接地通孔（23~30）；所述中心处加载电感的第五、第六微带线（15，18）的电长度为160°；四个连接隔直电容C b的第七至第十微带线（5~8）分别与中心处加载电感的第五、第六微带线（15，18）的上下端侧边对应连接，各隔直电容C b的另一端分别对应与一条馈线（1~4）连接，馈线（1~4）的线宽与连接隔直电容C b的第七至第十微带线（5~8）线宽一致；两个电长度分别为80°和30°的第十一、第十二微带线（19，20）的一端开路，另一端分别对应连接第一、第二微带线（16，17）的中心位置，构成所述开路枝节；还包括外接偏置电压的第一、第二金属贴片（21，22），所述第二微带线（17）的中心处也加载有电感，第二微带线（17）、第五微带线（15）、第六微带线（18）所加载的电感均为扼流电感L R，第五微带线（15）所加载的电感连接第一金属贴片（21），第二微带线（17）和第五微带线（15）所加载的电感共同连接第二金属贴片（22）。
CN202111352549.3A 2021-11-16 2021-11-16 一种平衡式宽带压控可调移相器 Active CN114050382B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111352549.3A CN114050382B (zh) 2021-11-16 2021-11-16 一种平衡式宽带压控可调移相器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111352549.3A CN114050382B (zh) 2021-11-16 2021-11-16 一种平衡式宽带压控可调移相器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114050382A CN114050382A (zh) 2022-02-15
CN114050382B true CN114050382B (zh) 2022-11-08

Family

ID=80209095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111352549.3A Active CN114050382B (zh) 2021-11-16 2021-11-16 一种平衡式宽带压控可调移相器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114050382B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114639929B (zh) * 2022-05-18 2022-08-19 合肥芯谷微电子有限公司 开关线型移相器及通讯设备
CN115312998B (zh) * 2022-08-15 2023-09-26 华南理工大学 一种基于复合左右手传输线的宽带电调微波移相器
CN115458882B (zh) * 2022-09-14 2023-08-25 南通先进通信技术研究院有限公司 一种平衡式宽带移相器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209046604U (zh) * 2018-03-16 2019-06-28 上海豪锦通信科技有限公司 360度连续可调压控移相器
CN210379359U (zh) * 2019-11-13 2020-04-21 国网湖南省电力有限公司 新型90°宽带差分移相器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011012811B4 (de) * 2011-03-02 2019-12-24 Heinz Lindenmeier Elektronisch gesteuerter Hochfrequenz-Phasenschieber mit analog einstellbarer Phase
CN105789787B (zh) * 2016-03-29 2018-04-13 华南理工大学 一种频率和带宽均可重构的宽带平衡带通滤波器
CN110459845B (zh) * 2019-06-30 2020-12-01 南通大学 一种平衡式双通带微带滤波器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209046604U (zh) * 2018-03-16 2019-06-28 上海豪锦通信科技有限公司 360度连续可调压控移相器
CN210379359U (zh) * 2019-11-13 2020-04-21 国网湖南省电力有限公司 新型90°宽带差分移相器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jin Shi等.Novel Balanced Dual-Band Bandpass Filter Using.《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》.2009,第20卷(第1期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114050382A (zh) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114050382B (zh) 一种平衡式宽带压控可调移相器
CN108390153B (zh) 宽带可重构介质谐振器天线
CN1274059C (zh) 天线装置
US6097349A (en) Compact antenna feed circuits
US20180205358A1 (en) Variable phase shifter, variable phase shift circuit, rf front-end circuit, and communication apparatus
CN110611163A (zh) 一种具有稳定辐射性能的频率可重构贴片天线
JPH0330508A (ja) 連続可変アナログ移相器
CN107887678B (zh) 一种移相器的设计方法
EP1396935A1 (en) Compact balun for 802.11a applications
CN102694222B (zh) 恒定带宽的电调双模双通带滤波器
CN101777688B (zh) 微波终端短路半波长可调谐振器及其制成的微波可调滤波器
CN114122648B (zh) 一种宽带低色散移相器
Tan et al. Tunable Couplers: An Overview of Recently Developed Couplers With Tunable Functions
CN114204265A (zh) 基于宽带正交移相结构的复合可重构圆极化天线
CN114243261A (zh) 天线匹配电路、巴伦支撑及小型化天线
US20210218121A1 (en) Three-way divider
EP1396934B1 (en) Compact balun with rejection filter for 802.11a and 802.11b simultaneous operation
CN109301406B (zh) 一种带宽可调的小型化滤波集成立体巴伦
US7683737B2 (en) Broadband phase shifter
CN115458882B (zh) 一种平衡式宽带移相器
CN115312998B (zh) 一种基于复合左右手传输线的宽带电调微波移相器
KR20190071972A (ko) 위상천이기
JP7253610B1 (ja) アンテナおよび回路基板
US8773223B2 (en) Variable resonator and variable filter
JP4826536B2 (ja) 移相回路

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