CN1336699A - 用微带技术制造的具有相移单元的t型电路 - Google Patents

用微带技术制造的具有相移单元的t型电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用微带技术制作具有相同长度的两个分支L2(2、3)的T型电路,包括通过延长一个分支制作给定相移φ的相移单元(6),T型电路工作在宽带,电路包括至少一个延长分支(3)的没有相移单元的肘弯(4),长度L2等于λg/2的倍数,其中,λg是导波波长。本发明特别适用于天线的馈电网络。

Description

用微带技术制造的具有相移单元的T型电路
本发明涉及使用微带技术制造T型电路，并包括给出了给定相移的相移单元，T型电路工作在宽带。
本发明特别适用于宽带天线网络的领域。在这种类型的网络中，频带的宽度常常由辐射单元的带宽和馈电网的带宽所限制。特别是在辐射单元激励中的相移由其如此。例如，特别当使用印刷技术制造的辐射单元由众所周知的连续旋转技术激励时，使用这种类型的相移。对于上述类型的辐射单元的网络，馈电网通常使用微带技术制造，并至少由一个通过微带和肘弯连接到各种辐射单元的T型电路构成。因此，馈电网把能量分配到每一个辐射单元。对于这些辐射单元，为了用所要求的相位激励，在T型电路或电路的一端上加上一些线。然而，这个相移只是在窄带时才是有效的。
实际上，T型电路和肘弯微带线的特性本领域技术人员是非常清楚的，并提供了工作在窄频带的解释。
在微带线的情况下，微带线的长度引入了相移Φ＝βL，其中，L等于线的长度，β是相位常数。在一个已知的方法中，β取决于基片、频率、微带线的宽度。它的值由下式给出：
β＝2π/λg
其中，λg＝λ0/εreff，
λg是导波波长。
在这个公式中，εr是有效介电常数，其取决于线的宽度、基片的高度，线制作在该基片上、金属化的厚度、基片的介电常数、和波长，λ0是真空中的波长(与频率有关)。因此，这就解释了为什么对于不同频率线具有不同的相位。
众所周知，图1所示的T型电路在端口1和端口2之间及端口1和端口3之间具有等效的线长度。结果，数值Ang(S21)-Ang(S31)＝0，而不管工作频率。
此外，在使用微带技术制作的馈电网中，也使用允许改变方向的肘弯线，以便将能量供给到辐射单元。根据相移，可以得到等效于线长度的肘弯的长度。因此，肘弯的相移等于Φ＝βelbow×Lelbow，其中，βelbow是肘弯的相位常数，Lelbow是肘弯的电长度。
如图2所示，包括相移单元的T型电路早已经在现有技术中制作出来。这些电路的原理是，在T型出口的每一侧上T型电路具有相同长度的线L2，跟随的肘弯线包括相同长度的线L1。如果端口1和端口2及端口1和端口3之间的线长度相同，则该电路将显示相位差Ang(S31)-Ang(S21)＝0，而不管频率。结果，为在出口2和3之间引入给定值的相移，例如180°，对于线之一来说，所要做的就是延长L，以便βL＝180°。可以在肘弯和长度的每一侧上使用几条线。以至Φ＝180°，Φ-1＝0°。然而，所有在T型电路上进行的仿真显示这个条件只是在中心频率上有效，当偏离中心频率时，不再能获得180°的相移。
因此，本发明的目的是使用微带技术制造包括相移单元的T型电路，以便T型电路可以工作在宽频带上。
因此，本发明的主题是使用微带技术制作具有相同长度的两个分支L2的T型电路，其包括通过延长一个分支制作给定相移Φ的相移单元，T型电路工作在宽带，其特点在于它包括至少一个延长分支的没有相移单元的肘弯，长度L2等于λg/2的倍数，其中，λg是导波波长。
在这种情况中，相移单元由长度L＝Φ/β的微带线形成，其中，β是相位常数，并按上面提到的方法计算β。作为一个优选的例子，相移单元由长度L’1＝L1+Lelbow的线单元延长，肘弯由长度L1的线单元延长，这些单元允许连接到辐射单元。
按照本发明的另一特征，相移单元由肘弯长度形成，以至，Φ/2相移分配在肘弯的每一侧。在这种情况中，每一个肘弯由相同长度的线单元L1延长，用于连接到辐射单元。
本发明也涉及到馈电电路，使用微带技术制作宽带天线网络，其特点在于它包括至少一个显示上述特征的T型电路。
本发明的其它特点和优点在阅读各个实施例后将变得很明显，这些描述参考了附图，其中：
图1是现有技术的T型电路的俯视图；
图2是现有技术装有相移单元的T型电路的俯视图；
图3是本发明第一实施例的T型电路的俯视图；
图4、5、6是图3所示的电路的相移中的变化，在本发明的电路中分别与常规电路进行比较；
图7是本发明另一实施例的T型电路的俯视图；
图8、9、10是图7所示的电路的相移中的变化，在本发明的电路中分别与常规电路进行比较；
图11和12是本发明使用馈电电路制作T型电路的印刷天线的两个俯视图。
在附图中，相同的单元使用相同的参考符号。
下面参考图3到图6描述本发明的具有相移单元的T型电路的第一
实施例。
如图3所示，在这个例子中，具有相移单元的T型电路只包括一个肘弯。具体地说，T型电路由包括入口P1的分支1和两个相同长度L2的垂直分之2、3构成。按照本发明，选择的长度L2是λg/2的倍数，其中，λg等于微带技术制作的分支的导波波长。
如图3所示，分支3由肘弯4延长，肘弯本身由长度L1的线单元5延长，并到达出口P2。另一方面，按照本发明，另一分支2由给定相移Φ的线单元6延长，然后，由长度L1+Lelbow的线单元7延长，以便到达端口P3。线单元具有长度L’，以至L’＝Φ/β。在图3所示的实施例中，按照本发明，肘弯4放置在最短臂的侧面上，长度L2必须等于λg/2的倍数。
使用商业上可获得的软件如IE3D或HPESSOF完成的仿真显示了这种结构的优点，这些仿真结果显示在图4、5、6中。仿真是通过在Roger4003基片上制作具有相移单元的T型电路上完成的，基片的εr是3.38，高度等于0.81毫米，切线Δ是0.0022，T＝17.5微米。在这种情况中，用于仿真的50欧姆线的宽度是W＝1.5毫米。
图4显示了具有一个肘弯的包括相移单元的T型电路，在该电路中，具有一个肘弯的包括相移单元的T型电路与长度L的线进行比较，以至βL＝180°。在这种情况中，可以看到在11和13GHz之间的带宽上，相位的变化是23°而不是30°。
图5和6显示了按照其它规则设计的具有一个肘弯的包括相移T的相移的变化。因此，在图5中，肘弯没有放置在图3所示的臂3一样的相同侧上，而是由线单元Φ代替，分支3由单元7类型的线单元延长。在这种情况中，可以看到，在180°，T型电路的相移或多或少地等于线的相移。
图6显示了具有一个肘弯的包括相移单元的T型电路的情况，在该电路中，每一个分支的长度不是λg/2。仿真结果显示频率的相移中的变化超过线长度180°的相移。
下面参考图7到图10描述本发明的具有相移单元的T型电路的另一实施例。在这种情况中，如图7所示，T型电路包括两个肘弯40、70。具体地说，图7中的电路包括到T的进入分支10并连接到进入端口P10，按照本发明，两个垂直的分支20、30具有等于λg/2倍数的相同长度L2。
如图7所示，分支30由肘弯40和长度L1的线单元50延长，到达出口P20。另一方面，分支20由肘弯70及其两端的线单元60和80延长，并可获得相移Φ。按照本发明，线单元60和80的相移等于Φ/2。此外，线单元80由长度L1的线单元延长，并到达端口P30。
与第一实施例进行的仿真一样完成了仿真。因此，按照上述实施例，图8显示了作为频率函数的T型电路的相移变化。在这种情况中，包括两个肘弯的具有相移单元的T型电路的相移变化与长度L的线进行比较，以至βL＝180°。在这种情况中，相位的变换从11到13GHz之间只是约14°而不是30°。
图9显示了包括两个肘弯的具有相移单元的T型电路，在该图中，相移Φ没有均匀分布。如图9所示，可以看到，相移的变化近似等于180°时的线的相移变化。
图10仿真了包括两个肘弯的具有相移单元的T型电路的情况，在该电路中，两个分支20、30的长度不等于λg/2。可以在这种情况中看到，具有频率的相移变化大于180°时的线长度的相移变化。
图11和12显示了本发明使用具有相移单元的T型电路的两个应用实例。
图11示出根据本发明使用具有相移元件的T型电路的具有电源电路的印刷天线网络。具体地说，这是一种连接到微带技术制作的馈电电路的具有印刷贴片100、101、102、103的四贴片网络。四贴片100、101、102、103的网络按照下述方式连接到T的每一个分支：两个贴片100、101由相同长度的线单元1连接到C点，两个贴片102、103由相同长度的线单元1连接到C’点，这些点C和C’形成了如上所述的包括两个肘弯具有相移单元的T型电路构成的馈电电路的端口P20和P30。因此，这个馈电电路包括具有两个分支长度L2＝λg/2的T，一个分支L2由长度L1的线单元延长到点C，而另一个分支L2由均匀分布在肘弯的每一侧具有90°相移的肘弯延长，然后，由线单元L1延长到C’点。
按照另一个实施例，本发明可使用在图12所示的以已知方法顺序旋转安装的贴片网络中。具体地说，印刷天线网络包括与上述方法制作的具有两个肘弯的第一T型电路成对连接的四个贴片200、201、202、203，两个T型电路由附加的具有两个肘弯的T型电路连接到激励源。具体地说，贴片200和201由具有相移单元的T型电路连接在一起，并在贴片200接收的波和贴片201接收的波之间给出90°的相移。贴片202和203与贴片200和201的连接方式相同。因此，这个电路包括两个等于λg/2的倍数的长度L4的分支，连接到贴片200的分支在肘弯之后由线单元L3延长，而另一个分支LA绕着肘弯延长线单元，以这种方式在每一侧给出45°的相移，然后，由线单元L3延长到贴片201。以相同的方式，贴片203由线单元L3连接到T的入口，然后，在肘弯之后是长度λg/2的分支L4，而贴片202由线单元L3连接，线单元13后面是肘弯，这种连接给出了均匀的45°的相移分布，分支长度L4等于λg/2。所述的两个T型电路由另一个T型电路连接到激励电路，该T型电路包括在一端跟随等于λg/2的倍数的分支长度L2的线单元L1，跟随肘弯的线单元L1在肘弯的每一端给出均匀分布的相移90°，分支长度L2＝λg/2。结果，在供电贴片200和201的T型电路和在供电贴片202和203的T型电路上发送的波之间获得了180°相移。
本发明也适用于其它类型的网络，例如，同步网络，并可设想网络适用于比常规电路获得的带宽更宽的带宽。

Claims (6)

1.一种使用微带技术制作具有相同长度的两个分支L2的T型电路，包括通过延长一个分支制作给定相移Φ的相移单元，T型电路工作在宽带，其特征在于它包括至少一个延长没有相移单元的分支的肘弯，长度L2等于λg/2的倍数，其中，λg是导波波长。
2.按权利要求1所述的T型电路，其特征在于相移单元由长度L＝Φ/β的微带线形成，其中，β是相位常数。
3.按权利要求2所述的T型电路，其特征在于相移单元由长度L’1＝L1+Lelbow的线单元延长，肘弯由长度L1的线单元延长。
4.按权利要求1所述的T型电路，其特征在于相移单元由一定长度的肘弯形成，以至，Φ/2相移分配在肘弯的每一侧。
5.按权利要求4所述的T型电路，其特征在于每一个肘弯由相同长度的线单元L1延长。
6.一种使用微带技术制作的宽带天线网络的馈电电路，其特征在于它包括权利要求1到5任一权利要求所述的至少一个T型电路。
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