CN1491458A - 采用耦合器的nrd波导超高速调制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用无辐射介质波导耦合器的超高速调制器。本发明的第一种优选实施例中，通过在90度弯曲的连接部分制成连接块并且在连接块的尾端安装一个配有肖特基二极管的二极管基座来进行调制。在本发明的第二种优选实施例中，通过用一个180度弯曲制成一个3dB耦合器，以及在180度弯曲的尾端安装一个配有两个肖特基二极管的二极管基座来进行调制。

Description

采用耦合器的NRD波导超高速调制器

技术领域

本发明涉及一种采用耦合器的超高速调制器。

背景技术

NRD波导(无辐射介质波导)是一种毫米波集成电路，其具有低损耗和无辐射的特点。

一个NRD波导通过把上层导电板和下层导电板之间的间隙维持在小于有效频率的半波长，并且通过在上层导电板和下层导电板之间的间隙里插入一个具有某一不变宽度并且它的高度与上层导电板和下层导电板之间的间隙高度相同的绝缘传输线来组成。

相关技术里的调制方法是在接收频率信号通过循环器进入一个调制器，并且重复进行吸收或者反射的时候调制信号。在相关技术的这种方法里，循环器调制的接收频率信号被阻止进入接收频率信号发生器。然而，很难在相关技术的循环器里处理铁氧体。进而，因为循环器的三个通道相互之间应该维持120度，所以要注意到生产率有可能会降低。

发明内容

本发明涉及一种采用耦合器的超高速调制器，由以下描述的两种优选实施例来揭示。

在耦合器的末端具有气隙之后，通过采用180度弯曲5，6制成3dB耦合器，并且按照前特氟纶13，14，高介电常数薄片11，12，二极管基座9，10和后特氟纶7，8的顺序进行调整来构造本发明的第一种实施例。

第二种优选实施例通过将90度弯曲17，18的组合端和连接块22相连接，并且按照高介电常数薄片21，二极管基座20和后特氟纶19的顺序进行调整。

通过本发明，可以替代一个常用于切断输入信号的反射以及该信号返回到NRD波导的循环器。使用诸如铁氧体这样难于处理的材料所遇到的困难，能够通过采用耦合器来解决。而且有可能减少部件的数量，因为在本发明中没必要采用一个循环器的模态抑制器。

附图说明

图1是描述本发明第一种优选实施例中的一种在两个180度弯曲端配备二极管基座的超高速调制器的顶视图，肖特基二极管安装在该二极管基座上。

图2是描述本发明第一种优选实施例中的结构的截面图，其中的上层导电板和图1所示的安装在下层导电板上的超高速调制器相装配。

图3是描述用于本发明第一种优选实施例中的一种由180度弯曲制成的3dB耦合器的顶视图。

图4是描述本发明第二种优选实施例中的一种超高速调制器的顶视图，其中，在和两个90度弯曲的端部组合的部分相连的连接块处装配一个二极管基座，在该二极管基座上安装一个肖特基二极管。

图5描述本发明第二种优选实施例中结构的顶视图，其中的上层导电板和图4所示的安装在下层导电板上的超高速调制器相装配。

图6是描述二极管基座的透视图，在该二极管基座上安装一个肖特基二极管。

图7是描述本发明第二种优选实施例中，用于在位于和两个90度弯曲组合的部分的连接块的传输损耗试验的耦合器的顶视图。

图8是描述在图7所示结构中相应于金属和非金属连接块的长度(L)测量的传输损耗的图表。

图9是描述对应于180度弯曲5，6之间的间隙的有效频率的中心频率的改变的图表。

图10是描述对应于用于二极管基座9，10的偏置的开/关状态，并且由网络分析器测量的传输特性的图表，该二极管基座位于180度弯曲5，6的端部。

**图表中重要部分的代码说明**

1：上层导电板

2：下层导电板

3，4，15，16：绝缘传输线

5，6，23，24：180度弯曲

7，8，19：后特氟纶

9，10，20：二极管基座(一个肖特基势垒二极管安装在其上)

11，12，21：高介电常数薄片

13，14：前特氟纶

17，18：90度弯曲

22：连接块

25：绝缘基片

26：金属薄膜

27：肖特基二极管(肖特基势垒二极管)

D1，D2：两个180度弯曲之间的间隙

L：连接块的长度

具体实施方式

(第一种优选实施例)

在解释第一种优选实施例之前，会先解释如图3所示的一种采用180度弯曲23，24的3dB耦合器。

3dB耦合器是均匀分布输入功率的耦合器。当进行耦合的时候，进行90度移相。

如果一个具有幅值为a的波输入到图3所示的端口①，在端口②的波的幅值为a/√2，在端口④的幅值为j(a/√2)。

另一方面，如果通过使端口②和端口④完全反射该波，再次反射输入到端口②和端口④的波，耦合器能被认为其内的波在端口②和端口④分别具有a/√2和j(a/√2)的幅值。

因而，端口①的幅值成为(a/2-a/2)，即是‘0’。端口③的幅值成为j(a/2+a/2)，即是‘ja’。换句话说，输入进端口①的波以90度移相，完全传递到端口③。而且，从中可见，从端口①没有反射波出现。这表明耦合器执行了循环器的功能。

图1是描述一种采用了180度弯曲5，6的超高速调制器。包含有安装在180度弯曲端部上并具有预确定气隙的前特氟纶13，14、高介电常数薄片11，12、二极管基座9，10和后特氟纶7，8的两个次部分组成本发明的调制单元。

两个180度弯曲5，6由预确定间隙(D1)安排，而且载波即接收频率信号，进入绝缘传输线3。载波流过180度弯曲5。在此过程中，载波的一半流到180度弯曲5的端部，但是载波的剩下一半穿过3dB耦合器，传递到相反面的另一个180度弯曲6。这被称为第一耦合。

此时，当二极管基座9，10正偏时，调制单元吸收入射波，当基座9，10反偏时，反射入射波。通过此操作，执行第二耦合。

因此，当二极管基座9，10正偏时，入射波被吸收，没有调制波流向相反面的其它180度弯曲6的输出端。相反，当二极管基座9，10反偏时，入射波被反射，经过第一耦合的波和经过第二耦合的波联合，结果，保持输入进第一180度弯曲5的波的功率并且具有90度相位差的调制波可以在相反面的另一个180度弯曲6的输出端获得。

图9是描述对应于两个180度弯曲之间的间隙(D1)的电压改变。如图9所示，180度弯曲之间的间隙越宽，有效频率越低。从而能够通过控制弯曲间的气隙来调整有效频域。

图10是描述相对于应用到位于180度弯曲5，6端部的二极管基座9，10偏置的开/关的传输特性。当偏置是关时，传输损耗大约3dB，当偏置是开时，传输损耗大约35dB。因而，从中可见，吸收和反射很明确地进行。

(第二种优选实施例)

在解释第二种优选实施例之前，一个使用两个90度弯曲17，18的耦合器将会如图7所示在以下解释。

图8是根据两种情况下的连接块22的长度来描述传输损失，所述的连接块22分两种情况，分别是金属和特氟纶。当连接块22的长度为1.5毫米，传输损耗最大，当连接块22的长度为5毫米，传输损耗最小。在本发明的优选实施例，连接块22的长度确定为5毫米。如上所示，连接块22在耦合上有影响。

图4是描述一个使用90度弯曲17，18的超高速调制器。载波是接收频率信号，其输入到一个绝缘传输线15，到达90度弯曲17的端部。为了使到达90度弯曲17的端部的载波能够进行连接块22和二极管基座20之间的阻抗匹配，一个高介电常数薄片21插在连接块22和二极管基座20之间。后特氟纶19被布置在二极管基座20的另一端面，以便作用在其上装有肖特基二极管27的二极管基座20上的对应于正偏或者反偏的波的吸收或反射可以被重复进行。另一个适合的实施例，如图6所示，在第二种实施例中使用的二极管基座20包括一个介质基体25，其介电常数为2.56，厚度为0.3毫米，还包括一个金属薄膜26，其实施插在一个λ/4扼流型滤波器里的偏置。

通过在肖特基二极管27上应用正偏，以便吸收进入90度弯曲17里的载波，应用反偏，以便反射入射载波，本发明的调制可以以此完成。

工业实用性

本发明中，可以替代一个通常用于切断输入信号的反射以及该信号返回到NRD波导的循环器。

在相关技术中，载波从调制单元分离，因而通过使用一个循环器切断调制信号的载波。然而，使用很难处理的诸如铁氧体的部分是个难题。此类难题能够通过采用耦合器来解决。

本发明中，减少部件的数量成为可能，因为本发明中未使用循环器所需的模态抑制器。

通过提供一种具有上述优点，并采用耦合器的超高速调制器，本发明能够使得实现超高速通信无线设备，诸如雷达，图像传输设备，无线局域网等变得简单。

Claims (3)

1.一种通过采用NRD波导，用于调频的采用耦合器的NRD波导超高速调制器，其包括：

按顺序地装配一个载波即接收频率信号进入的NRD波导；用于构成一个耦合器的180度弯曲；用于调制的前特氟纶，高介电常数薄片，安装肖特基二极管的二极管基座；后特氟纶；并且

将它们对称排列，以便其可组成第一调制单元和第二调制单元。

2.如权利要求1所述的一种采用耦合器的NRD波导超高速调制器，在其内，可能通过控制调制单元的180度弯曲之间的气隙来调节有效频率。

3.一种通过使用NRD波导用于调频的采用耦合器的NRD波导超高速调制器，其包括：

将载波即接收频率信号的NRD波导和用于形成耦合器的90度弯曲相连接；

将它们对称排列；并且

按顺序装配用于调制的连接块，一个高介电常数薄片，一个安装有一个肖特基二极管的二极管基座，以及后特氟纶，以形成一个调制单元。

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