基于鐵電材料的波導(dǎo)t型混合結(jié)及設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波電路領(lǐng)域，具體涉及用于毫米波頻段無線收發(fā)系統(tǒng)的一種基于鐵電材料的波導(dǎo)T型混合結(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)頻段不能滿足高速、寬帶、小口徑終端等應(yīng)用的需求。越來越需要工作于更高頻段，具有較大帶寬和較高頻譜效率的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的波導(dǎo)T型功分器具有工作頻率高，頻帶寬，插入損耗低和易加工等優(yōu)點，但是二個端口隔離度只有6dB左右，而且端口相位無法隨意改變，在相控陣雷達收發(fā)系統(tǒng)中使用受到很大的限制。
[0003]2005年左右，國外就波導(dǎo)中的相位變化，進行了一些研究，例如加州大學(xué)洛杉磯分校研究團隊采用雙負材料運用于波導(dǎo)之中，取得了一些成果，但是無法做到相位根據(jù)設(shè)計的要求靈活調(diào)整。目前國內(nèi)在這方面的研究還處于起步階段，沒有見到相關(guān)研究成果的報道。隨著國內(nèi)外對于毫米波相控陣雷達的深入研究，靈活調(diào)整相位的波導(dǎo)T型結(jié)的研究具有十分重要的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種基于鐵電材料的波導(dǎo)T型混合結(jié)，該混合結(jié)能夠?qū)斎氲牟▽?dǎo)信號的相位進行靈活調(diào)整，有效提高毫米波相控證雷達通信系統(tǒng)的性能。本發(fā)明的目的之二是提供一種基于鐵電材料的波導(dǎo)T型混合結(jié)的設(shè)計方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，一種基于鐵電材料的波導(dǎo)T型混合結(jié)，包括第一輸入波導(dǎo)、第二輸入波導(dǎo)和分別與第一輸入波導(dǎo)、第二輸入波導(dǎo)垂直設(shè)置的輸出波導(dǎo)，所述第一輸入波導(dǎo)與第二輸入波導(dǎo)具有180°相移;位于第一輸入波導(dǎo)/第二輸入波導(dǎo)至輸出波導(dǎo)的路徑上設(shè)置有鐵電矩形基片單元;所述鐵電矩形基片單元包括多個沿波輸入方向周期性排列的多個鐵電矩形基片。
[0006]進一步，所述多個鐵電矩形基片的中心在同一條直線上。
[0007]進一步，所述鐵電矩形基片包括若干個依次排列的叉指結(jié)構(gòu)，每個叉指結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓;所述叉指結(jié)構(gòu)包括上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)，所述上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)都包括第一叉指部分和第二叉指部分;所述第一叉指部分包括多個相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元，且多個相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線連接;所述第二叉指部分包括多個相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元，且多個相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線連接;所述第一條狀叉指單元與第二條狀叉指單元兩兩交錯排列;上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)的兩端連接。
[0008]進一步，與叉指結(jié)構(gòu)的直流偏壓輸入端相對的端上設(shè)置有窄帶線。
[0009]進一步，所述鐵電矩形基片的基材采用介電常數(shù)為240且厚度為0.0lmm的鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料。
[0010]進一步，所述多個鐵電矩形基片設(shè)置于第一輸入波導(dǎo)/第二輸入波導(dǎo)的內(nèi)壁上。
[0011]本發(fā)明的目的之二是提供一種基于鐵電材料的波導(dǎo)T型結(jié)的設(shè)計方法，包含以下步驟:
[0012]步驟1、將多個鐵電矩形基片設(shè)置在T型結(jié)的第二輸入波導(dǎo)的內(nèi)壁上；
[0013]步驟2、調(diào)節(jié)第二輸入波導(dǎo)內(nèi)的多個鐵電矩形基片，使其與第一輸入波導(dǎo)的相位差為180度；
[0014]步驟3、通過調(diào)整第二輸入波內(nèi)的多個鐵電矩形基片的直流偏壓，來靈活調(diào)整輸入波導(dǎo)中信號傳輸?shù)南辔?，實現(xiàn)相位可調(diào)的設(shè)計；
[0015]步驟4、第一輸入波導(dǎo)和第二輸入波導(dǎo)的輸入信號在輸出波導(dǎo)中合成，通過波導(dǎo)端口輸出。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0017]本發(fā)明在波導(dǎo)T型結(jié)內(nèi)部采用鐵電材料，整個波導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡單并易加工;通過調(diào)整周期性排列的鐵電交指基片的大小及基片之間的間距，實現(xiàn)180度相移的功能;通過調(diào)整鐵電材料的直流偏置電壓，實現(xiàn)靈活輸入波的相位變化，通過以上方式，提高毫米波相控陣雷達通信系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
[0019]圖1為本發(fā)明基于鐵電材料的波導(dǎo)T型混合結(jié)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明鐵電交指基片的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖3為本發(fā)明基于鐵電材料的波導(dǎo)T型混合結(jié)設(shè)計流程圖。
【具體實施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述;應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0023]如圖1所示，基于鐵電材料的波導(dǎo)T型混合結(jié)，包括第一輸入波導(dǎo)1、第二輸入波導(dǎo)2和分別與第一輸入波導(dǎo)、第二輸入波導(dǎo)垂直設(shè)置的輸出波導(dǎo)3，所述第一輸入波導(dǎo)與第二輸入波導(dǎo)具有180°相移;第一輸入波導(dǎo)I和第二輸入波導(dǎo)2的功率合成后由輸出波導(dǎo)輸出；位于第一輸入波導(dǎo)/第二輸入波導(dǎo)至輸出波導(dǎo)的路徑上設(shè)置有鐵電矩形基片單元;所述鐵電矩形基片單元包括多個沿波輸入方向周期性排列的多個鐵電矩形基片11，所述多個鐵電矩形基片的中心在同一條直線上，鐵電矩形基片11之間的間距根據(jù)相位要求仿真設(shè)計。通過調(diào)整鐵電材料的直流偏壓，實現(xiàn)靈活改變波導(dǎo)2的傳輸相位的功能。
[0024]如圖2所示，在本實施例中，鐵電矩形基片包括三個鐵電叉指結(jié)構(gòu)，每個叉指結(jié)構(gòu)都接一條窄帶微帶線連接波導(dǎo)壁接地，鐵電叉指結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓。該叉指結(jié)構(gòu)包括上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)，所述上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)都包括第一叉指部分和第二叉指部分;所述第一叉指部分包括多個相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元21，且多個相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線22連接;所述第二叉指電極包括多個相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元211，且多個相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線212連接;所述第一條狀叉指單元與第二條狀叉指單元兩兩交錯排列;上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)的兩端連接。與叉