專(zhuān)利名稱：超寬帶模擬移相器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微波系統(tǒng)移相器領(lǐng)域，特別涉及一種超寬帶的模擬移相器，廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)等微波領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移相器是用來(lái)改變微波傳輸信號(hào)相移量的微波器件，它一般分為數(shù)字式和模擬式2個(gè)大類(lèi)。數(shù)字移相器的相移是固定量化了的，只能產(chǎn)生固定的幾種相移，不可調(diào)諧；而模擬移相器是連續(xù)可調(diào)的，它可以產(chǎn)生在一定范圍內(nèi)的任意相移。移相器的應(yīng)用十分廣泛，廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)等微波領(lǐng)域，特別是在相控陣?yán)走_(dá)方面應(yīng)用的最多。目前市場(chǎng)上絕大部分移相器都是數(shù)字移相器，不能滿足高精度移相需求，并且目前已有的模擬移相器基本上都是窄帶的，未見(jiàn)f 18GHz超寬帶模擬移相器。本實(shí)用新型的模擬移相器涉及的超寬帶模擬移相器能滿足高精度、連續(xù)相位步進(jìn)以及寬帶性能要求，滿足高性能雷達(dá)、測(cè)試設(shè)備等產(chǎn)品的裝備需求。以f 18GHz模擬移相器為依托，還可以指導(dǎo)其它波段模擬移相器的設(shè)計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超寬帶的模擬移相器，該裝置能滿足高精度、連續(xù)相位步進(jìn)以及寬帶性能要求，滿足高性能雷達(dá)、測(cè)試設(shè)備等產(chǎn)品的裝備需求，實(shí)現(xiàn)超寬帶模擬移相器。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下超寬帶模擬移相器，包括依次相連的電橋I、匹配網(wǎng)絡(luò)和變?nèi)荻O管，還包括直流穩(wěn)壓電源6，直流穩(wěn)壓電源6與變?nèi)荻O管的正極相連，其特征在于所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一匹配網(wǎng)絡(luò)2和第二匹配網(wǎng)絡(luò)3;所述變?nèi)荻O管包括第一變?nèi)荻O管4和第二變?nèi)荻O管5 ；所述第一變?nèi)荻O管4的正極與第一匹配網(wǎng)絡(luò)2的輸出端相連，負(fù)極與地相連；所述第二變?nèi)荻O管5的正極與第二匹配網(wǎng)絡(luò)3的輸出端相連，負(fù)極與地相連；所述電橋I有一個(gè)輸入端，三個(gè)輸出端，電橋輸入端In輸入微波信號(hào),第一輸出端0ut_l與第一匹配網(wǎng)絡(luò)2的輸入端相連，第二輸出端0ut_2與第二匹配網(wǎng)絡(luò)3的輸入端相連，第三輸出端0ut_3輸出經(jīng)過(guò)變換后的微波信號(hào)。作為優(yōu)選，所述第一變?nèi)荻O管4和第二變?nèi)荻O管5相同。作為優(yōu)選，所述電橋I為帶線寬帶3dB電橋。作為優(yōu)選，所述電橋I的第一輸出端0ut_l和第二輸出端0ut_2的輸出信號(hào)相位相差90度。作為優(yōu)選，所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)2和第二匹配網(wǎng)絡(luò)3相同。作為優(yōu)選，所述電橋I包括兩個(gè)串聯(lián)的多極8. 34dB耦合度電橋。作為優(yōu)選，所述兩個(gè)多極8. 34dB耦合度電橋采用漸帶線方式實(shí)現(xiàn)。[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是采用兩個(gè)多極8. 34dB耦合度電橋采用漸帶線方式實(shí)現(xiàn)的寬帶3dB電橋能滿足高精度、連續(xù)相位步進(jìn)以及寬帶性能要求，滿足高性能雷達(dá)、測(cè)試設(shè)備等產(chǎn)品的裝備需求，實(shí)現(xiàn)超寬帶模擬移相器。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本實(shí)用新型中電橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理示意圖。圖3為本實(shí)用新型中匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)渡思路變化示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，除了互相排除的特征以外，均可以以任何方式組合。本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或者具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。如圖I所示，超寬帶模擬移相器，包括依次相連的電橋I、匹配網(wǎng)絡(luò)和變?nèi)荻O管，還包括直流穩(wěn)壓電源6，直流穩(wěn)壓電源6與變?nèi)荻O管的正極相連，其特征在于所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一匹配網(wǎng)絡(luò)2和第二匹配網(wǎng)絡(luò)3;所述變?nèi)荻O管包括第一變?nèi)荻O管4和第二變?nèi)荻O管5 ；所述第一變?nèi)荻O管4的正極與第一匹配網(wǎng)絡(luò)2的輸出端相連，負(fù)極與地相連；所述第二變?nèi)荻O管5的正極與第二匹配網(wǎng)絡(luò)3的輸出端相連，負(fù)極與地相連；所述電橋I有一個(gè)輸入端，三個(gè)輸出端，電橋輸入端In輸入微波信號(hào),第一輸出端0ut_l與第一匹配網(wǎng)絡(luò)2的輸入端相連，第二輸出端0ut_2與第二匹配網(wǎng)絡(luò)3的輸入端相連，第三輸出端0ut_3輸出經(jīng)過(guò)變換后的微波信號(hào)。本實(shí)用新型中，通過(guò)f 18GHz超寬電橋I以及和變?nèi)荻O管之間的匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了寬帶模擬移相器。包括四個(gè)部分18GHz超寬電橋I、匹配網(wǎng)絡(luò)、直流穩(wěn)壓電源6和變?nèi)荻O管。f 18GHz超寬電橋的輸出端口相位相差90度，兩路信號(hào)經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)，作用到變?nèi)荻O管上，引起信號(hào)的反射，由于變?nèi)荻O管的電容隨所加電壓的不同，改變了微波信號(hào)的相位，反射回電橋的信號(hào)，在輸入端In抵消，在第三輸出端0ut_3疊加，從而得到相位改變了的微波信號(hào)，相位隨變?nèi)荻O管的電壓而變，變?nèi)荻O管通過(guò)電壓的改變，實(shí)現(xiàn)阻抗的變化，從而實(shí)現(xiàn)電橋I的第三輸出端0ut_3相位的變化。為了實(shí)現(xiàn)良好的性能指標(biāo)，在變?nèi)荻O管和寬帶電橋之間，必須進(jìn)行寬帶匹配。本具體實(shí)施例中，二極管采用MCOM公司的梁氏引線二極管MA4E2038。所述第一變?nèi)荻O管4和第二變?nèi)荻O管5相同。所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)2和第二匹配網(wǎng)絡(luò)3相同。所述電橋I為帶線寬帶3dB電橋。所述電橋I的第一輸出端0ut_l和第二輸出端0ut_2的輸出信號(hào)相位相差90度。[0034]所述電橋I包括兩個(gè)串聯(lián)的多極8. 34dB耦合度電橋。所述兩個(gè)多極8. 34dB耦合度電橋采用漸帶線方式實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，r18GHz寬帶3dB電橋采用帶線方式實(shí)現(xiàn)，帶線采用RT5880或類(lèi)似的板材。本實(shí)用新型中，電橋采用漸變線的方式，不同于一般的階梯阻抗變換的方式，這樣的方式的好處是結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，指標(biāo)更好。傳統(tǒng)的寬帶電橋采用多階入/4阻抗變化段，不同阻抗段的奇偶模阻抗因耦合系數(shù)不同而不同。根據(jù)微波無(wú)源電路原理，一階耦合電路只能實(shí)現(xiàn)中心頻率的20%帶寬范圍，為了實(shí)現(xiàn)寬帶耦合，采用多階耦合線來(lái)展寬帶寬，所有阻抗段都滿足切比雪夫變換。采用切比雪夫變換原理實(shí)現(xiàn)的多階耦合電橋電路中，不同階的耦合系數(shù)不同，不同的耦合系數(shù)使耦合線的奇偶模阻抗不同，從而引起耦合線的線寬不同，不同階耦合線之間就存在線寬跳變，采用漸變線阻抗變換的方式，使不同阻抗過(guò)渡段的阻抗平滑過(guò)渡，可以改善電橋的插損和隔離度等指標(biāo)性能。在本具體實(shí)施例中，基板采用的是RT5880，它是美國(guó)羅杰斯公司生產(chǎn)的高可靠性軟基板，介電常數(shù)為2. 2，兩邊介質(zhì)厚度為0. 508mm,中間介質(zhì)厚度為0. 127mm,更利于漸帶線方式的實(shí)現(xiàn)。由于寬帶3dB電橋設(shè)計(jì)難度大，如果僅僅一個(gè)3dB電橋來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，不同段耦合線之間的線寬差異很大，給設(shè)計(jì)帶來(lái)很大難度，難以實(shí)現(xiàn)好令人滿意的指標(biāo)；而且由于帶線線寬差異很大，個(gè)別耦合線段線寬較細(xì)，加工容差小，加工難度大，難以調(diào)試。本實(shí)用新型中創(chuàng)新設(shè)計(jì)帶線寬帶3dB電橋，采用串聯(lián)式兩個(gè)多極8. 34dB耦合度的電橋，兩個(gè)8. 34dB耦合度的電橋串聯(lián)后的耦合度為3dB，這樣把耦合度大的電橋變?yōu)閮蓚€(gè)小的耦合度電橋的級(jí)聯(lián)。級(jí)聯(lián)的8. 34dB耦合度電橋由于耦合度變小，不同段耦合帶線的線寬比3dB電橋變化小很多，并且?guī)Ь€變寬，容易仿真設(shè)計(jì)，指標(biāo)容差大，方便加工和調(diào)試。如圖3所示，匹配網(wǎng)絡(luò)的作用是使變?nèi)荻O管端口阻抗匹配到微帶線上的50歐姆阻抗。f 18GHz寬帶3dB電橋部分是按照50歐姆阻抗來(lái)設(shè)計(jì)的(除了廣播電視系統(tǒng)采用75歐姆傳輸阻抗外，其它雷達(dá)等電子系統(tǒng)都是采用50歐姆傳輸阻抗)，但是變?nèi)荻O管輸入端口的阻抗不是50歐姆，為了改善移相器的線性度等指標(biāo)，并校正3dB電橋部分引起的色散問(wèn)題，必須設(shè)計(jì)一個(gè)匹配校正結(jié)構(gòu)，連接電橋和變?nèi)荻O管，優(yōu)化性能。傳統(tǒng)的匹配技術(shù)是通過(guò)一定的頻點(diǎn)范圍內(nèi)，通過(guò)Smith圓圖等工具，匹配出一個(gè)一定帶寬的寬帶網(wǎng)絡(luò)出來(lái)。這樣的方式工作量大，效率很低。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)中，把電橋和變?nèi)荻O管間兩端的阻抗看成二端口網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶的低通濾波器網(wǎng)絡(luò)，把設(shè)計(jì)濾波器的思想移植到端口匹配上來(lái)，實(shí)現(xiàn)寬帶阻抗匹配示。采用這種思想匹配出來(lái)的匹配網(wǎng)絡(luò)，帶內(nèi)波動(dòng)小，匹配所需時(shí)間比傳統(tǒng)方式節(jié)約。變?nèi)荻O管作用是通過(guò)電容的變化，改變輸入二極管端口信號(hào)的相位，并把相位改變了的信號(hào)反射回去。為了減小變?nèi)荻O管的寄生參量，滿足頻帶需求，選用梁式引線變?nèi)荻O管。電源連續(xù)可調(diào)，穩(wěn)壓性能好，輸出電壓紋波小。直流穩(wěn)壓電源給二極管提供一個(gè)可變電壓，范圍為0-20伏，從而改變變?nèi)荻O管的電容。
權(quán)利要求1.超寬帶模擬移相器，包括依次相連的電橋(I)、匹配網(wǎng)絡(luò)和變?nèi)荻O管，還包括直流穩(wěn)壓電源(6)，直流穩(wěn)壓電源(6)與變?nèi)荻O管的正極相連，其特征在于所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一匹配網(wǎng)絡(luò)(2)和第二匹配網(wǎng)絡(luò)(3)；所述變?nèi)荻O管包括第一變?nèi)荻O管(4)和第二變?nèi)荻O管(5)；所述第一變?nèi)荻O管(4)的正極與第一匹配網(wǎng)絡(luò)(2)的輸出端相連，負(fù)極與地相連； 所述第二變?nèi)荻O管(5)的正極與第二匹配網(wǎng)絡(luò)(3)的輸出端相連，負(fù)極與地相連；所述電橋(I)有一個(gè)輸入端，三個(gè)輸出端，電橋輸入端(In)輸入微波信號(hào)，第一輸出端 (0ut_l)與第一匹配網(wǎng)絡(luò)(2)的輸入端相連，第二輸出端(0ut_2)與第二匹配網(wǎng)絡(luò)(3)的輸入端相連，第三輸出端(0ut_3 )輸出經(jīng)過(guò)變換后的微波信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超寬帶模擬移相器，其特征在于所述第一變?nèi)荻O管(4 )和第二變?nèi)荻O管(5 )相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超寬帶模擬移相器，其特征在于所述電橋(I)為帶線寬帶3dB電橋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超寬帶模擬移相器，其特征在于所述電橋(I)的第一輸出端(0ut_l)和第二輸出端(0ut_2)的輸出信號(hào)相位相差90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超寬帶模擬移相器，其特征在于所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)(2)和第二匹配網(wǎng)絡(luò)(3)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超寬帶模擬移相器，其特征在于所述電橋(I)包括兩個(gè)串聯(lián)的多極8. 34dB耦合度電橋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超寬帶模擬移相器，其特征在于所述兩個(gè)多極8. 34dB耦合度電橋采用漸帶線方式實(shí)現(xiàn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種超寬帶模擬移相器，屬于微波系統(tǒng)移相器領(lǐng)域。該裝置包括依次相連的電橋(1)、匹配網(wǎng)絡(luò)和變?nèi)荻O管，還包括直流穩(wěn)壓電源(6)，直流穩(wěn)壓電源(6)與變?nèi)荻O管的正極相連，能滿足高精度、連續(xù)相位步進(jìn)以及寬帶性能要求，滿足高性能雷達(dá)、測(cè)試設(shè)備等產(chǎn)品的裝備需求，實(shí)現(xiàn)超寬帶模擬移相器。
文檔編號(hào)H03H7/21GK202818241SQ20122050172
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者何備, 王正偉, 陳熙, 田殷 申請(qǐng)人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司