[实用新型]一种基于人工电磁结构复合传输线的差分相移器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种差分相移器，尤其是基于人工电磁结构复合传输线的差分相移器。

背景技术

差分相移器是微波网络中重要的多端口器件之一，它的功能是对给定的同相位的两路或多路输入信号，分别通过相移器的各条信号传输支路(臂)进行移相，从而使得各路输出的信号之间存在固定的相位差。目前差分相移器被广泛的应用于微波混频网络和相控阵天线等微波和射频设备当中，在卫星通信，微波、毫米波无线通信领域中有着良好的应用。

当前实用的差分相移器有多种形式，有的是通过各条信号传输臂采用不同长度的传统传输线来获得相位差，所谓的传统传输线是均匀微波介质材料制作的传输线，有的则是通过采用低通或高通滤波器来构成信号传输臂。这些相移器都存在工作频带窄，结构复杂，尺寸大等缺点。还有一种应用的比较多的是由美国学者谢夫曼(Schiffman)提出来的，利用有一端接通的耦合双线来构成信号传输臂的谢夫曼相移器。这种相移器也能获得较大的差分带宽，但是由于耦合双线的存在，需要精心设计来达到阻抗匹配从而获得较小的插入损耗，制作相对复杂且本身尺寸较大。

工作频带，插入损耗，尺寸，结构复杂性是设计和制作一个好的差分相移器必须要考虑的因素。为了提高差分相移器的性能，缩小器件的尺寸，不少学者推出了一些方法对基本的谢夫曼相移器进行改进，比如，增加耦合双线的节数、引入缺陷接地平面结构等来增强匹配、增大带宽等等，但仍然不能解决目前设计中存在的一些主要问题。

发明内容

本实用新型的目的是为克服现有差分相移器存在的工作频带不够宽，损耗大，结构复杂，尺寸大制作不便等不足，提供一种宽带、低插损、尺寸紧凑、成本低的基于人工电磁结构复合传输线的差分相移器。

本实用新型的基于人工电磁结构复合传输线的差分相移器由一条均匀微波介质材料制作的微波传输线和n条人工电磁结构制作的复合传输线并列构成，n＝1，2，…正整数，每条人工电磁结构制作的复合传输线由m个人工电磁结构单元串联而成，m＝1，2，…正整数。

本实用新型中的人工电磁结构单元可以是由两个相连的阻抗单元和连接在两个阻抗单元接点处的导纳单元构成的T形电路，其中，阻抗单元由第一电感和第一电容串联构成，导纳单元由第二电感和第二电容串联构成。

人工电磁结构单元或者也可以由一个阻抗单元和一个导纳单元串联而成，其中，阻抗单元由第三电感和第三电容串联构成，导纳单元由第四电感和第四电容串联构成。

上述的人工电磁结构单元中的电容和电感可以是集总式的电容和电感，或者是半集总式的电容和电感，或者是分布式的电容和电感。

本实用新型中所说的均匀微波介质材料制作的微波传输线可以采用微带线，悬置微带线，耦合微带线，共面波导，共面微带线，同轴线，矩形波导或圆波导。

本实用新型的人工电磁结构复合传输线的差分相移器具有以下优点：可以获得很宽的工作频带，低的插入损耗，任意度数的差分相移。同时采用电感、电容等元件，结构简单，尺寸紧凑，制作成本低。实验表明本实用新型的差分相移器在很宽频带范围内具有良好的性能。

附图说明

图1是基于人工电磁结构复合传输线的差分相移器的构成示意图；

图2是一种人工电磁结构单元的示意图；

图3是另一种人工电磁结构单元的示意图；

图4是微波传输线和人工电磁结构复合传输线的相位响应示意图；

图5是人工电磁结构复合传输线的传输特性曲线示意图；

图6是信号经过微波传输线和人工电磁结构复合传输线后的相位差示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型。

参照图1，本实用新型的基于人工电磁结构复合传输线的差分相移器由一条均匀微波介质材料制作的微波传输线1和n条人工电磁结构制作的复合传输线2并列构成，n＝1，2，…正整数，每条人工电磁结构制作的复合传输线由m个人工电磁结构单元串联而成，m＝1，2，…正整数。

人工电磁结构单元可以如图2所示，由两个相连的阻抗单元Z和连接在两个阻抗单元Z接点处的导纳单元G构成的T形电路，其中，阻抗单元Z由第一电感L1和第一电容C1串联构成，导纳单元G由第二电感L2和第二电容C2串联构成。

人工电磁结构单元或者也可以如图3所示，由一个阻抗单元Z和一个导纳单元G串联而成，其中，阻抗单元Z由第三电感L3和第三电容C3串联构成，导纳单元G由第四电感L4和第四电容C4串联构成。