[发明专利]一种新型多路宽带小型化差分移相器

说明书

本发明公开了一种新型多路宽带小型化差分移相器，其包括上层金属微带电路，中间层微波介质板和下层金属板；上层金属微带电路包括一个相移参考通路和多个相移输出通路；各通路的相移单元均包括输入输出微带传输线，一对扇形枝节，两对高阻抗微带线及一个贴片电容，其中一对高阻抗微带线由贴片电容连接，将输入输出微带传输线连接在一起，另一对高阻抗微带线末端通过金属过孔接地，并且与扇形枝节分别对称连接在输入输出微带传输线末端。本发明可实现宽频带的多路恒定相差输出，具有小尺寸、低插损、性能稳定，易于加工集成等优点，适合于构建高性能的宽带小型化波束赋形天线阵列和波束赋形网络。

技术领域

本发明涉及一种新型多路宽带小型化差分移相器，尤其涉及一种同时实现宽频带多路恒定相差输出的宽带小型化移相器，属于微波技术领域，适合于无线通信、雷达和测量系统。

背景技术

差分移相器是相位天线阵列以及波束赋形网络的基本器件，广泛应用于无线通信、雷达和测量系统中。其结构包括相移参考通路和相移输出通路，两个通路在保持信号幅度特性不变的情况下，可以在一定带宽上实现恒定的相位差输出。

传统的宽带差分移相器主要通过经典的谢夫曼(Schiffman)移相结构、加载并联开路/短路枝节、单层/多层耦合线等进行构造。传统的宽带差分移相器在多路输出的应用环境中，针对不同的输出相差，需要同时改变相移参考通路和相移输出通路，从而构成复杂的级联网络,致使移相器尺寸的增大和电路性能的下降。近年来，具有统一相移参考通路的多路宽带差分移相器的设计开始见诸报端，主要的设计有如下几种：1、利用前向耦合线实现40％带宽的0°～180°多路相移输出；2、利用级联耦合线实现45％带宽的45°～135°多路相移输出；3、通过调整传输线上短截线的位置和长宽实现56％带宽的45°～135°多路相移输出；4、利用三层结构的宽边耦合线实现50％带宽的0°～180°多路相移输出。这些现有的多路宽带差分移相器设计受限于可实现的耦合系数和枝节阻抗，相对带宽大于60％以及输出相移值过大(如180°)或过小(如0°～45°)均难以实现。同时宽边耦合结构需要多层介质基板，面临制作成本高和难以与其他平面电路和天线集成的困难。因此，如何通过简单的结构，以小尺寸、低成本在单层平面电路上实现宽频带(≥80％)和大相移范围(0°～180°)的多路相移输出，目前仍然是一个设计难点和挑战。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明目的是提出一种新型多路宽带小型化差分移相器，可以在宽频范围内对传输相位进行大范围地调控，具有尺寸小，加工简单，可以在单层PCB板上实现，易于集成等优点。

技术方案：本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种新型多路宽带小型化差分移相器，包括上层金属微带电路，中间层微波介质板，以及下层金属板；所述上层金属微带电路包括一个相移参考通路和多个相移输出通路；

所述相移参考通路包括一对微带传输线，一对扇形枝节，第一对高阻抗微带线，第二对高阻抗微带线及一个贴片电容；所述一对微带传输线对称设置，且各自有一端作为相移参考通路的输入与输出端口，所述一对扇形枝节以及所述第二对高阻抗微带线分别对称连接在微带传输线另一端，所述贴片电容连接在所述第一对高阻抗微带线之间，所述第一对高阻抗微带线将所述一对微带传输线连接在一起；

所述相移输出通路各自包括输入端微带传输线，输出端微带传输线，一对扇形枝节，第一对高阻抗微带线，第二对高阻抗微带线及贴片电容；每个相移输出通路中，所述输入端微带传输线和输出端微带传输线各自有一端作为相移输出通路的输入与输出端口，所述扇形枝节以及所述第二对高阻抗微带线分别对称连接在输入端微带传输线和输出端微带传输线另一端，所述贴片电容连接在所述第一对高阻抗微带线之间，所述第一对高阻抗微带线将输入端微带传输线和输出端微带传输线连接在一起，所述输出端微带传输线通过调整长度实现不同角度的相移输出。

进一步地，相移参考通路的第二对高阻抗微带线和相移输出通路的第二对高阻抗微带线的另一端通过金属化过孔接地。