[发明专利]一种基于巴伦结构的超宽带180°移相器

说明书

本发明公开了一种基于巴伦结构的超宽带180°移相器，包括输入匹配网络、巴伦结构、开关网络和输出匹配网络四部分；其中输入匹配网络接收输入端信号，并连接巴伦前级输入端，信号通过巴伦转换成双端信号后，两个输出端连接至开关网络，由开关网络对输出信号进行切换，实现180°移相，而后和输出匹配网络相连，再接入信号输出端。本发明通过构建输入匹配网络和输出匹配网络，很好地解决了传统巴伦移相结构带宽偏窄，难以应用于超宽带移相的问题，能实现3个倍频程以上的超宽带移相；与传统的基于高低通网络或者全通网络的180°移相器相比，本发明具有超宽带、移相精度高、设计灵活方便的优点。

技术领域

本发明涉及移相器，尤其涉及一种基于巴伦结构的超宽带180°移相器。

背景技术

移相器是相控阵天线及微波无线通讯系统的中的关键元件之一，移相器通过控制微波信号相位的变化，可以实现相控阵天线不同的波束指向，实现对目标的定向探测。随着相控阵天线技术的不断进步，微波频段利用率及微波芯片集成度都在提升，这对移相器的带宽、移相精度和集成度都提出了更高要求。因此，研究超宽带、高精度的移相器电路在产业实践中有着重要价值。

目前，单片集成的无源移相器主要有开关切换式和反射式两种类型。传统的开关切换式电路多采用高通滤波器或低通滤波器实现，带宽较窄，难以实现超宽带。反射式移相器的耦合线部分长度需要达到中心频率的四分之一波长，虽可实现超宽带，但电路面积较大。专利申请公开号CN 201920789362.1和CN 202011061253.1均提出采用了磁耦合的全通网络结构实现的超宽带移相器，但公开号CN 201920789362.1提出的移相器适用于较小移相角度，公开号CN 202011061253.1提出的移相器结构则需要多个全通或高低通网络结构实现180°移相，电路面积较大，损耗较高。专利申请公开号CN 201310147858.6提出了宽带的180°移相电路，结构简单，电路面积小，但匹配带宽仍然受限，难以达到更宽频带的带宽需求。专利申请公开号CN 2012110824918.8提出了两个巴伦结构的移相器，比采用一个巴伦的结构损耗更大，且开关结构复杂。因此，研究一种可以覆盖超宽带的，高移相精度，小型化的180°移相器具有重要的实用价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种实现带宽的展宽、结构紧凑的基于巴伦结构的超宽带180°移相器。

技术方案：本发明的超宽带180°移相器，包括输入匹配网络、巴伦结构、开关网络和输出匹配网络，其中：

所述输入匹配网络接收输入端信号，对输入端信号进行匹配，并连接至巴伦结构前级输入端；

所述巴伦结构接收输入匹配网络信号，将单端信号转换为双端差分信号，且连接开关网络；

所述开关网络通过控制不同支路的通断，对输出信号进行切换，实现180°移相，且连接输出匹配部分；

所述输出匹配部分，对输出端信号进行匹配，并连接信号输出端；

所述输入匹配网络包括第一电容、第一开关、第一电阻，输入串联并联网络；所述第一开关第一端和第一电阻第一端相连，并连接输入匹配网络输出端；第一开关第二端与第一电阻第二端、输入串联并联网络一端相连，并连接第一电容一端；第一电容另一端接地，输入串联并联网络的另一端连接输入匹配网络输入端；

所述开关网络包括第一并联网络、第二并联网络、第二～第三开关和第一单刀双掷开关；所述第一并联网络、第二并联网络的第一端分别连接至巴伦结构的同相和反相输出端，第二端都接地；所述第二开关第一端连接巴伦结构的同相输出端、第二端接地；所述第三开关的第一端连接巴伦结构同相输出端、第二端接地；所述第一单刀双掷开关的两个输入端分别连接巴伦结构的同相和反相输出端，第一单刀双掷开关输出端连接输出匹配部分的输入端。

进一步，所述输入串联并联网络包括输入串联网络和输入并联网络；