CN106785249B - 超宽带90°移相网络 - Google Patents

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明提供了一种超宽带90°移相网络，双面微带板的上层为微带电路，下层为微带金属地板，微带电路由两条靠近的微带线和阻抗匹配段组成，匹配段加载金属过渡结构。在微带板的中间利用紧密的金属化通孔形成矩形SIW结构，并在微带线的耦合段下方地板处引入等间距缝隙。本发明采用了耦合式的微带结构大大提升了带宽，同时利用了开缝的SIW背腔消除微带线耦合区的不平衡电场使得在三倍频范围内实现稳定的相位延迟和阻抗匹配，解决了大带宽下的高精度移相问题。本发明可应用于宽带的定向耦合网络、圆极化天线馈电网络以及雷达和差比较网络中，用于提升***精度与带宽。

Description

超宽带90°移相网络
技术领域
本发明属于微波无源移相器领域，涉及一种基于微带结构的90°移相网络，可以超宽带内实现高精度低插损的移相。
背景技术
宽带化是近年来微波天线发展的一个重要方向，尤其是宽带化的匹配移相网络。移相网络是微波与天线工程中重要的组成部分，其广泛的应用于阵列天线的功分网络、圆极化天线馈电网络、单脉冲雷达的和差比较网络等馈电网络中。
目前，大部分的移相网络都是基于传输线长进行移相的，线长与波长相关，带宽窄；还有一部分缝隙耦合的移相网络尽管在一定程度上解决了带宽的问题，但移相精度无法保障。所以工作带宽有限和移相精度差是新型移相器面临的两大问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于微带线耦合并加载SIW背腔的超宽带移相网络，通过微带线的耦合在低剖面的单层微带板加载，实现超宽带内的90°高稳定移相。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在双面微带板一侧为微带电路，另一侧为金属地板；在微带电路一侧，两根微带线平行排列，两根微带线的一端均为90度的微带线拐角，且两根微带线拐角的方向相反，两根微带线的另一端通过一级1/4波长阻抗变换段连接第二级1/4波长阻抗变换段，两级1/4波长阻抗变换段的阻抗不同，若干贯通双面微带板的金属化通孔呈矩形排列在两根微带线周围，在金属地板一侧形成了SIW结构，在SIW结构的金属地板上开有四个椭圆缝隙，四个椭圆缝隙沿SIW结构的轴线等间距排列，每个椭圆缝隙的长轴垂直于SIW结构的轴线，每个椭圆缝隙的短边两侧开有矩形槽；微带线拐角与SIW结构的调谐螺钉位于SIW结构的中轴线处；第二级1/4波长阻抗变换段靠近微带线一端为一个阻抗匹配圆。
本发明的有益效果是：采用了耦合式的微带结构大大提升了带宽，同时利用了开缝的SIW背腔消除微带线耦合区的不平衡电场，使得在三倍频范围内实现稳定的相位延迟和阻抗匹配，解决了大带宽下的高精度移相问题。
附图说明
图1为本发明所述超宽带90°移相网络的结构图，其中，(a)是立体视图，(b)是俯视图；
图2为本发明所述的SIW背腔透视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供一种微带与SIW的超宽带移相网络，主要组成为一个单层的双面微带板，上层为微带电路，微带电路由两条靠近的微带线和阻抗匹配段组成，其中阻抗变换段加入了金属过渡结构。下层为微带金属地板。在微带板的中间利用紧密的金属化通孔形成SIW结构，并在微带线的耦合段下方加入等间距的缝隙。
所述的微带板材料为介电常数为2.2的介质基板。
如图1所示，本发明提出超宽带90°移相网络主体由耦合微带段、阻抗变换段以及SIW开缝背腔(如图2所示)三部分构成，通过了侧边耦合微带线进行能量传输并形成90°相位延迟，两段微带线同层平行放置。阻抗匹配段利用了两级1/4波长的阻抗变换并在第二段与第一段之间加入了金属片过渡。在耦合段的下方采用了开缝的SIW背腔结构，缝隙等间距排列在SIW腔轴线上。
图1中，微带线拐角与SIW开缝背腔起始段的调谐螺钉3位于SIW开缝背腔的中轴线处，改变调谐螺钉3与微带线拐角的相对位置可以进行阻抗的微调。两根距离非常近的微带线5之间的距离决定了耦合的大小。两级1/4波长阻抗变换段7、9的阻抗不同。介质板1中的金属化通孔4成矩形排列，包围两条平行的微带线，在耦合段下方形成了SIW结构。在SIW的金属地板上开有类椭圆缝隙6，缝隙6与SIW背腔的轴线平行，共四个，每个在椭圆的左右两边各添加了小的矩形槽。第二节1/4波长阻抗变换段9的前部有一个阻抗匹配圆8，使得电磁波在传输的不连续段形成一个平稳的过渡，实现宽带阻抗变换。
图2中，SIW背腔透视图可以看出缝隙相对于背腔等间距且完全对称，通过选择金属化通孔间距可保证在特定频率实现SIW腔的谐振性能。
其中影响该网络阻抗带宽的重要因素为后端两级1/4波长阻抗变换段7、9的阻抗值。而紧挨的微带线通过耦合将能量进行偶和传输并形成90°相移，两段微带线的间距为影响移相和传输的最重要因素。在选择合适的微带线间距后，在耦合线下方引入矩形SIW开槽背腔，背腔的大小与缝隙可小范围的展宽阻抗带宽，同时也可以改善带内的相位平坦度。

Claims (1)

1.一种超宽带90°移相网络，其特征在于：在双面微带板一侧为微带电路，另一侧为金属地板；在微带电路一侧，两根微带线平行排列，两根微带线的一端均为90度的微带线拐角，且两根微带线拐角的方向相反，两根微带线的另一端通过一级1/4波长阻抗变换段连接第二级1/4波长阻抗变换段，两级1/4波长阻抗变换段的阻抗不同，若干贯通双面微带板的金属化通孔呈矩形排列在两根微带线周围，在金属地板一侧形成了SIW结构，在SIW结构的金属地板上开有四个椭圆缝隙，四个椭圆缝隙沿SIW结构的轴线等间距排列，每个椭圆缝隙的长轴垂直于SIW结构的轴线，每个椭圆缝隙的短边两侧开有矩形槽；微带线拐角与SIW结构的调谐螺钉位于SIW结构的中轴线处；第二级1/4波长阻抗变换段靠近微带线一端为一个阻抗匹配圆。
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