一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器，从信号输入到输出，依次设置输入端口、输入匹配电路、主传输线、输出匹配电路、输出端口，介质基板下的金属地层设置加载电阻的DGS，本发明专利技术的幅度均衡器具有超宽带、尺寸小、结构简单的特性，易于制作和大规模生产，值得在业内推广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器
本专利技术属于微波毫米波集成
，具体涉及一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器。
技术介绍
均衡器主要运用于现代雷达电子战中，它连接在大功率行波管输入或输出端，起增益均衡(幅度均衡器)或相位均衡(相位均衡器)的作用。关键是如何选择性吸收多余微波能量，同时不让能量反射回输入端口。对于采用谐振结构吸收能量的幅度均衡器而言，要满足前者需要正确的设置谐振结构和吸波材料，要满足后者需要在整个频段内有良好的输入输出匹配。幅度均衡器的技术指标。1、幅度均衡器传输特性曲线应正好与行波管放大器传输特性曲线互补，故要求有较高的均衡精度；2、系统的传输特性曲线大致呈抛物线型，故要求均标准幅度衡器结构具有倒钟型传输特性曲线；3、系统增益带内波动大，故均衡量(S(2,1))在某些频点可能小于-10dB；4、为了避免能量反射，要求驻波比(VSWR)较小；5、若系统的通频带宽，要求幅度均衡器具有宽频带特性；6、除此之外，随着设备空间日益拥挤，要求固态器件具有体积小、重量轻、可靠性好、便于集成等特性。目前幅度均衡器的实现形式。大致分为两种：一、使用隔离器无耗均衡网络，使得均衡器反射回来的能量通过隔离器导出；二、使用有耗均衡网络，由能吸收能量的谐振器、匹配电路、主传输线组成。谐振器选择频率，电阻或吸波材料吸收能量，匹配电路调节驻波比。使用隔离器无耗均衡网络的幅度均衡器驻波比容易做得很小，但是需要设计隔离器，体积较大，且不利于电路集成，宽带隔离器实现困难；使用有耗均衡网络的幅度均衡器在微波毫米波领域应用广泛，形式多样，有a)集总参数型、b)波导型和同轴型(立体电路)、c)集成传输线型(平面电路)。a)集总参数型幅度均衡器，元器件受寄生参数的限制,不适合用在高频段；b)立体电路幅度均衡器，主传输线可以是波导或同轴，谐振器可以是波导或同轴谐振腔。主传输线上的能量通过孔耦合或探针耦合进入谐振腔内，腔内有吸波材料吸收能量。此类幅度均衡器可调衰减范围大，调节自由度高，承受的功率容量大，但体积大、结构复杂、机械稳定性差、设计和加工难度大；c)平面电路幅度均衡器，主传输线可以是微带线、带状线、共面波导等集成传输线，谐振器是利用开路或短路的谐振枝节构成，吸收能量的电阻加载在谐振枝节中，或谐振枝节与主传输线的缝隙处。此类幅度均衡器的谐振枝节长度与工作频率成反比、单个谐振枝节的均衡量较小。综上所述，有耗均衡网络的幅度均衡器的谐振器加载在旁路，将主传输线上的能量耦合到谐振器中吸收，耦合量很大程度上依赖于耦合结构。立体电路体积庞大，结构复杂，不便调试；而平面电路谐振枝节长度与波长成正比，微波频率低端尺寸较大；单个谐振枝节的带宽窄，电阻吸收能量有限。缺陷地结构(DGS，DefectedGroundStructure)是在微带线金属接地板上刻蚀出图形，以扰乱接地板上电流分布，从而改变微带线的分布电感和分布电容，呈现出慢波效应和宽阻带特性。微波器件运用DGS可以获得常规技术无法实现的小型化和高性能，具有构造紧凑、制作简单、体积小等优点，现在DGS已应用于小体积高性能的天线、谐振器、振荡器、滤波器、功分器、耦合器、放大器。本专利技术是有耗均衡网络平面电路幅度均衡器中的一种，利用DGS的带阻特性代替传统的谐振器，将电阻直接加载在DGS上吸收多余能量。这种结构的等效电路亦和传统结构不同，体积小且具有很好的宽频带特性。与本专利技术类似的现有技术及缺点枝节谐振微带型幅度均衡器为最常用见平面电路幅度均衡器，通过改变谐振枝节的尺寸、形状、数目、开路或短路特性、主传输线匹配电路等，可以演变出多种结构。这种结构的谐振器在微带线旁，由谐振枝节组成。近来也有少量文献报道，在传统的平面电路幅度均衡器中额外引入DGS能改变主传输线的特性阻抗，从而可以显著的改善均衡量和带宽，如在金属接地层引入哑铃型或“C”型DGS。这种结构在去掉DGS后，仍然是一个具有完整功能的幅度均衡器，额外引入的DGS是为了改善原有幅度均衡器的特性。这种方法本质上还是通过加载在微带线旁的谐振枝节构成谐振器，谐振器与主传输线并联。缺点一：传统的平面电路幅度均衡器波长与谐振枝节尺寸成正比，微波频率低端谐振枝节较长，对谐振枝节进行折叠又可能因距离太近存在能量耦合；缺点二：传统的平面电路幅度均衡器单个谐振器吸收能量较小且工作带宽窄；缺点三：若采用传统的平面电路幅度均衡器加载DGS，DGS和原有的谐振器同时存在，场分布相对复杂，难于理论分析，且调试困难。
技术实现思路
本专利技术采用如下技术方案：一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器，其特征在于包括介质基片(8)、输入输出端口、输入输出匹配电路、主传输线(5)和加载电阻的DGS；所述输入输出端口包括输入端口(1)、输出端口(7)；所述输入输出匹配电路位于介质基片(8)的信号层，包括输入匹配电路(2)、输出匹配电路(6)；所述主传输线(5)的一端通过输入匹配电路(2)与输入端口(1)连接，主传输线(5)的一端的另一端通过输出匹配电路(6)与输出端口(7)相连；所述加载电阻的DGS位于该幅度均衡器的介质基片(8)下的金属地层，所加载的电阻位于DGS上。所述加载电阻的DGS可以是一个或多个加载电阻的“I”型、“C”型、“H”型、“E”型、“L”型、哑铃型、螺旋电感型DGS，DGS位于金属地层，数目不少于1个，同种DGS大小可以不同。所述加载电阻的DGS包括“I”型DGS一(3)、放置在“I”型DGS一(3)上的电阻R’(10)、“I”型DGS二(4)、放置在“I”型DGS二(4)上的电阻R(9)，“I”型DGS数目长宽、内侧边缘距离、电阻值需由给定的工作频率和性能要求确定，可以变动。该幅度均衡器的工作波段范围为12-40GHz，最大均衡量达15dB，回波损耗优于16dB，VSWR<1.35。输入输出匹配电路可以共用一个电路。本专利技术所要解决的问题：1、传统的平面型幅度均衡器采用能量耦合机制导致的均衡量较小、单个谐振器工作频带窄的问题；2、平面型幅度均衡器额外加载DGS，因DGS和原有的谐振器同时存在阻抗突变导致结构复杂、调试困难的问题。本专利技术主要创新点：在微带传输线金属地层设置DGS，利用其自有的宽阻带特性取代了传统的谐振器的功能，拓展了带宽，且结构简单、体积小；将电阻直接加载在DGS上，等效为电阻直接串联在主传输线上，提高了均衡量。本专利技术有益效果：本专利技术结构简单且频带宽。由后面介绍的完整技术方案与结构(见附图)可知，此专利技术具有结构简单、体积小、易于调试和加工的特性，结构可以简单到由一条主传输线和两个加载电阻的缝隙组成，面积为8×8mm2。在设计、研发、生产、测试成本异常高昂的军事应用领域，结构简单、易于加工和易于调试特性能显著减小成本、缩小生产周期；小体积能为拥挤的电子设备提供更多的可利用空间。优良的性能主要体现在超宽频带特性，实施例表明此类幅度均衡器已具有4倍频程带宽，实现了对Ku、K、Ka波段的全覆盖，调节设计尺寸和采用多级DGS能工作在更宽频段(当然也可在一定程度上减小频带宽度)。具有超宽频带特性的谐振器设计通常是个难点，而在超宽带雷达与通信领域宽带幅度均衡器不可或缺，此类幅度均衡器为超宽带幅度均衡器的设计提供了一种简便可行的方法，故此值得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器，其特征在于包括介质基片(8)、输入输出端口、输入输出匹配电路、主传输线(5)和加载电阻的DGS；所述输入输出端口包括输入端口(1)、输出端口(7)；所述输入输出匹配电路位于介质基片(8)的信号层，包括输入匹配电路(2)、输出匹配电路(6)；所述主传输线(5)的一端通过输入匹配电路(2)与输入端口(1)连接，主传输线(5)的另一端通过输出匹配电路(6)与输出端口(7)相连；所述加载电阻的DGS位于该幅度均衡器的介质基片(8)下的金属地层，所加载的电阻连接在DGS下。

【技术特征摘要】
1.一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器，其特征在于包括介质基片(8)、输入输出端口、输入输出匹配电路、主传输线(5)和加载电阻的DGS；所述输入输出端口包括输入端口(1)、输出端口(7)；所述输入输出匹配电路位于介质基片(8)的信号层，包括输入匹配电路(2)、输出匹配电路(6)；所述主传输线(5)的一端通过输入匹配电路(2)与输入端口(1)连接，主传输线(5)的另一端通过输出匹配电路(6)与输出端口(7)相连；所述加载电阻的DGS位于该幅度均衡器的介质基片(8)下的金属地层，所加载的电阻连接在DGS下。2.根据权利要求1所述一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器，其特征在于，所述加载电阻的DGS可以是一个或多个加载电阻的“I”型、“C”型、“H”型、“E”型、“L”型、哑铃型、螺旋电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏雷，刘伶，李博，覃丽容，吕俊杰，延波，徐锐敏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51