一种微波毫米波宽带和差网络及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种微波毫米波宽带和差网络及其构建方法。该网络包括双路和差网络部分和四路和差网络部分，其中所述双路和差网络部分，用于将输入的四路信号分成两组；四路和差网络部分，用于将双路和差网络部分得到的两组双路和差信号进一步耦合实现四路和差信号输出。方法为：首先利用90度耦合电桥对四路信号A、B、C、D实现两两差组合，得到信号A+B、A‑B、C+D、C‑D；其次，利用四对90度耦合电桥实现上一步所得四路信号的和差组合，得到最终的和差信号A+B+C+D、A+B‑C‑D、A‑B+C‑D、A‑B‑C+D。本发明专利技术电路拓扑及设计简单，制造工艺简便，工作频率带宽宽、插入损耗小，满足了宽带毫米波高精度雷达跟踪和电子对抗系统测向技术的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种微波毫米波宽带和差网络及其构建方法
本专利技术涉及雷达/电子对抗系统测向
，特别是一种微波毫米波宽带和差网络及其构建方法。
技术介绍
微波毫米波宽带和差网络是一种用于基于单脉冲技术的精密跟踪雷达方向测试和基于相控阵体制的宽带电子对抗系统俯仰/方位测试的微波组件。自20世纪40年代后期单脉冲技术发展以来，作为单脉冲雷达测向系统中关键部件，单脉冲和差网络对基于波束法(幅度测量比较测向法和相位测量比较测向法)测向体制中扮演重要角色。近年来，随着相控阵体制的雷达/电子对抗系统的发展，和差网络用途更为广泛，其既能保证基于相控阵的雷达/电子对抗系统设备目标测试的俯仰角度粗引导的同时，又能确保方位向使用单脉冲和差波束进行精确跟踪。其实现的主要技术指标有：1)工作频率带宽；2)相位误差；3)插入损耗；4)路间隔离；5)输入和输出端电压驻波比。常见的和差波束网络组件，无论是基于魔T或缝隙耦合式波导还是悬置带线耦合电桥方式，其结构较为庞大，很难实现平面化、集成小型化，很难满足相控阵体制的雷达/电子对抗设备设计要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种电路拓扑结构简单的微波毫米波宽带和差网络及其构建方法，从而减小工艺控制参数对电路之间电性能一致性的影响，改善宽带相位误差、输入和输出端电压驻波比，减小插入损耗差。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种微波毫米波宽带和差网络，包括双路和差网络部分和四路和差网络部分，其中：所述双路和差网络部分，用于将输入的四路信号A、B、C、D分成两组，信号A与B一组实现两组和差信号A+B、A－B，信号C与D一组实现两组和差信号C+D、C－D，每一组和差信号的实现均通过两对耦合电桥和等相微带电路传输匹配所得；所述四路和差网络部分，用于将双路和差网络部分得到的两组双路和差信号进一步耦合实现四路和差信号输出；四路和差网络部分将双路和差网络部分输出的四路信号分为两组，其中两路和信号A+B、C+D分为一组，两路差信号A－B、C－D分为一组；将双路和差网络部分输出的两路和信号A+B、C+D输入到四路和差网络部分的其中一组和差网络中，经过等相匹配及耦合得到一个四路和信号A+B+C+D和一个四路差信号A+B－C－D；将双路和差网络部分输出的两路差信号A－B、C－D输入到四路和差网络部分的另一组和差网络中，经过等相匹配及耦合得到另两个四路差信号A－B+C－D、A－B－C+D。进一步地，所述双路和差网络部分，信号A与B一组实现两组和差信号A+B、A－B，具体如下：初始输入信号A、B分别经过一段微波电路传输至耦合电桥Lang4、Lang1的其中一个输入端口，耦合电桥Lang4、Lang1的另一输入端口接匹配负载，耦合电桥Lang4、Lang1分别输出一路耦合信号和另一路非耦合信号；耦合电桥Lang1输出的耦合信号、耦合电桥Lang4输出的非耦合信号，经过两段等相微带电路传输至另一耦合电桥Lang3的两个输入端口，其中耦合电桥Lang1输出的耦合信号接耦合电桥Lang3的耦合输入端，耦合电桥Lang4输出的非耦合信号接耦合电桥Lang3的非耦合输入端，则经过该耦合电桥Lang3后其中一路输出为两路初始输入信号A、B的差信号A－B，另一路输出端接匹配负载；耦合电桥Lang1输出的非耦合信号、耦合电桥Lang4输出的耦合信号，经过两段等相微带电路传输至另一耦合电桥Lang2的两个输入端口，其中耦合电桥Lang4输出的耦合信号接耦合电桥Lang2的非耦合输入端，耦合电桥Lang1输出的非耦合信号接耦合电桥Lang2的耦合输入端，则经过该耦合电桥Lang2后其中一路输出为两路初始输入信号A、B的和信号A+B，另一路输出端接匹配负载；同理，信号C与D一组实现两组和差信号C+D、C－D。进一步地，所述的四路和差网络部分，用于将双路和差网络部分得到的两组双路和差信号进一步耦合实现四路和差信号输出，具体如下：双路和差网络部分输出两对和差信号A+B、A－B、C+D、C－D，将其中的两个和信号A+B、C+D作为四路和差网络的初始输入信号，输入信号A+B、C+D分别经过一段微波电路传输至耦合电桥Lang9、Lang12的其中一个输入端口，耦合电桥Lang9、Lang12的另一输入端口接匹配负载；耦合电桥Lang9、Lang12分别输出一路耦合信号和另一路非耦合信号；耦合电桥Lang9输出的非耦合信号、耦合电桥Lang12输出的耦合信号，经过两段等相微带电路传输至耦合电桥Lang10的两个输入端口，其中耦合电桥Lang9输出的非耦合信号接耦合电桥Lang10耦合输入端，耦合电桥Lang12输出的耦合信号接耦合电桥Lang10的非耦合输入端；则经过该耦合电桥Lang10后其中一路输出为两路输入信号A+B、C+D的和信号A+B+C+D，另一路输出端接匹配负载；耦合电桥Lang9输出的耦合信号、耦合电桥Lang12输出的非耦合信号，经过两段等相微带电路传输至耦合电桥Lang11的两个输入端口，其中耦合电桥Lang9输出的耦合信号接耦合电桥Lang11耦合输入端，耦合电桥Lang12输出的非耦合信号接耦合电桥Lang11的非耦合输入端；则经过该耦合电桥Lang11后其中一路输出为两路输入信号A+B、C+D的差信号A+B－C－D，另一路输出端接匹配负载；同理，两个差信号A－B、C－D实现两组和差信号A－B+C－D、A－B－C+D。进一步地，所述的微波电路根据频率带宽计算出对应的匹配线宽。进一步地，各耦合电桥选择均为90度的四端口耦合电桥，采用Lange电桥或多节耦合级联而成的3dB定向耦合电桥。一种微波毫米波宽带和差网络的构建方法，包括以下步骤：第一步，将四路信号分为两组单独合成：每一组的两路信号分别进入两个独立的90度耦合电桥，设定初始输入电场幅度V0，利用传输线公式计算经过耦合电桥以后输出口的电场幅度Vout：Vout＝V0e-jωt其中ω为角频率；经过90度耦合电桥传输后的电场，一路信号有90度移相，一路相位不变；第二步，两路和差波束合成：利用90度耦合电桥将输出信号合成，将第一组第一路的90度移相信号和第二路未移相信号，经过90度耦合电桥；第一路的未移相信号和第二路90度移相信号经过另一个90度耦合电桥，则输出至耦合电桥的信号分别为第一组两路网络合成的和路信号和差路信号；第三步，利用以上的电桥合成方式，将第二组双路信号合成，得到另一组两路网络合成的和路信号和差路信号；第四步，四路和差波束合成：利用以上两组双路信号进行四路耦合合成，其中将两组双路信号的和路信号作为新的四端口传输的输入信号；将两组信号的差信号作为另一新四端口的输入信号进行两两耦合；利用双路合成的方式进一步耦合，最终得到四路信号的和差波束信号。本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)电路拓扑简单，该和差网络实际由多个90度耦合电桥和微带电路构成，只要设计微带电路的等相和宽带匹配即可；(2)制造工艺难度和同类产品相当，控制加工精度要求远比同类产品小，产品的可重复率比同类产品高，电路尺寸小，成本低；(3)电性能设计简单，由于90度耦合电桥成熟度很好，对应的微带电路易设计好加工，通过控制微带垂直过渡精度保证宽带宽的相位误差，因此，该和差网络覆盖工作带宽宽、输出和输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波毫米波宽带和差网络，其特征在于，包括双路和差网络部分和四路和差网络部分，其中：所述双路和差网络部分，用于将输入的四路信号A、B、C、D分成两组，信号A与B一组实现两组和差信号A+B、A－B，信号C与D一组实现两组和差信号C+D、C－D，每一组和差信号的实现均通过两对耦合电桥和等相微带电路传输匹配所得；所述四路和差网络部分，用于将双路和差网络部分得到的两组双路和差信号进一步耦合实现四路和差信号输出；四路和差网络部分将双路和差网络部分输出的四路信号分为两组，其中两路和信号A+B、C+D分为一组，两路差信号A－B、C－D分为一组；将双路和差网络部分输出的两路和信号A+B、C+D输入到四路和差网络部分的其中一组和差网络中，经过等相匹配及耦合得到一个四路和信号A+B+C+D和一个四路差信号A+B－C－D；将双路和差网络部分输出的两路差信号A－B、C－D输入到四路和差网络部分的另一组和差网络中，经过等相匹配及耦合得到另两个四路差信号A－B+C－D、A－B－C+D。

【技术特征摘要】
1.一种微波毫米波宽带和差网络，其特征在于，包括双路和差网络部分和四路和差网络部分，其中：所述双路和差网络部分，用于将输入的四路信号A、B、C、D分成两组，信号A与B一组实现两组和差信号A+B、A－B，信号C与D一组实现两组和差信号C+D、C－D，每一组和差信号的实现均通过两对耦合电桥和等相微带电路传输匹配所得；所述四路和差网络部分，用于将双路和差网络部分得到的两组双路和差信号进一步耦合实现四路和差信号输出；四路和差网络部分将双路和差网络部分输出的四路信号分为两组，其中两路和信号A+B、C+D分为一组，两路差信号A－B、C－D分为一组；将双路和差网络部分输出的两路和信号A+B、C+D输入到四路和差网络部分的其中一组和差网络中，经过等相匹配及耦合得到一个四路和信号A+B+C+D和一个四路差信号A+B－C－D；将双路和差网络部分输出的两路差信号A－B、C－D输入到四路和差网络部分的另一组和差网络中，经过等相匹配及耦合得到另两个四路差信号A－B+C－D、A－B－C+D。2.根据权利要求1所述的微波毫米波宽带和差网络，其特征在于，所述双路和差网络部分，信号A与B一组实现两组和差信号A+B、A－B，具体如下：初始输入信号A、B分别经过一段微波电路传输至耦合电桥Lang4、Lang1的其中一个输入端口，耦合电桥Lang4、Lang1的另一输入端口接匹配负载，耦合电桥Lang4、Lang1分别输出一路耦合信号和另一路非耦合信号；耦合电桥Lang1输出的耦合信号、耦合电桥Lang4输出的非耦合信号，经过两段等相微带电路传输至另一耦合电桥Lang3的两个输入端口，其中耦合电桥Lang1输出的耦合信号接耦合电桥Lang3的耦合输入端，耦合电桥Lang4输出的非耦合信号接耦合电桥Lang3的非耦合输入端，则经过该耦合电桥Lang3后其中一路输出为两路初始输入信号A、B的差信号A－B，另一路输出端接匹配负载；耦合电桥Lang1输出的非耦合信号、耦合电桥Lang4输出的耦合信号，经过两段等相微带电路传输至另一耦合电桥Lang2的两个输入端口，其中耦合电桥Lang4输出的耦合信号接耦合电桥Lang2的非耦合输入端，耦合电桥Lang1输出的非耦合信号接耦合电桥Lang2的耦合输入端，则经过该耦合电桥Lang2后其中一路输出为两路初始输入信号A、B的和信号A+B，另一路输出端接匹配负载；同理，信号C与D一组实现两组和差信号C+D、C－D。3.根据权利要求1或2所述的微波毫米波宽带和差网络，其特征在于，所述的四路和差网络部分，用于将双路和差网络部分得到的两组双路和差信号进一步耦合实现四路和差信号输出，具体如下：双路和差网络部分输出两对和差信号A+B、A－B、C+D、C－D，将其中的两个和信号A+B、C+D作为四路和差网络的初...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彪，邢君，张兴稳，鲁帆，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32