一种紧凑型高精度数字多位移相器制造技术

一种紧凑型高精度数字多位移相器。包括：介质基板、金属地板、一条50Ω微带传输线、弯折结构的短路调节枝节、将短路枝节与金属地板进行电气连接的金属通孔、N位移相器的2N段开路微带线、2N个PIN二极管开关。本发明专利技术移相器通过加载短路调节枝节，提高了移相精度，同时使得移相器具有良好的匹配，与传统移相器相比，具有高精度、低插损、小尺寸、结构紧凑等优点。结构紧凑等优点。结构紧凑等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型高精度数字多位移相器


[0001]本专利技术属于基本电气元件
，涉及移相器设计，特别涉及一种紧凑型高精度数字多位移相器。

技术介绍

[0002]移相器广泛应用于通信、雷达、电子对抗及微波自动测量等系统中，尤其在相控阵天线、雷达系统中应用最为广泛。移相器控制每个发射天线单元的馈电相位，以改变辐射波束方向，实现对目标物体的扫描。作为相控阵的关键元件，移相器的性能限制了相控阵的波束指向分辨率、波束指向精度和波束指向范围。在应用系统中，要求移相器相位精度高、相位/增益误差小、插入损耗小、功耗低、电路尺寸小等。特别在移相精度方面，高精度移相器有助于提高天线的扫描精度，可以显著降低相控阵系统的波束转向误差。除此之外，在需要大量移相器的相控阵系统中，移相器的尺寸及插入损耗性能也是重要的关注点。综上所述，如何设计低成本，高紧凑性，高移相精度的移相器是一个亟需解决的问题。在专利文件CN 112768853 B中专利技术的基于通用传输线共享策略的倒E型单电路多比特移相器，提出了移相单元共享传输线技术，但在移相精度方面，只在中心频点处实现了高精度，在频带内的移相误差仍然较大。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种紧凑型高精度数字多位移相器，旨在解决传统微带式移相器尺寸大、插入损耗高、移相精度低的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种紧凑型高精度数字多位移相器，包括：介质基板、金属地板、一条通用传输线、短路调节枝节、N位移相器的2N段开路微带线和2N个开关；每一段开路微带线通过一个开关连接加载于所述通用传输线；两段结构与参数完全相同的开路微带线构成一组开路微带线；
[0006]所述N位移相器共有N个移相量，每个相移量由加载的电抗负载变化引起；对于每一移相量，开关处于断开状态时，其所连接的开路微带线不起作用，此时相移量为θ，通用传输线上并联电纳为0；开关处于闭合状态时，其所连接的开路微带线接入，此时相移量为θ
t
，通用传输线上并联电纳为jB1；移相量表示为Ψ＝θ
‑
θ
t
；在同一时刻，仅有一组开路微带线接入所述通用传输线，即，所述通用传输线被每个移相状态重复使用，每次仅实现一个移相状态。
[0007]在一个实施例中，所述介质基板与金属地板面积相同，金属地板设置于介质基板底面，所述通用传输线印刷于介质基板的上表面，所述短路调节枝节通过金属通孔与金属地板进行电气连接，且短路调节枝节直接接入通用传输线中。在一个实施例中，所述通用传输线的阻抗为50Ω，所述开路微带线为矩形开路微带线，所述短路调节枝节设置为并联的两段，其形状为矩形，每段长度约为四分之一波长，并根据尺寸需求进行弯折，短路枝节的
两部分都分布于通用传输线的同侧，两部分之间距离不做限制。
[0008]在一个实施例中，控制同一组开路微带线的开关受控于一个控制电压，实现同开同关。
[0009]在一个实施例中，不同移相量对应的一组开路微带线中，两段开路微带线的间距不同，不同移相量对应的一组开路微带线的尺寸参数不，且不同参数的开路微带线间间距不同。
[0010]在一个实施例中，所述一组开路微带线分布在通用传输线的同一侧。
[0011]在一个实施例中，取N＝5，移相器共具有五个移相态，分别为：45
°
、22.5
°
、11.25
°
、5.625
°
、2.81
°
，移相量45
°
、22.5
°
的两组开路微带线分布在通用传输线的一侧，移相量11.25
°
、5.625
°
、2.81
°
的三组开路微带线分布在通用传输线的另一侧。
[0012]在一个实施例中，所述短路调节枝节与移相量45
°
、22.5
°
的两组开路微带线同侧分布。
[0013]在一个实施例中，所述开关为PIN二极管开关。
[0014]在一个实施例中，所述PIN二极管控制信号通过译码器实现，当N＝5时，选用3
‑
8译码器。
[0015]区别于现有技术的情况，本专利技术的有益效果是：利用同一条传输电路实现了多个移相状态，另外引入调节枝节，使移相器同时实现了小型化及高精度。
[0016]本专利技术通过多个移相单元重复利用一条微带线，实现移相器的紧凑结构及低插损，同时添加短路枝节提高移相器频带内移相精度，移相器的移相状态相互独立。因此本专利技术所提出的紧凑型高精度数字移相器保证了较低的插入损耗和小尺寸，同时具有较高的移相精度。
附图说明
[0017]图1为本专利技术结构示意图。
[0018]图2为本专利技术结构参数图
[0019]图3为本专利技术在六种状态下的S参数图，其中(a)为非移相态的S参数图，(b)为45
°
移相态的S参数图，(c)为22.5
°
移相态的S参数图，(d)为11.25
°
移相态的S参数图，(e)为5.625
°
移相态的S参数图，(f)为2.81
°
移相态的S参数图。
[0020]图4为本专利技术的相移量图。
[0021]图5为本专利技术在五种移相状态下的相位误差图。
[0022]图中：1、介质基板；2、金属地板；3、通用传输线；4a、5a、短路调节枝节；4b、5b、短路调节枝节金属通孔；61、63、71、73、81、83、91、93、101、103、PIN开关二极管；62、64、72、74、82、84、92、94、102、104、开路微带线。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]如前所述，现有的移相器，一方面其移相精度尚待提高，另一方面其尺寸仍然相对
较大，不够紧凑。基于此，本专利技术提出了一种紧凑型高精度数字多位移相器，通过共享传输线技术实现移相器的低插损和小尺寸；同时添加短路调节枝节提高移相器的移相精度；移相器的每个移相状态相互独立。本专利技术所提出的紧凑型移相器在有限的空间中集成了多个移相单元，在实现小型化的同时，依然保证了频带内良好的移相精度。
[0025]如图1所示，本专利技术一种紧凑型高精度数字多位移相器，包括介质基板1、金属地板2以及微带结构。其中微带结构印刷于介质基板1的上表面，主要包括一条通用传输线3、提供移相态的偶数段开路微带线、控制每段开路微带线的相应数量开关、加载于通用传输线的短路调节枝节以及将短路调节枝节与金属地板进行电气连接的金属通孔。对于N位移相器，则具有2N段开路微带线，2N个开关，每一段开路微带线通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型高精度数字多位移相器，其特征在于，包括：介质基板、金属地板、一条通用传输线、短路调节枝节、N位移相器的2N段开路微带线和2N个开关；每一段开路微带线通过一个开关连接加载于所述通用传输线；两段结构与参数完全相同的开路微带线构成一组开路微带线；所述N位移相器共有N个移相量，每个相移量由加载的电抗负载变化引起；对于每一移相量，开关处于断开状态时，其所连接的开路微带线不起作用，此时相移量为θ，通用传输线上并联电纳为0；开关处于闭合状态时，其所连接的开路微带线接入，此时相移量为θ
t
，通用传输线上并联电纳为jB1；移相量表示为Ψ＝θ
‑
θ
t
；在同一时刻，仅有一组开路微带线接入所述通用传输线，即，所述通用传输线被每个移相状态重复使用，每次仅实现一个移相状态。2.根据权利要求1所述紧凑型高精度数字多位移相器，其特征在于，所述介质基板与金属地板面积相同，金属地板设置于介质基板底面，所述通用传输线印刷于介质基板的上表面，所述短路调节枝节通过金属通孔与金属地板进行电气连接，且短路调节枝节直接接入通用传输线中。3.根据权利要求1所述紧凑型高精度数字多位移相器，其特征在于，所述通用传输线的阻抗为50Ω，所述开路微带线为矩形开路微带线，所述短路调节枝节设置为并联的两段，其形状为矩形，每段长度约为四分之一波长，并根据尺寸需求进行弯折，短路调节枝节的两段均分布于通用传输线的同一侧。4.根据权利要求1或3所述紧凑型高精度数字多位移相器，其特征在于，控制同一组开路微带线的开关受控于一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏昆，邱晓琴，姜文，胡伟，洪涛，高雨辰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：