專利名稱：用微帶技術制造的具有相移單元的t型電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用微帶技術制造T型電路，并包括給出了給定相移的相移單元，T型電路工作在寬帶。
本發(fā)明特別適用于寬帶天線網(wǎng)絡的領域。在這種類型的網(wǎng)絡中，頻帶的寬度常常由輻射單元的帶寬和饋電網(wǎng)的帶寬所限制。特別是在輻射單元激勵中的相移由其如此。例如，特別當使用印刷技術制造的輻射單元由眾所周知的連續(xù)旋轉技術激勵時，使用這種類型的相移。對于上述類型的輻射單元的網(wǎng)絡，饋電網(wǎng)通常使用微帶技術制造，并至少由一個通過微帶和肘彎連接到各種輻射單元的T型電路構成。因此，饋電網(wǎng)把能量分配到每一個輻射單元。對于這些輻射單元，為了用所要求的相位激勵，在T型電路或電路的一端上加上一些線。然而，這個相移只是在窄帶時才是有效的。
實際上，T型電路和肘彎微帶線的特性本領域技術人員是非常清楚的，并提供了工作在窄頻帶的解釋。
在微帶線的情況下，微帶線的長度引入了相移Φ＝βL，其中，L等于線的長度，β是相位常數(shù)。在一個已知的方法中，β取決于基片、頻率、微帶線的寬度。它的值由下式給出β＝2π/λg其中，λg＝λ0/εreff，λg是導波波長。
在這個公式中，εr是有效介電常數(shù)，其取決于線的寬度、基片的高度，線制作在該基片上、金屬化的厚度、基片的介電常數(shù)、和波長，λ0是真空中的波長(與頻率有關)。因此，這就解釋了為什么對于不同頻率線具有不同的相位。
眾所周知，

圖1所示的T型電路在端口1和端口2之間及端口1和端口3之間具有等效的線長度。結果，數(shù)值Ang(S21)-Ang(S31)＝0，而不管工作頻率。
此外，在使用微帶技術制作的饋電網(wǎng)中，也使用允許改變方向的肘彎線，以便將能量供給到輻射單元。根據(jù)相移，可以得到等效于線長度的肘彎的長度。因此，肘彎的相移等于Φ＝βelbow×Lelbow，其中，βelbow是肘彎的相位常數(shù)，Lelbow是肘彎的電長度。
如圖2所示，包括相移單元的T型電路早已經(jīng)在現(xiàn)有技術中制作出來。這些電路的原理是，在T型出口的每一側上T型電路具有相同長度的線L2，跟隨的肘彎線包括相同長度的線L1。如果端口1和端口2及端口1和端口3之間的線長度相同，則該電路將顯示相位差Ang(S31)-Ang(S21)＝0，而不管頻率。結果，為在出口2和3之間引入給定值的相移，例如180°，對于線之一來說，所要做的就是延長L，以便βL＝180°?？梢栽谥鈴澓烷L度的每一側上使用幾條線。以至Φ＝180°，Φ-1＝0°。然而，所有在T型電路上進行的仿真顯示這個條件只是在中心頻率上有效，當偏離中心頻率時，不再能獲得180°的相移。
因此，本發(fā)明的目的是使用微帶技術制造包括相移單元的T型電路，以便T型電路可以工作在寬頻帶上。
因此，本發(fā)明的主題是使用微帶技術制作具有相同長度的兩個分支L2的T型電路，其包括通過延長一個分支制作給定相移Φ的相移單元，T型電路工作在寬帶，其特點在于它包括至少一個延長分支的沒有相移單元的肘彎，長度L2等于λg/2的倍數(shù)，其中，λg是導波波長。
在這種情況中，相移單元由長度L＝Φ/β的微帶線形成，其中，β是相位常數(shù)，并按上面提到的方法計算β。作為一個優(yōu)選的例子，相移單元由長度L’1＝L1+Lelbow的線單元延長，肘彎由長度L1的線單元延長，這些單元允許連接到輻射單元。
按照本發(fā)明的另一特征，相移單元由肘彎長度形成，以至，Φ/2相移分配在肘彎的每一側。在這種情況中，每一個肘彎由相同長度的線單元L1延長，用于連接到輻射單元。
本發(fā)明也涉及到饋電電路，使用微帶技術制作寬帶天線網(wǎng)絡，其特點在于它包括至少一個顯示上述特征的T型電路。
本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點在閱讀各個實施例后將變得很明顯，這些描述參考了附圖，其中圖1是現(xiàn)有技術的T型電路的俯視圖；圖2是現(xiàn)有技術裝有相移單元的T型電路的俯視圖；圖3是本發(fā)明第一實施例的T型電路的俯視圖；圖4、5、6是圖3所示的電路的相移中的變化，在本發(fā)明的電路中分別與常規(guī)電路進行比較；圖7是本發(fā)明另一實施例的T型電路的俯視圖；圖8、9、10是圖7所示的電路的相移中的變化，在本發(fā)明的電路中分別與常規(guī)電路進行比較；圖11和12是本發(fā)明使用饋電電路制作T型電路的印刷天線的兩個俯視圖。
在附圖中，相同的單元使用相同的參考符號。
下面參考圖3到圖6描述本發(fā)明的具有相移單元的T型電路的第一如圖3所示，在這個例子中，具有相移單元的T型電路只包括一個肘彎。具體地說，T型電路由包括入口P1的分支1和兩個相同長度L2的垂直分之2、3構成。按照本發(fā)明，選擇的長度L2是λg/2的倍數(shù)，其中，λg等于微帶技術制作的分支的導波波長。
如圖3所示，分支3由肘彎4延長，肘彎本身由長度L1的線單元5延長，并到達出口P2。另一方面，按照本發(fā)明，另一分支2由給定相移Φ的線單元6延長，然后，由長度L1+Lelbow的線單元7延長，以便到達端口P3。線單元具有長度L’，以至L’＝Φ/β。在圖3所示的實施例中，按照本發(fā)明，肘彎4放置在最短臂的側面上，長度L2必須等于λg/2的倍數(shù)。
使用商業(yè)上可獲得的軟件如IE3D或HPESSOF完成的仿真顯示了這種結構的優(yōu)點，這些仿真結果顯示在圖4、5、6中。仿真是通過在Roger4003基片上制作具有相移單元的T型電路上完成的，基片的εr是3.38，高度等于0.81毫米，切線Δ是0.0022，T＝17.5微米。在這種情況中，用于仿真的50歐姆線的寬度是W＝1.5毫米。
圖4顯示了具有一個肘彎的包括相移單元的T型電路，在該電路中，具有一個肘彎的包括相移單元的T型電路與長度L的線進行比較，以至βL＝180°。在這種情況中，可以看到在11和13GHz之間的帶寬上，相位的變化是23°而不是30°。
圖5和6顯示了按照其它規(guī)則設計的具有一個肘彎的包括相移T的相移的變化。因此，在圖5中，肘彎沒有放置在圖3所示的臂3一樣的相同側上，而是由線單元Φ代替，分支3由單元7類型的線單元延長。在這種情況中，可以看到，在180°，T型電路的相移或多或少地等于線的相移。
圖6顯示了具有一個肘彎的包括相移單元的T型電路的情況，在該電路中，每一個分支的長度不是λg/2。仿真結果顯示頻率的相移中的變化超過線長度180°的相移。
下面參考圖7到圖10描述本發(fā)明的具有相移單元的T型電路的另一實施例。在這種情況中，如圖7所示，T型電路包括兩個肘彎40、70。具體地說，圖7中的電路包括到T的進入分支10并連接到進入端口P10，按照本發(fā)明，兩個垂直的分支20、30具有等于λg/2倍數(shù)的相同長度L2。
如圖7所示，分支30由肘彎40和長度L1的線單元50延長，到達出口P20。另一方面，分支20由肘彎70及其兩端的線單元60和80延長，并可獲得相移Φ。按照本發(fā)明，線單元60和80的相移等于Φ/2。此外，線單元80由長度L1的線單元延長，并到達端口P30。
與第一實施例進行的仿真一樣完成了仿真。因此，按照上述實施例，圖8顯示了作為頻率函數(shù)的T型電路的相移變化。在這種情況中，包括兩個肘彎的具有相移單元的T型電路的相移變化與長度L的線進行比較，以至βL＝180°。在這種情況中，相位的變換從11到13GHz之間只是約14°而不是30°。
圖9顯示了包括兩個肘彎的具有相移單元的T型電路，在該圖中，相移Φ沒有均勻分布。如圖9所示，可以看到，相移的變化近似等于180°時的線的相移變化。
圖10仿真了包括兩個肘彎的具有相移單元的T型電路的情況，在該電路中，兩個分支20、30的長度不等于λg/2?？梢栽谶@種情況中看到，具有頻率的相移變化大于180°時的線長度的相移變化。
圖11和12顯示了本發(fā)明使用具有相移單元的T型電路的兩個應用實例。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明使用具有相移元件的T型電路的具有電源電路的印刷天線網(wǎng)絡。具體地說，這是一種連接到微帶技術制作的饋電電路的具有印刷貼片100、101、102、103的四貼片網(wǎng)絡。四貼片100、101、102、103的網(wǎng)絡按照下述方式連接到T的每一個分支兩個貼片100、101由相同長度的線單元1連接到C點，兩個貼片102、103由相同長度的線單元1連接到C’點，這些點C和C’形成了如上所述的包括兩個肘彎具有相移單元的T型電路構成的饋電電路的端口P20和P30。因此，這個饋電電路包括具有兩個分支長度L2＝λg/2的T，一個分支L2由長度L1的線單元延長到點C，而另一個分支L2由均勻分布在肘彎的每一側具有90°相移的肘彎延長，然后，由線單元L1延長到C’點。
按照另一個實施例，本發(fā)明可使用在圖12所示的以已知方法順序旋轉安裝的貼片網(wǎng)絡中。具體地說，印刷天線網(wǎng)絡包括與上述方法制作的具有兩個肘彎的第一T型電路成對連接的四個貼片200、201、202、203，兩個T型電路由附加的具有兩個肘彎的T型電路連接到激勵源。具體地說，貼片200和201由具有相移單元的T型電路連接在一起，并在貼片200接收的波和貼片201接收的波之間給出90°的相移。貼片202和203與貼片200和201的連接方式相同。因此，這個電路包括兩個等于λg/2的倍數(shù)的長度L4的分支，連接到貼片200的分支在肘彎之后由線單元L3延長，而另一個分支LA繞著肘彎延長線單元，以這種方式在每一側給出45°的相移，然后，由線單元L3延長到貼片201。以相同的方式，貼片203由線單元L3連接到T的入口，然后，在肘彎之后是長度λg/2的分支L4，而貼片202由線單元L3連接，線單元13后面是肘彎，這種連接給出了均勻的45°的相移分布，分支長度L4等于λg/2。所述的兩個T型電路由另一個T型電路連接到激勵電路，該T型電路包括在一端跟隨等于λg/2的倍數(shù)的分支長度L2的線單元L1，跟隨肘彎的線單元L1在肘彎的每一端給出均勻分布的相移90°，分支長度L2＝λg/2。結果，在供電貼片200和201的T型電路和在供電貼片202和203的T型電路上發(fā)送的波之間獲得了180°相移。
本發(fā)明也適用于其它類型的網(wǎng)絡，例如，同步網(wǎng)絡，并可設想網(wǎng)絡適用于比常規(guī)電路獲得的帶寬更寬的帶寬。
權利要求
1.一種使用微帶技術制作具有相同長度的兩個分支L2的T型電路，包括通過延長一個分支制作給定相移Φ的相移單元，T型電路工作在寬帶，其特征在于它包括至少一個延長沒有相移單元的分支的肘彎，長度L2等于λg/2的倍數(shù)，其中，λg是導波波長。
2.按權利要求1所述的T型電路，其特征在于相移單元由長度L＝Φ/β的微帶線形成，其中，β是相位常數(shù)。
3.按權利要求2所述的T型電路，其特征在于相移單元由長度L’1＝L1+Lelbow的線單元延長，肘彎由長度L1的線單元延長。
4.按權利要求1所述的T型電路，其特征在于相移單元由一定長度的肘彎形成，以至，Φ/2相移分配在肘彎的每一側。
5.按權利要求4所述的T型電路，其特征在于每一個肘彎由相同長度的線單元L1延長。
6.一種使用微帶技術制作的寬帶天線網(wǎng)絡的饋電電路，其特征在于它包括權利要求1到5任一權利要求所述的至少一個T型電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用微帶技術制作具有相同長度的兩個分支L2(2、3)的T型電路,包括通過延長一個分支制作給定相移φ的相移單元(6),T型電路工作在寬帶,電路包括至少一個延長分支(3)的沒有相移單元的肘彎(4),長度L2等于λg/2的倍數(shù),其中,λg是導波波長。本發(fā)明特別適用于天線的饋電網(wǎng)絡。
文檔編號H01P1/18GK1336699SQ0112958
公開日2002年2月20日 申請日期2001年6月28日 優(yōu)先權日2000年6月29日
發(fā)明者阿里·盧齊耶, 菲利普·米納爾, 讓-弗朗索瓦·平托斯 申請人:湯姆森許可貿易公司