專利名稱：寬頻帶移相器及其設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移相器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種可用于微帶天線、饋電系統(tǒng)中的寬頻帶移相器及其設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
移動通信技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，有力地推動了現(xiàn)代通信向小型化、集成化、多多頻段的方向發(fā)展。微帶天線和饋電網(wǎng)絡(luò)具有價格低、集成性好、便于加工等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用與無線通信系統(tǒng)中。而與微帶天線和微帶饋電網(wǎng)絡(luò)相匹配的移相器卻并不多，其設(shè)計通常 與頻率高度相關(guān)，通用性差，成為了制約技術(shù)進步的瓶頸之一，因而設(shè)計易于集成，寬帶移相器成為國內(nèi)外研究的熱點之一。通常，微帶移相器通過一定長度的微帶線實現(xiàn)，其長度與設(shè)計的中心頻點有關(guān)。因此，很難兼顧整個帶寬的所有頻點，實現(xiàn)寬帶移相。此外，為了實現(xiàn)差分激勵的180度相差，通常需要一個激勵端的微帶線比另一激勵端長180度的電長度，使得整體饋電結(jié)構(gòu)不對稱，不利于在對稱天線設(shè)計中的應(yīng)用。例如，在2007年全國微波毫米波會議論文中，陳建新等人的《基于平行帶線的寬帶反相功率分配器》一文設(shè)計了新穎的反相功率分配器。但文中的設(shè)計靈活度很低，且其反相部分的兼容性不高，較難與其他微帶結(jié)構(gòu)結(jié)合，實現(xiàn)靈活多變的設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種寬頻帶移相器及其設(shè)計方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種寬頻帶移相器，包括帶線和轉(zhuǎn)換部分，所述轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在帶線上，通過轉(zhuǎn)換部分斷開并重新連接帶線，用于實現(xiàn)該位置上的反相。所述帶線為若干組雙層微帶線，所述轉(zhuǎn)換部分為電氣連接部分，其數(shù)量為一個或多個，并設(shè)置在其中任一組或多組雙層微帶線上的任一位置。所述雙層微帶線包括上層帶線和下層帶線，其中，所述上層帶線包括第一部分和第二部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)；所述下層帶線包括第三部分和第四部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)。所述轉(zhuǎn)換部分將第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別斷開，并將第一部分與第四部分、第二部分與三部分分別連接。所述寬頻帶移相器還包括地板，所述地板與帶線耦合連接。一種所述寬頻帶移相器的設(shè)計方法，包括以下步驟第一步，根據(jù)設(shè)計與布線需要，確定帶線數(shù)量，并確定轉(zhuǎn)換部分數(shù)量，同時將轉(zhuǎn)換部分放置在帶線的任一位置；第二步，將所述帶線設(shè)置成包括上層帶線和下層帶線，其中，上層帶線包括第一部分和第二部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)；下層帶線包括第三部分和第四部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)；第三步，設(shè)置第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別連接；第四步，轉(zhuǎn)換部分將第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別斷開，并將第一部分與第四部分、第二部分與三部分分別連接，從而實現(xiàn)該位置上的反相。所述雙層微帶線的設(shè)計方法為-所述雙層微帶線設(shè)置成對稱長度，用于實現(xiàn)反相相移；或，-所述雙層微帶線設(shè)置成非對稱長度，用于調(diào)節(jié)相移。所述雙層微帶線設(shè)置成非對稱長度，用于實現(xiàn)接近180度的相移。
以本發(fā)明結(jié)合正相功分器為例，本發(fā)明的工作過程是，正相功分器的兩個功率輸出端口分別連接到兩組雙層微帶上，其中一組雙層微帶線上有一個轉(zhuǎn)換部分。若對稱設(shè)計兩組雙層微帶線的長度，則該移相器起到反相功能，與正相功分器結(jié)合成為一個反相功分器，可以為天線等提供差分激勵。本發(fā)明提供的寬頻帶移相器及其設(shè)計方法，易于集成，體積小，頻帶寬，可結(jié)合功分器的設(shè)計要求，覆蓋多個頻段，用于微帶天線和微帶饋電系統(tǒng)。


圖I為本發(fā)明正面視圖；圖2為本發(fā)明反面視圖；圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)換部分原理圖；圖4為Wilkinson正相功分器S參數(shù)幅度；圖5為wilkinson正相功分器S參數(shù)相位；圖6為反相功分器的S參數(shù)幅度；圖7為反相功分器的S參數(shù)相位；圖中，I為微帶線，2為轉(zhuǎn)換部分，3為功分器，4為地板，101為上層帶線，102為下
層帶線。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例I本實施例包括帶線I和轉(zhuǎn)換部分2，所述轉(zhuǎn)換部分2設(shè)置在帶線I上，通過轉(zhuǎn)換部分2斷開并重新連接帶線1，用于實現(xiàn)該位置上的反相。上述反相為180度反相。優(yōu)選地，帶線I可以為若干組雙層微帶線，轉(zhuǎn)換部分2為電氣連接部分，其數(shù)量為一個或多個，并設(shè)置在其中一組或多組雙層微帶線上的任一位置。轉(zhuǎn)換部分的位置靈活，可根據(jù)空間布線需要，在帶線上放置轉(zhuǎn)換器。雙層微帶線包括上層帶線101和下層帶線102，其中，上層帶線101包括第一部分和第二部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分2的兩側(cè)；下層帶線102包括第三部分和第四部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分2的兩側(cè)。轉(zhuǎn)換部分2將第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別斷開，并將第一部分與第四部分、第二部分與三部分分別連接。優(yōu)選地，本實施例還可以包括地板，地板4與帶線I耦合連接，用于改善特性。實施例2實施例2為實施例I提供的寬頻帶移相器的設(shè)計方法。本實施例包括以下步驟第一步，根據(jù)設(shè)計與布線需要，確定帶線數(shù)量，并確定轉(zhuǎn)換部分數(shù)量，同時將轉(zhuǎn)換 部分放置在帶線的任一位置；根據(jù)功能設(shè)計與布線的需要，確定轉(zhuǎn)換部分的數(shù)量，每一個轉(zhuǎn)換部分都可實現(xiàn)反相的功能；根據(jù)功能設(shè)計與布線需要，設(shè)計帶線。帶線可以是雙層帶線，起到連接作用。第二步，將所述帶線設(shè)置成包括上層帶線和下層帶線，其中，上層帶線包括第一部分和第二部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)；下層帶線包括第三部分和第四部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)；第三步，設(shè)置第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別連接；第四步，轉(zhuǎn)換部分將第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別斷開，并將第一部分與第四部分、第二部分與三部分分別連接，從而實現(xiàn)該位置上的反相；在帶線的任意位置放置已確定數(shù)量的轉(zhuǎn)換部分，轉(zhuǎn)換部分將原來的帶線斷開并重新連接。轉(zhuǎn)換部分的位置確定幾乎沒有限制，可以根據(jù)空間排布等因素確定。上述反相為180度反相。雙層微帶線的設(shè)計方法為-雙層微帶線設(shè)置成對稱長度，用于實現(xiàn)反相相移；或，-雙層微帶線設(shè)置成非對稱長度，用于調(diào)節(jié)相移。雙層微帶線設(shè)置成非對稱長度，用于實現(xiàn)接近180度的相移。具體為，以上述實施例結(jié)合正相功分器為例，上述實施例的工作過程是，正相功分器的兩個功率輸出端口分別連接到兩組雙層微帶線上，其中一組雙層微帶線上有一個轉(zhuǎn)換部分I。若對稱設(shè)計兩組雙層微帶線的長度，則該移相器起到反相功能，與正相功分器結(jié)合成為一個反相功分器，可以為天線等提供差分激勵。移相器與wilkinson正相功分器3結(jié)合，組成一個對稱結(jié)構(gòu)的寬帶反相功分器。該功分器3工作頻段為I. O - 3. OGHz,因此下述均考察該頻段特性。類似的，其他工作頻段也可以較好的移相特性，此處不再贅述。如圖I所示，wilkinson正相功分器3兩個出端口分別與移相器的兩組雙層微帶線相連接，其中一組雙層微帶線上有一個轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)2，實現(xiàn)反相功能。本實例中實現(xiàn)恰為180度的反相，兩組雙層微帶線長度相等。通過調(diào)節(jié)兩組微帶線的相對長度，可對相移進行調(diào)整。如圖2所示，該結(jié)構(gòu)可以根據(jù)功分器3的設(shè)計需要，通過增加地板4，優(yōu)化整體特性。轉(zhuǎn)換部分2是一個電氣連接部分，可根據(jù)設(shè)計需要，移相器帶線I的任何位置實現(xiàn)該功能。如圖3所示，為了便于識別，將雙層微帶線包括上層帶線101和下層帶線102。上層帶線101分為A、B兩部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分2的兩側(cè)。下層帶線102也被轉(zhuǎn)換部分2分為a, b兩個部分。A與B、a與b分別相連。轉(zhuǎn)換部分將A與B、a與b斷開,并將A與b,B與a相連。通過在雙層微帶線上添加轉(zhuǎn)換部分2，可實現(xiàn)該位置上的180度反相。wilkinson功分器的S參數(shù)幅度與相位如圖4、圖5所示，結(jié)合移相器后的反相功分器S參數(shù)幅度與相位如圖6、圖7所示。由此可見，移相器不會影響功分器的功分特性，反而使其特性更加優(yōu)化。在全頻段基本可實現(xiàn)穩(wěn)定相移180度，誤差不超過5度。本實施例易于集成，體積小，頻帶寬，可結(jié)合功分器的設(shè)計要求，覆蓋多個頻段，用于微帶天線和微帶饋電系統(tǒng)。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種寬頻帶移相器，其特征在于，包括帶線和轉(zhuǎn)換部分，所述轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在帶線上，通過轉(zhuǎn)換部分斷開并重新連接帶線，用于實現(xiàn)該位置上的反相。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的寬頻帶移相器，其特征在于，所述帶線為若干組雙層微帶線，所述轉(zhuǎn)換部分為電氣連接部分，其數(shù)量為一個或多個，并設(shè)置在其中任一組或多組雙層微帶線上的任一位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的寬頻帶移相器，其特征在于，包括地板，所述地板與帶線耦合連接。
4.一種如權(quán)利要求I至3中任一項所述的寬頻帶移相器的設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步，根據(jù)設(shè)計與布線需要，確定帶線數(shù)量，并確定轉(zhuǎn)換部分數(shù)量，同時將轉(zhuǎn)換部分放置在帶線的任一位置； 第二步，將所述帶線設(shè)置成包括上層帶線和下層帶線，其中，上層帶線包括第一部分和第二部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)；下層帶線包括第三部分和第四部分，分別位于轉(zhuǎn)換部分的兩側(cè)； 第三步，設(shè)置第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別連接； 第四步，轉(zhuǎn)換部分將第一部分與第二部分、第三部分與第四部分分別斷開，并將第一部分與第四部分、第二部分與三部分分別連接，從而實現(xiàn)該位置上的反相。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬頻帶移相器的設(shè)計方法，其特征在于，所述雙層微帶線的設(shè)計方法為 -所述雙層微帶線設(shè)置成對稱長度，用于實現(xiàn)反相相移；或， -所述雙層微帶線設(shè)置成非對稱長度，用于調(diào)節(jié)相移。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬頻帶移相器的設(shè)計方法，其特征在于，所述雙層微帶線設(shè)置成非對稱長度，用于實現(xiàn)接近180度的相移。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移相器技術(shù)領(lǐng)域的寬頻帶移相器及其設(shè)計方法，包括帶線和轉(zhuǎn)換部分，所述轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在帶線上，通過轉(zhuǎn)換部分斷開并重新連接帶線，用于實現(xiàn)該位置上的180度反相。所述帶線為雙層微帶線，所述轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在其中一組或多組雙層微帶線上。所述轉(zhuǎn)換部分為一個電氣連接部分，位于雙層微帶線的任一位置。所述雙層微帶線布線靈活,在反相頻移設(shè)計時,用于實現(xiàn)對稱設(shè)計。所述雙層微帶線長度可為對稱長度，用于實現(xiàn)反相相移，或所述雙層微帶線長度為非對稱長度，用于調(diào)節(jié)相移,實現(xiàn)接近于180度的相移。本發(fā)明易于集成，體積小，頻帶寬，可結(jié)合功分器的設(shè)計要求，覆蓋多個頻段，用于微帶天線和微帶饋電系統(tǒng)。
文檔編號H01P11/00GK102832427SQ201210308718
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者章文昕, 徐琪皓, 朱澤河, 彭宏利 申請人:上海交通大學(xué)