一種移相器及饋電網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到通信技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種移相器及饋電網(wǎng)絡(luò)。該移相器包括：至少一個移相部件；移相部件包括：基板，設(shè)置在基板上的第一平面上的微帶耦合結(jié)構(gòu)，與微帶耦合結(jié)構(gòu)連接并共面的微帶傳輸線，以及微帶線/共面波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，微帶線/共面波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)包括與微帶傳輸線連接并共面的微帶線，以及設(shè)置在基板上與微帶線相對的一面、并與微帶線耦合的共面波導(dǎo)。采用微帶線/共面波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計的移相器的體積小且成本低，方便了饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。
【專利說明】
-種移相器及饋電網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及到通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及到一種移相器及饋電網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，通信系統(tǒng)對通信效率要求越來越高。為了實現(xiàn)更快更 準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸，通信系統(tǒng)多采用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多入多出）技術(shù) 和化ase Array (相控陣)技術(shù)。具有高精準(zhǔn)度相位控制的移相器是MIMO和化ase Array技術(shù) 的關(guān)鍵部分。在現(xiàn)有的移相器當(dāng)中，多數(shù)設(shè)計采用微帶線(Microstrip)禪合方式。微帶線是 一種常見的信號傳輸線。此外，共面波導(dǎo)(Coplanar Waveguide)也是一種信號傳輸線。
[0003] 所謂移相器至少包含兩個結(jié)構(gòu)，即參考結(jié)構(gòu)與移相結(jié)構(gòu)。參考結(jié)構(gòu)在某頻點實現(xiàn) 的相移，移相結(jié)構(gòu)在該頻點實現(xiàn)（? + W)°相移，兩者相位之差^°即為所需的相對相移。 當(dāng)參考結(jié)構(gòu)與移相結(jié)構(gòu)在通頻帶相位之差為一定值時，就可實現(xiàn)通頻帶內(nèi)恒定的相對 相移。
[0004] 但現(xiàn)有技術(shù)中的移相器面積或體積較大，成本較高，不利于包括移相器在內(nèi)的多 相位饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例提供了一種移相器及饋電網(wǎng)絡(luò)，用W降低移相器的體積，方便饋電 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計加工。
[0006] 本發(fā)明實施例提供了一種移相器，該移相器包括:至少一個移相部件；
[0007] 所述移相部件包括:基板，設(shè)置在所述基板上的第一平面上的微帶禪合結(jié)構(gòu)，與所 述微帶禪合結(jié)構(gòu)連接并設(shè)置在所述第一平面上的微帶傳輸線，W及微帶線/共面波導(dǎo)禪合 結(jié)構(gòu)，所述微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)包括與所述微帶傳輸線連接并設(shè)置在所述第一平面 上的微帶線，W及設(shè)置在所述基板上與所述第一平面相對的第二平面上、并與所述微帶線 禪合的共面波導(dǎo)；
[000引所述移相器還包括與所述微帶禪合結(jié)構(gòu)連接的微帶線輸入/輸出端口；與所述共 面波導(dǎo)連接的共面波導(dǎo)輸入/輸出端口，在所述微帶線輸入/輸出端口和共面波導(dǎo)輸入/輸 出端口之間經(jīng)過的信號所產(chǎn)生相移是所述移相部件的相移。
[0009] 在上述技術(shù)方案中，可W通過改變微帶禪合結(jié)構(gòu)的禪合寬度和禪合間隙、微帶傳 輸線的長度或微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)的禪合寬度使得參考結(jié)構(gòu)和移相結(jié)構(gòu)具有不同的 相位，方便了相移角度的調(diào)整。此外，采用微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)設(shè)計的移相器的體積 小且成本低，方便了饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。
[0010] 在一個具體的實施例中，所述微帶禪合結(jié)構(gòu)為U形的微帶線的形式，且所述U形的 微帶線的兩個側(cè)壁之間的禪合寬度不大于所采用基板的8倍厚度。通過采用U形的微帶線， 使得U形的微帶線的兩個側(cè)壁之間形成禪合，且為了保證兩個側(cè)壁之間的能夠產(chǎn)生禪合，兩 個側(cè)壁之間的寬度不大于基板厚度的8倍，如1倍、2倍、4倍、6倍、8倍等任意倍數(shù)。
[0011] 此外，作為一個優(yōu)選的實施例，還包括:禪合在所述U形的微帶線的兩個側(cè)壁之間 的電容。該電容可為固定電容或可變電容，通過設(shè)置的電容可W實現(xiàn)對各輸出支路的移相 微調(diào)，進而改變移相器的相位輸出。
[0012] 在一個具體的實施例中，所述參考結(jié)構(gòu)的微帶線禪合結(jié)構(gòu)的側(cè)壁長度為0.25AC; 其中，所述為在移相器的工作中屯、頻率為f C時，該頻率f C的信號在基板介質(zhì)中傳輸?shù)牟?長。
[0013] 此外，所述共面波導(dǎo)包括第一金屬層W及位于所述第一金屬層兩側(cè)的第一接地 層，且所述第一金屬層與所述第一接地層之間具有第一間隙，所述共面波導(dǎo)輸入/輸出端口 包括:第二金屬層W及位于所述第二金屬層兩側(cè)的第二接地層，且所述第二接地層與所述 第二接地層之間具有第二間隙；其中，所述第一金屬層與所述第二金屬層之間連接，所述第 一接地層與所述第二接地層連接，所述第一間隙與所述第二間隙連接。
[0014] 在一個具體的實施例方案中，所述微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)中位于第一平面的 微帶線與共面波導(dǎo)的第一金屬層在該第一平面上的垂直投影完全重疊、部分重疊或者位置 錯開。
[0015] 作為一個優(yōu)選的方案，還包括設(shè)置在所述微帶線/共面波導(dǎo)的微帶線與所述共面 波導(dǎo)之間的電容。該電容可為固定電容或可變電容，通過設(shè)置的電容可W實現(xiàn)對各輸出支 路的移相微調(diào)，進而改變移相器的相位輸出。
[0016] 此外，在本實施例中，所述至少一個移相部件包括參考結(jié)構(gòu)和移相結(jié)構(gòu);所述參考 結(jié)構(gòu)作為第一移相部件用于產(chǎn)生第一相移，所述移相結(jié)構(gòu)作為第二移相部件用于產(chǎn)生第二 相移，所述第一相移和第二相移用于產(chǎn)生相對相移，所述相對相移是所述移相器的相移。通 過移相結(jié)構(gòu)及參考結(jié)構(gòu)實現(xiàn)移相器的相移。
[0017] 在本實施例中，所述微帶線輸入/輸出端口的阻抗為50歐姆;所述共面波導(dǎo)輸入/ 輸出端口的阻抗為50歐姆。所述微帶傳輸線的阻抗為50歐姆。
[0018] 本發(fā)明實施例還提供了一種饋電網(wǎng)絡(luò)，該饋電網(wǎng)絡(luò)包括功分器W及與所述功分器 的每個支路連接的上述移相器。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例提供的移相器的參考結(jié)構(gòu)的頂層示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例提供的移相器的參考結(jié)構(gòu)的底層示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例提供的移相器的相位響應(yīng)示意圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明實施例提供的6-Bit數(shù)字控制移相器示意圖；
[0024] 圖6為本發(fā)明實施例提供饋電網(wǎng)絡(luò)的頻率檢測方式示意圖；
[0025] 圖7為本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)的相位反饋方式示意圖；
[0026] 圖8為本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)路中的移相器的仿真頻率響應(yīng)示意圖；
[0027] 圖9為本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)路中的移相器的仿真相對相移示意圖；
[0028] 圖10為本發(fā)明實施例提供的移相器的微帶禪合結(jié)構(gòu)中的禪合寬度Wi增加0.01mm 引起的相位差示意圖；
[0029] 圖11為本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)路中的移相器的仿真頻率響應(yīng)示意圖；
[0030] 圖12為本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)路中的移相器的仿真相對相移示意圖；
[0031] 圖13為本發(fā)明實施例提供的八路移相饋電網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)測試結(jié)果；
[0032] 圖14為本發(fā)明實施例提供的八路移相饋電網(wǎng)絡(luò)的相對相移測試結(jié)果。
[0033] 附圖標(biāo)記：
[0034] 10-移相器11-參考結(jié)構(gòu)111-基板
[0035] 112-微帶線輸入/輸出端口 113-微帶禪合結(jié)構(gòu)
[0036] 114-微帶傳輸線115-微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)
[0037] 1151-微帶線1152-共面波導(dǎo)1153-第一金屬層
[0038] 1154-第一接地層116-共面波導(dǎo)輸入/輸出端口
[0039] 1161-第二金屬層1162-第二接地層
[0040] 12-移相結(jié)構(gòu)20-功分器30-饋電網(wǎng)絡(luò)
【具體實施方式】
[0041] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施 例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的 所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0042] 為了方便理解本實施例提供的移相器，下面結(jié)合具體的實施例W及附圖對其進行 詳細(xì)的說明。一并參考圖1、圖2及圖3,圖2及圖3示出了本發(fā)明實施例提供的移相器10的參 考結(jié)構(gòu)11的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2為頂層金屬示意圖，圖3為底層金屬示意圖。
[0043] 首先需要說明的是，本實施例提供的移相器10可W應(yīng)用到饋電網(wǎng)絡(luò)30中，如圖1所 示，該饋電網(wǎng)絡(luò)30通過功分器20將多個移相器10連接W組成網(wǎng)絡(luò)。且在具體的移相器10結(jié) 構(gòu)中，該移相器10包括至少一個移相部件;移相部件包括:基板111，設(shè)置在基板111上的第 一平面上的微帶禪合結(jié)構(gòu)113,與微帶禪合結(jié)構(gòu)113連接并設(shè)置在第一平面上的微帶傳輸線 114, W及微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115,微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115包括與微帶傳輸線 114連接并設(shè)置在第一平面上的微帶線，W及設(shè)置在基板111上與第一平面相對的第二平面 上、并與微帶線禪合的共面波導(dǎo)1152。在具體設(shè)置時，移相器10中的參考結(jié)構(gòu)11和移相結(jié)構(gòu) 12的組成部件相同，兩者的組成的區(qū)別在于設(shè)計參數(shù)的不同。
[0044] 在本實施例中，該移相器10可包括參考結(jié)構(gòu)11和移相結(jié)構(gòu)12。參考結(jié)構(gòu)11和移相 結(jié)構(gòu)12都是移相部件并且可W是結(jié)構(gòu)上相同的，兩者之間的區(qū)別在于設(shè)計的參數(shù)值不同。 W參考結(jié)構(gòu)11為例，該參考結(jié)構(gòu)11包括基板111，設(shè)置在基板111上的微帶禪合結(jié)構(gòu)113W及 微帶傳輸線114,其中，微帶傳輸線114與微帶禪合結(jié)構(gòu)113連接。所述基板111可W是 (Printed Circuit Board,印刷電路板）。
[0045] 在具體設(shè)置時，如圖2所示，微帶禪合結(jié)構(gòu)113為微帶線折彎形成的，該微帶禪合結(jié) 構(gòu)113為U形的微帶線。為保證U形的微帶線兩個側(cè)壁之間禪合，U形微帶線的兩個側(cè)壁之間 的間隙Gi不大于8倍的基板111的厚度，從而保證兩個微帶線之間能夠禪合。U形的微帶線如 圖2所示包括U形的連接部，W及與該連接部分別相連的兩個側(cè)壁，任一個側(cè)壁可W被視為 是一條微帶線。且微帶禪合結(jié)構(gòu)113相較于微帶傳輸線114具有更強的禪合，會在通帶中頻 處產(chǎn)生諧振點，從而改善通帶性能。W圖2所示為例，在本實施例中，微帶禪合結(jié)構(gòu)113的長 度為b，微帶線的寬度為Wi，兩個微帶線之間的間隙為Gi。在具體設(shè)置時，其一個示例性的特 征阻抗為50歐姆，且由禪合線寬Wi和禪合間隙Gi決定。設(shè)移相器10的工作中屯、頻率為fc，對 應(yīng)f C頻率的信號在基板111的介質(zhì)中的波長為Ac,則微帶線禪合結(jié)構(gòu)的長度^為0.25^(3。此 夕h為了保證兩個側(cè)壁之間的能夠產(chǎn)生禪合，兩個側(cè)壁之間的寬度（即Gi)不大于基板111的 厚度的8倍，如該寬度可W是所述厚度的1倍、2倍、4倍、6倍、8倍等任意倍數(shù)，具體的倍數(shù)可 W根據(jù)實際的設(shè)計需要決定。
[0046] 繼續(xù)參考圖2,本實施例提供的微帶傳輸線114與微帶禪合結(jié)構(gòu)113連接，且在具體 設(shè)置時可W是任意的形狀，微帶傳輸線114的各個部分之間不會產(chǎn)生禪合。如圖2所示，本實 施例提供的微帶傳輸線114的形狀可W為U形、波浪形、弧形、異形等不同形狀設(shè)置。無論在 何種設(shè)置時，微帶傳輸線114的總長度保持一致，如圖2所示的兩倍長度的L2, W及阻抗為50 歐姆。由于微帶傳輸線114是U形，其中L2表示微帶傳輸線114中的一條傳輸線的長度，運樣U 形的微帶傳輸線114總長度就是化2。微帶傳輸線114的禪合寬度是W2。
[0047] -并參考圖2及圖3,在本實施例中，參考結(jié)構(gòu)11還包括微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu) 115,其中，該微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115包括微帶線1151W及共面波導(dǎo)1152,其中，微帶 線1151與微帶傳輸線114共面且連接，共面波導(dǎo)1152設(shè)置在基板111上與微帶線1151相對的 一面。具體的如圖2所示，在本實施例中，微帶線1151為寬度為化、長度為L3的微帶線，一并參 考圖3,共面波導(dǎo)1152包括第一金屬層1153 W及位于第一金屬層1153兩側(cè)的第一接地層 1154,且第一金屬層1153與第一接地層1154之間具有第一間隙。參考圖3,其中，第一間隙的 寬度為G2。在微帶線1151與第一金屬層1153禪合時，禪合長度L3為中屯、頻率下0.25AC，中屯、 頻率的信號在基板111的介質(zhì)中的波長為Ac。此外，微帶線1151與第一金屬層1153之間的禪 合可W采用不同形式，具體的，微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115中的微帶線1151與共面波導(dǎo) 1152的第一金屬層1153在同一平面上的垂直投影完全重疊、部分重疊或者位置錯開。即在 禪合時，微帶線1151與第一金屬層1153之間完全重疊、部分重疊或者位置錯開。上述=種方 式均可實現(xiàn)微帶線1151與第一金屬層1153之間形成禪合。
[0048] 在本實施例提供的參考結(jié)構(gòu)11中，還包括與微帶禪合結(jié)構(gòu)113連接的微帶線輸入/ 輸出端口 112;與共面波導(dǎo)1152連接的共面波導(dǎo)輸入/輸出端口 116。其中，在與微帶禪合結(jié) 構(gòu)113連接的端口 112作為輸入端口時，與共面波導(dǎo)1152連接的共面波導(dǎo)端口 116作為輸出 端口，也可W在與微帶禪合結(jié)構(gòu)113連接的端口 112作為輸出端口時，與共面波導(dǎo)1152連接 的共面波導(dǎo)端口 116作為輸入端口，具體設(shè)置根據(jù)實際的連接情況而定。因此，在本發(fā)明的 實施例中，"輸入/輸出"代表、輸入或輸出中的至少一項。
[0049] 其中共面波導(dǎo)輸入/輸出端口 116在與共面波導(dǎo)1152具體連接時，共面波導(dǎo)輸入/ 輸出端口 116包括:第二金屬層1161W及位于第二金屬層1161兩側(cè)的第二接地層1162,且第 二接地層1162與第二接地層1162之間具有第二間隙，如圖3所示，該第二間隙的寬度為G3。 其中，第一金屬層1153與第二金屬層1161之間連接，第一接地層1154與第二接地層1162連 接，第一間隙與第二間隙連接;從而實現(xiàn)共面波導(dǎo)輸入/輸出端口 116與共面波導(dǎo)1152的連 接。
[0050] 此外，電容可W改變禪合結(jié)構(gòu)的禪合強度，因此，可W在每個移相器10內(nèi)設(shè)置電容 對輸出相位進行微調(diào)。在具體的設(shè)置時，可W在微帶禪合結(jié)構(gòu)113中或者在微帶線/共面波 導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115上設(shè)置電容或者兩個禪合結(jié)構(gòu)上均設(shè)置電容。在微帶禪合結(jié)構(gòu)113中設(shè)置電 容時，即在U形的微帶線的兩個側(cè)壁之間連接有電容;在微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115上設(shè) 置電容時，在微帶線1151和共面波導(dǎo)1152之間（即微帶線1151與第一金屬層1153之間）設(shè)置 電容。該電容可為固定電容、可變電容或陣列電容。具體可W通過設(shè)置的電容可W改變微帶 禪合結(jié)構(gòu)113或微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115的禪合性能，即通過設(shè)置的電容可W實現(xiàn)對 各輸出支路的移相微調(diào)，進而改變移相器10的相位輸出。
[0051] 在本實施例中，在進行輸入和輸出設(shè)置時，輸入和輸出中的一個與微帶禪合結(jié)構(gòu) 113連接，另一個與共面波導(dǎo)連接，且在具體設(shè)置時，微帶線輸入/輸出端口 112的阻抗為50 歐姆;共面波導(dǎo)輸入/輸出端口 116的阻抗為50歐姆。
[0052] 在本實施例中，參考結(jié)構(gòu)11與移相結(jié)構(gòu)12包含的部件相同，不同的是各自部件的 尺寸不同。因此，移相結(jié)構(gòu)12可參考上述參考結(jié)構(gòu)11的結(jié)構(gòu)，在此不再詳細(xì)寶述移相結(jié)構(gòu)12 的組成部件。
[0053] 在對參考結(jié)構(gòu)11和移相結(jié)構(gòu)12具體設(shè)置時，參考W下原理:在保證微帶線禪合結(jié) 構(gòu)113的特征阻抗為50歐姆的條件下，減小微帶禪合結(jié)構(gòu)113的禪合間隙Gi和禪合寬度Wi,同 時減小微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115的禪合寬度化，可使移相器10的相位響應(yīng)斜率m增大。 (注:減小微帶線禪合結(jié)構(gòu)113的禪合間隙Gi和禪合寬度Wi與減小微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu) 115禪合寬度化兩種方式均可增大相位響應(yīng)斜率m。同時采用兩種結(jié)構(gòu)的目的在于實現(xiàn)更大 的相對相移(Differential Phase Siift)W及更好的通帶性能），其中，
[0化4]
[0055] 其中，fa及扎為工作頻段中的兩個頻點，Oa及Ob為fa和扎頻點下移相器10的相 位響應(yīng)。
[0056] 再通過減小微帶線傳輸線長度，使移相結(jié)構(gòu)12與參考結(jié)構(gòu)11的相位響應(yīng)斜率m在 工作頻段內(nèi)相等，具體的如圖4所示，圖4為移相結(jié)構(gòu)12的相位響應(yīng)示意圖。通過W上變化 后，參考結(jié)構(gòu)11與移相結(jié)構(gòu)12的相位響應(yīng)在工作頻段內(nèi)呈平行關(guān)系，且參考結(jié)構(gòu)11和移相 結(jié)構(gòu)12具有不同的相位響應(yīng)。兩者的相位響應(yīng)之差即為相對相移，該相對相移是一個相對 固定的值。
[0化7] 利用上述原理可設(shè)計出相對于參考結(jié)構(gòu)11移相5.625。、11.25。、22.5。、45。、90。、 180°的移相器10。此外，由于參考結(jié)構(gòu)11、移相結(jié)構(gòu)12在通頻帶內(nèi)擁有平行的相位響應(yīng)。故 可將移相結(jié)構(gòu)12也視做參考結(jié)構(gòu)11，實現(xiàn)其他度數(shù)的相對相移;例如，當(dāng)移相5.625°作為參 考結(jié)構(gòu)11，移相180°作為移相結(jié)構(gòu)12時，可產(chǎn)生180°-5.625° = 174.375°的相對相移。
[005引如上圖5所示，可將本實施方案所設(shè)計的移相器10通過控制電路級聯(lián)成一個具有 6-Bit(比特)數(shù)字控制、移相范圍達(dá)360°的移相器10。圖示中0°代表參考結(jié)構(gòu)11,5.625°等 代表移相結(jié)構(gòu)12,通過控制輸入信號選擇不同的支路，可實現(xiàn)W5.625°作為分辨率的可調(diào) 移相器10。
[0059]通過上述描述可W看出，在本實施例中提供的移相器10,參考結(jié)構(gòu)11和移相結(jié)構(gòu) 12均采用微帶禪合結(jié)構(gòu)113、微帶傳輸線114及微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115組成，且通過 改變微帶禪合結(jié)構(gòu)113的禪合寬度和禪合間隙、微帶傳輸線114的長度或微帶線/共面波導(dǎo) 禪合結(jié)構(gòu)115的禪合寬度使得參考結(jié)構(gòu)11和移相結(jié)構(gòu)12具有不同的相位，方便了相移角度 (即相移大?。┑恼{(diào)整。此外，采用微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115設(shè)計的移相器10,各移相器 10體積和成本較低，而且有利于做到各移相器10尺寸一致，方便了饋電網(wǎng)絡(luò)（Feed 化twork) 30的設(shè)計。
[0060] 繼續(xù)參考圖1，本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)30包括功分器20W及與功分器20的 每個支路連接的上述任一項的移相器10。
[0061] 在一個具體的實施例中，利用八路功分器20按一定方式將所設(shè)計的移相器10連接 成一個具有移相特性的饋電網(wǎng)絡(luò)30, W此來實現(xiàn)多路多移相輸出功能。饋電網(wǎng)絡(luò)30不僅僅 限于上圖所示的八端口輸出，也可W是其他位數(shù)的輸出；功分器20與移相器10的連接方式 不僅僅限于上圖1所示，可根據(jù)需求靈活選擇。由上圖1可W看出，采用微帶線/共面波導(dǎo)禪 合結(jié)構(gòu)115設(shè)計的移相器10,無論相位差多少，各移相器10尺寸一致，方便了饋電網(wǎng)絡(luò)30的 設(shè)置。
[0062] 此外，為了方便調(diào)整饋電網(wǎng)絡(luò)30中的移相器10的相位響應(yīng)，在本實施例提供的移 相器10中設(shè)置了電容。具體的，在本發(fā)明實施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)30上連接電容或陣列電容 (電容及電容陣列：可為固定電容、或可變電容、或固定電容與可變電容組合），實現(xiàn)對各輸 出支路的移相微調(diào)。由于電容可W改變禪合結(jié)構(gòu)的禪合強度，所W可實現(xiàn)對每條支路輸出 相位的微調(diào)。并可分別通過頻率檢測、相位反饋兩種方式實現(xiàn)頻帶內(nèi)精確相移，頻率檢測方 式與相位反饋方式示意圖見圖6及圖7。
[0063] 如圖6所示，頻率檢測方式:通過檢測輸入信號頻率，確定每條支路要達(dá)到該頻率 精確相移所需的電容容值，再通過電壓控制模塊將電壓調(diào)節(jié)成該電容值所對應(yīng)的電壓，實 現(xiàn)該頻點處精確相移。所述電壓被施加給所述饋電網(wǎng)絡(luò)30，具體被施加在所述電容上，該電 容可W為固定的或可變的電容組成的電容陣列，通過該電壓控制該陣列可W改變整個陣列 的電容值，電容的容值改變進而影響禪合強度，從而改變相位響應(yīng)，實現(xiàn)相位調(diào)節(jié)。通過對 一定頻帶范圍進行頻率檢測，可實現(xiàn)一定頻帶精確相移。
[0064] 如圖7所示，相位反饋方式:通過檢測輸出信號的相移與所需理想相移的差，并依 此差確定每條支路所需的電容容值，并通過電壓控制模塊調(diào)節(jié)支路電容電壓使得所述電壓 與電容容值匹配，W實現(xiàn)該頻點精確相移。所述電壓被施加給所述饋電網(wǎng)絡(luò)30,具體被施加 在所述電容上，該電容可W為固定的或可變的電容組成的電容陣列，通過該電壓控制該陣 列可W改變整個陣列的電容值，電容的容值改變進而影響禪合強度，從而改變相位響應(yīng)，實 現(xiàn)相位調(diào)節(jié)。通過對一定頻帶范圍進行相位反饋監(jiān)控，可實現(xiàn)頻帶內(nèi)精確相移。
[0065] 在一個實例中，采用微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115設(shè)計的移相器10,各移相器10 尺寸一致，均為32mmX38mm(0.28?X0.35?，?為中頻下信號在基板lll的介質(zhì)中對應(yīng)的 波長）。其仿真結(jié)果如圖8及圖9所示，其中圖8為移相器10的仿真頻率響應(yīng)，圖9為移相器10 的仿真相對相移，在確保較高的移相精度的前提下，該移相器10通帶的中屯、頻率為2G化，頻 率范圍為1.5G化~2.5G化，相對帶寬達(dá)50%，最大相位誤差見表1所示。
[0066] 表1移相器10最大相位誤差 「DDAVl
L〇〇68」此外，對移相器10中微帶線/巧曲波導(dǎo)稱合結(jié)構(gòu)115的寬度Wi (如閣2所示）進斤增 加0.01mm來模擬工程誤差，相位差結(jié)果如下圖10所示。其中除移相180°結(jié)構(gòu)由于Wi寬度較 小(如圖I中移相結(jié)構(gòu)12所示），0.01mm的工程誤差引起的相位差較大外，其余相移結(jié)構(gòu)相位 差在0.4°范圍內(nèi)，工程誤差對移相器10的相對相位影響不大。各相位相移差具體范圍見表 2。
[0069] 親2 Wi增化0.01mm引撫的巧仿差煎雨
[0070]
[0071]
[0072] 采用設(shè)計的移相器10與八路功分器20構(gòu)成具有移相特性的移相饋電網(wǎng)絡(luò)30,其仿 真結(jié)果如下圖11及圖12所示，其中，圖11為移相饋電網(wǎng)絡(luò)30的仿真頻率響應(yīng)，圖12為移相饋 電網(wǎng)絡(luò)30的仿真相對相移。該饋電網(wǎng)絡(luò)30的中屯、頻率為2G化，頻率范圍為1.7G化~2.3GHz， 相對帶寬為30%。通帶內(nèi)回波損耗在-15地W下，各端口間隔離度在20地W上。該饋電網(wǎng)絡(luò) 30的最大相位誤差見表3所示。
[0073] 表3饋電網(wǎng)絡(luò)最大相位誤差
[0074]
L0075J 刃/驗址仿具結(jié)呆，八路移相饋電N絡(luò)刃例，對其進打巧驗粒測，該八路移相饋 電網(wǎng)絡(luò)如圖1所示，其中，設(shè)計中采用了Rogers 5880介質(zhì)板，其相對介電常數(shù)小，介質(zhì)的介 質(zhì)損耗角小，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的通帶性能。由于饋電網(wǎng)絡(luò)的面積很大而介質(zhì)板的厚度很薄，直 接用整個移相饋電網(wǎng)絡(luò)實物板進行測試，無法避免其彎曲的情況發(fā)生。為了減小由于介質(zhì) 板彎曲導(dǎo)致的測試誤差，測量時采用厚為5mm的金屬侶板作為固定板，并在共面波導(dǎo)輸出口 進行挖槽處理，W避免其對測試性能的影響。此外，由于移相饋電網(wǎng)絡(luò)屬于多端口電路，在 測試時需要對沒有用到的端口接入50歐姆匹配負(fù)載，W實現(xiàn)端口阻抗匹配。
[0076] 圖13、圖14分別是八路移相饋電網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)測試結(jié)果和相對相移結(jié)果。由頻 率響應(yīng)測試結(jié)果可見，八路移相饋電網(wǎng)絡(luò)的中屯、頻率為2GHz，工作頻帶為1.7GHz~2.3GHz， 相對帶寬為30%。各端口插入損耗在-9.6地~-IOdB之間，整個移相饋電網(wǎng)絡(luò)的回波損耗 在-14.4地W下，隔離度在30地W上。該移相饋電網(wǎng)絡(luò)各相對相移角度的最大相位誤差見表 4所示。
[0077] 表4移相饋電網(wǎng)絡(luò)測試最大相位誤差 「007?1
[0079]由測試結(jié)果可見，其與仿真結(jié)果基本一致。通過上述描述可W看出，在本實施例提 供的饋電網(wǎng)絡(luò)30中，采用微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu)115實現(xiàn)移相器10,在移相器10結(jié)構(gòu)中 添加微帶禪合結(jié)構(gòu)改善通帶性能。并且在微帶禪合結(jié)構(gòu)113和微帶線/共面波導(dǎo)禪合結(jié)構(gòu) 115上連接電容或陣列電容（電容及電容陣列:可為固定電容、或可變電容、或固定電容與可 變電容組合），實現(xiàn)相位調(diào)節(jié)。
[0080] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本實施例提供的移相器不僅僅可W應(yīng)用到饋電網(wǎng)絡(luò)中，還可W應(yīng) 用到其他的領(lǐng)域，具體的，該移相器可通過尺寸變換到其他頻段，應(yīng)用與不同頻率的領(lǐng)域。 比如有源電路、系統(tǒng)應(yīng)用等等。該移相器能夠用于MIMO和化ase Array等各類通信系統(tǒng)，能 與功率放大器、振蕩器、低噪聲放大器等結(jié)合用于通信收發(fā)系統(tǒng)、頻率源系統(tǒng)中，與天線相 結(jié)合應(yīng)用于相控陣天線、相控陣?yán)走_(dá)中。
[0081] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。運樣，倘若本發(fā)明的運些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含運些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種移相器，其特征在于，包括:至少一個移相部件； 所述移相部件包括:基板，設(shè)置在所述基板上的第一平面上的微帶耦合結(jié)構(gòu)，與所述微 帶耦合結(jié)構(gòu)連接并設(shè)置在所述第一平面上的微帶傳輸線，以及微帶線/共面波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)， 所述微帶線/共面波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)包括與所述微帶傳輸線連接并設(shè)置在所述第一平面上的微 帶線，以及設(shè)置在所述基板上與所述第一平面相對的第二平面上、并與所述微帶線耦合的 共面波導(dǎo)； 所述移相器還包括與所述微帶耦合結(jié)構(gòu)連接的微帶線輸入/輸出端口；與所述共面波 導(dǎo)連接的共面波導(dǎo)輸入/輸出端口，在所述微帶線輸入/輸出端口和共面波導(dǎo)輸入/輸出端 口之間經(jīng)過的信號所產(chǎn)生相移是所述移相部件的相移。2. 如權(quán)利要求1所述的移相器，其特征在于，所述微帶耦合結(jié)構(gòu)為U形的微帶線。3. 如權(quán)利要求2所述的移相器，其特征在于，所述U形的微帶線的兩個側(cè)壁之間的耦合 寬度不大于所述基板的厚度的8倍。4. 如權(quán)利要求2或3所述的移相器，其特征在于，還包括:耦合在所述U形的微帶線的兩 個側(cè)壁之間的電容。5. 如權(quán)利要求2~4中任一項所述的移相器，其特征在于，所述微帶線耦合結(jié)構(gòu)的側(cè)壁 長度為0.25λ〇;其中，所述為在移相器的工作中心頻率為f c時，該頻率fc的信號在基板介 質(zhì)中傳輸?shù)牟ㄩL。6. 如權(quán)利要求1~5任一項所述的移相器，其特征在于，所述共面波導(dǎo)包括第一金屬層 以及位于所述第一金屬層兩側(cè)的第一接地層，且所述第一金屬層與所述第一接地層之間具 有第一間隙，所述共面波導(dǎo)輸入/輸出端口包括:第二金屬層以及位于所述第二金屬層兩側(cè) 的第二接地層，且所述第二接地層與所述第二接地層之間具有第二間隙；其中，所述第一金 屬層與所述第二金屬層之間連接，所述第一接地層與所述第二接地層連接，所述第一間隙 與所述第二間隙連接。7. 如權(quán)利要求1~6任一項所述的移相器，其特征在于，所述微帶線/共面波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu) 中位于第一平面的微帶線與共面波導(dǎo)的第一金屬層在該第一平面上的垂直投影完全重疊、 部分重疊或者位置錯開。8. 如權(quán)利要求1~7任一項所述的移相器，其特征在于，還包括:耦合在所述微帶線/共 面波導(dǎo)的微帶線與所述共面波導(dǎo)之間的電容。9. 如權(quán)利要求1~8任一項所述的移相器，其特征在于，所述至少一個移相部件包括參 考結(jié)構(gòu)和移相結(jié)構(gòu);所述參考結(jié)構(gòu)作為第一移相部件用于產(chǎn)生第一相移，所述移相結(jié)構(gòu)作 為第二移相部件用于產(chǎn)生第二相移，所述第一相移和第二相移用于產(chǎn)生相對相移，所述相 對相移是所述移相器的相移。10. -種饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括功分器以及與所述功分器的每個支路連接的如權(quán) 利要求1~9任一項所述的移相器。
【文檔編號】H01P5/18GK105977583SQ201610490285
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】周杰, 錢慧珍, 羅訊
【申請人】華為技術(shù)有限公司