專利名稱:相移器件的制作方法
本發(fā)明關(guān)系到一類相移器件。
確定地說，本發(fā)明關(guān)系到一種便于以單片微波集成電路形式制造的相移器件，這種相移器件能提供許多不同的相移值，根據(jù)加于器件上控制信號的不同，可以對加于器件上的輸入信號給予特定的相移。
已知的這類器件一般都很復(fù)雜，或有諸如芯片面積大或價格高等其它問題。
本發(fā)明的目的之一就是提供出一種有一定相移范圍的相移器件，但對本發(fā)明的器件來說，可以減輕這些困難。
依照本發(fā)明的相移器件，它包括具有一個能送入輸入信號的輸入端的耦合構(gòu)件，一個可得出輸出信號的輸出端，以及至少一個與具有不連續(xù)點(diǎn)的傳輸線相接的端口;以及若干個可控阻抗，每個可控阻抗沿著所說傳輸線的長度接在不同位置上，使這個器件這樣地工作，即加于輸入端的輸入信號能在傳輸線的不連續(xù)點(diǎn)處反射回來，而在輸出端產(chǎn)生一個輸出信號，對于輸入信號相位而言的輸出信號的相位則視加于每個可控阻抗上的控制信號而定。
現(xiàn)在用附圖來說明依據(jù)本發(fā)明的一種相移器件，但這里僅是舉個例子。
圖1表明了這種器件的一個放大了的平面圖;
圖2表明了這種器件一部分的透視圖;
圖3是這種器件的一個等效電路圖。
首先參看圖1及圖2，這個器件是按一特定的微波頻率范圍設(shè)計，并包括一由導(dǎo)體1組成的展開的LANGE(蘭格)耦合器，導(dǎo)體1在基片3的一個表面上形成，基片的另一面為接地面27。耦合器具有輸入端5、輸出端7以及兩個端口9及11，端口9與11分別與導(dǎo)電帶13及15的一端相聯(lián)。導(dǎo)電帶13及15的另一端，即遠(yuǎn)離端口9及11的一端，又分別接至終端電阻17及19，而終端電阻的另一端分別接至接地總線21及23。接地總線21及23在基片的表面與導(dǎo)電帶13及15平行，并且通過許多小孔25穿過基片3與接地面27有電氣上的聯(lián)接，這在圖2中看得清楚，小孔25是以一定間隔分布在每條總線21及23上。在總線21及23上各覆以一層介質(zhì)29及31。沿著總線21及23在一定間隔上又有許多金屬條33;在介質(zhì)29及31上的每一金屬條各與接地總線21及23形成一個電容器。在每個電容器頂端33及導(dǎo)電帶13或15之間利用短的導(dǎo)電帶36及37接一個SCHOTTKY(肖特基)二極管35。
因此，圖3所示的電路中，電容器38即由每一金屬條33、介質(zhì)層29或31以及接地總線21或23組成，這個電容器分別接在二極管35及地線之間，導(dǎo)電帶13及36或15及37形成了傳輸線的電感部分，而二極管35形成了傳輸線的電容部分。
使用這器件時，適當(dāng)頻率的輸入信號被送至端口5，這信號的一部分經(jīng)過端口9，還有一部分經(jīng)過端口11。在每一導(dǎo)電帶13及15的二極管35上，通過相當(dāng)?shù)慕饘贄l33，施加一直流偏壓，從而使這些二極管對通過端口9及11在傳輸線13及15上流過的信號產(chǎn)生導(dǎo)通作用。二極管的選擇決定于所需的相移，這一點(diǎn)將在下面說明。在導(dǎo)電帶13及15上接有導(dǎo)通的二極管和導(dǎo)電帶36、37之后，由金屬條33、介質(zhì)29或31以及接地總線21或23形成的電容器。實(shí)際上對該頻率的信號來說，與傳輸線的特性阻抗相比，是一個短路，于是使信號沿著傳輸線反射回來，并各通過端口9及11返回到耦合端。然后在端口7處產(chǎn)生一輸出信號，其中傳輸來的與經(jīng)過傳輸線13或15反射來的施于輸入信號上的相位是相同的，而由于耦合器的形式反射回端口5的兩個信號彼此抵銷。這輸出信號相移的大小，對輸入信號的相位來說，決定于信號通過傳輸線的長度，而這長度又取決于選取哪一個二極管使之導(dǎo)通。
在上述特定器件中，傳輸線的特性阻抗以及這些二極管35接在傳輸線上的位置要選得使整個結(jié)構(gòu)的有效特性阻抗為50歐姆，以及在傳輸線上每個抽頭之間的傳輸延遲在特定的信號頻率下為11 1/4 °。當(dāng)信號在每段間傳播兩次(即反射前及反射后)，則以增量22 1/2 °去控制通過整個電路的相位延遲;因此，若有16節(jié)，只要選擇二極管的偏壓使適當(dāng)?shù)亩O管成為導(dǎo)通狀態(tài)，就能在整個360°范圍內(nèi)控制相移。
我們可以意識到，上述的器件也能用作為一個連續(xù)可變的相移器。這可以這樣做，只要使最靠近終端電阻17及19的二極管35永久偏置成導(dǎo)通狀態(tài)，并使所有其它的二極管35相反偏置以相同的電壓。改變這相反偏置的電壓，二極管的結(jié)電容隨之改變，于是改變了傳輸線的有效傳播常數(shù)。這樣便得出相位的連續(xù)控制或模擬控制?，F(xiàn)若有二個相同的器件，一個用數(shù)字相位控制，另一個用模擬相位控制，把它們方便地鏈聯(lián)起來，就能使總的相移設(shè)置成任何所需的值，數(shù)字器件給出近似的相移值，而模擬器件將給出精確值。
在根據(jù)本發(fā)明的另一器件中，終端電阻17及19也可以換成短路或開路，而所有的二極管35均相反地置以偏壓。
我們還可意識到，在上述器件中，選取相位值時舉例作為控制阻抗用的是SCHOTTKY二極管，但根據(jù)本發(fā)明，在相移器件中也能采用任何其它形式的可控阻抗，雖然在設(shè)計這器件時必須考慮到可變阻抗的電抗?？煽刈杩沟牧硪焕邮沁m當(dāng)偏置的場效應(yīng)半導(dǎo)體管。
我們還可意識到，在某些應(yīng)用中，例如在單片微波集成電路中，LANGE耦合器是一種特別方便的耦合構(gòu)件，但根據(jù)本發(fā)明，器件中也能采用例如環(huán)行器等其它耦合構(gòu)件。這種其它的耦合構(gòu)件，除有一個輸入端及一個輸出端外，還可具有一個或兩個或兩個以上的端口。
我們還可意識到，本發(fā)明能特別應(yīng)用于這類器件，其中傳輸線和耦合構(gòu)件都是基片表面上的導(dǎo)電帶形式，而接地面在基片的背面，但對于其它形式的傳輸線和耦合構(gòu)件，例如微帶或共面波導(dǎo)，本發(fā)明仍屬有效我們還可意識到，導(dǎo)電帶13及15也可以換成許多單個電感器的串聯(lián)。
權(quán)利要求
1.一種相移器件，它包括一個耦合構(gòu)件(1)，耦合構(gòu)件(1)具有一個能加入輸入信號的輸入端(5)，一個能由此得出輸出信號的輸出端(7)，以及至少有另一端口(9或11)接至一傳輸線，傳輸線具有不連續(xù)點(diǎn)，使這器件在動作時，加至輸入端(5)的輸入信號，在傳輸線的不連續(xù)點(diǎn)被反射回來，以便在輸出端(7)處產(chǎn)生一輸出信號；這種器件的特征是它包括若干可控阻抗(35)上的控制信號。
2.依照權(quán)利要求
1的器件，其中的控制信號均如此安排，使得一個所選的控阻抗(35)能在該位置處對輸入信號而言提供出傳輸線的有效短路，不連續(xù)點(diǎn)就由這短路組成。
3.依照權(quán)利要求
1的器件，其中的控制信號被安排得能控制可控阻抗(35)的電容，因而控制了在另一端(7)與不連續(xù)點(diǎn)之間傳輸線的傳播常數(shù)。
4.依照上述任一權(quán)利要求
的器件，其中耦合構(gòu)件(1)是LANGE耦合器。
5.依照上述任一權(quán)利要求
的器件，其中每一可控阻抗(35)包括一個二極管。
6.依照上述任一權(quán)利要求
的器件，在微波頻率下應(yīng)用時，其中每一可控阻抗(35)是通過一電容器(38)跨接在所說傳輸線上，并且這電容器亦作為一個可控阻抗(35)。
7.依照上述任一權(quán)利要求
的器件，其中耦合構(gòu)件(1)及傳輸線都由平面基片(3)的第一主表面上的導(dǎo)電帶(13或15)以及基片(3)的第二主表面上的公共接地面(27)所組成，每個可控阻抗(35)沿著傳輸導(dǎo)電帶(13或15)接在各相應(yīng)的位置與接地面(27)之間。
8.依照權(quán)利要求
7的器件且根據(jù)權(quán)利要求
6的條件應(yīng)用時，其中每個可控阻抗(35)沿著傳輸線導(dǎo)電帶(13或15)接在各相應(yīng)位置與導(dǎo)電條(33)之間，導(dǎo)電條(33)形成相隨電容(38)的一個電極，每個導(dǎo)電條(33)下面一層介質(zhì)(29或31)，其下又有一部分導(dǎo)電總線(21或23)，這部分導(dǎo)電總線形成了電容(38)的另一電極，導(dǎo)電條(33)、介質(zhì)(29或31)以及導(dǎo)電總線(21或23)都在基片(3)的第一主表面上。
9.依照權(quán)利要求
8的器件，其中導(dǎo)電總線(21或23)在電氣上是通過在所說各位置附近的穿過基片(3)的導(dǎo)電構(gòu)件(25)與接地面(27)相連接。
專利摘要
一種相移器件，它包括一個具有輸入端(5)、輸出端(7)以及端口(9及11)的耦合構(gòu)件(1)。端口(9及11)接至傳輸線，沿著傳輸線長度接有若干個開關(guān)(35)。每個開關(guān)(35)可把一個低阻抗跨接到傳輸線上，使加在輸入端(5)的輸入信號在其中接入的一個開關(guān)處反射回來，以便在輸出端(7)處產(chǎn)生一輸出信號，而輸出信號的相位相對于輸入信號的相位而言移了一個數(shù)量，這個數(shù)量依賴于輸入信號經(jīng)過傳輸線的長度。另外，每個開關(guān)(35)的電容可以改變，從而改變了傳輸線的傳播常數(shù)，于是產(chǎn)生出所需的相移。
文檔編號H03H7/20GK85105008SQ85105008
公開日1986年12月31日 申請日期1985年7月2日
發(fā)明者威爾遜 申請人:通用電器公眾有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan