一种移相量分别可控的大频率比双频移相器的制作方法

本发明公开了一种移相量分别可控的大频率比双频移相器，涉及双频移相器，属于基本电气元件的
技术领域：
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背景技术：
：移相器是可以调整电磁波相位的器件，对于相控阵雷达天线相位的调控、射频通信信号相位的调制和测量系统相位的控制有着非常重要的作用。上世纪60年代，随着相控阵雷达的高速发展，其关键组件——移相器的重要性也日益凸显，之后，由于移相器在通信网络、导弹姿态控制、仪表仪器设计等领域也有重要应用，学界对它的研究经久不衰。在通信技术高速发展的今天，通信设备的小型化趋势要求通信设备同时工作在两个频点甚至多个频点上进而减少空间成本，且天线技术发展至今，双频阵列天线和双频可重构天线等双频天线的提出对移相器的双频性能也提出了确切的要求。目前，还没有能够实现移相量分别可控的双频移相器，本发明旨在提出一种通过一个电压控制两个频点处的移相量。技术实现要素：本发明的发明目的是针对上述
背景技术：
的不足，提供了一种移相量分别可控的大频率比双频移相器，实现了双频移相器在两个频点上的移相量可控，解决了如何分别控制双频移相器在两个频点上移相量的技术问题。本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：一种移相量分别可控的大频率比双频移相器，包括：由四段对称阶梯阻抗传输线首尾相连组成的“口”字型传输线段组合，相对的两段对称阶梯阻抗传输线具有相同的电长度和特征阻抗，以该“口”字型传输线组合中的一段对称阶梯阻抗传输线的两端为输入端和输出端，两个用于移相量控制的双频电纳单元，分别接在与输入端和输出端之间的对称阶梯阻抗传输线具有相同电长度和相同特征阻抗的对称阶梯阻抗传输线的两端，根据端口特征阻抗以及在两个频点上的移相量确定双频电纳单元在两个频点处的电纳值，及，两个用于相位切换的开关，分别接在与输入端和输出端之间的对称阶梯阻抗传输线具有相同电长度和相同特征阻抗的对称阶梯阻抗传输线的两端。作为移相量分别可控的大频率比双频移相器的进一步优化方案，对称阶梯阻抗传输线由三段均匀传输线级联而成，位于端部的两段传输线具有相同的电长度与特征阻抗。作为移相量分别可控的大频率比双频移相器的进一步优化方案，双频电纳单元为终端开路或短路的短截线，短截线为两段或更多段的传输线级联而成的阶梯阻抗短截线。作为移相量分别可控的大频率比双频移相器的进一步优化方案，“口”字型传输线组合中的各段对称阶梯阻抗传输线为弯曲或折叠的传输线。作为移相量分别可控的大频率比双频移相器的进一步优化方案，双频电纳单元在两个频点处的电纳值为：bm(f1)、bm(f2)分别为双频电纳单元在f1、f2处的电纳值，f1、f2为双频移相器的两个工作频点，z0为端口特征阻抗，为双频移相器在f1、f2上的移相量。作为移相量分别可控的大频率比双频移相器的再进一步优化方案，短截线为弯曲或折叠的传输线。本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：(1)本申请公开的双频移相器中“口”字型传输线段组合的阻抗参数不随移相器频点的切换而变化，仅根据在频点上的移相量及端口特征阻抗调节双频电纳单元的阻抗参数即可实现不同频点上的任意移相量，通过一个电压实现两个频点处的任意移相，特别适合大频率比双频移相器的移相量控制。(2)采用微带线实现移相器电路并采用pin管实现用于切换相位的开关，降低了损耗及加工成本，易于集成。附图说明图1为移相量分别可控的大频率比双频移相器的结构图。图2为在0.9ghz处移相90°的各双频移相器相移曲线的仿真对比图。图3为短路二阶阶梯阻抗短截线的结构图。图4为在4.68ghz处移相90°的各双频移相器相移曲线的仿真对比图。具体实施方式下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。本发明公开的双频移相器如图1所示，由“口”字型对称阶梯阻抗传输线段组合、两个相同的用于移相量控制的双频电纳单元以及两个用于相位切换的开关组成。“口”字型对称阶梯阻抗传输线段组合包含四段首尾相连的对称阶梯阻抗传输线，两个相对但不相邻的对称阶梯阻抗传输线具有相同的电长度和特征阻抗。每个对称阶梯阻抗传输线由三段均匀传输线级联而成，左右两端的两段传输线电长度与特征阻抗完全相同。双频电纳单元可由终端开路或短路的短截线实现，并且短截线可以是两段或更多段的传输线级联而成的阶梯阻抗短截线。每一段对称阶梯阻抗传输线或短截线可以是直传输线，也可以是一定程度弯曲或折叠的传输线。取端口特征阻抗z0为经典值50ω。设它的工作频点分别为f1、f2，频率比m＝f2/f1，移相量分别为阻抗比r1＝z1/z2，r2＝z3/z4，电长度比k1＝θ2/θ1，k2＝θ4/θ3，其中，k1、k2可自由取值。根据工作频点f1、f2设计开关关合时的相位及打开时的相位。则图1中的具体参数可以通过以下公式求解：其中，z1、θ1为一组三段级联式对称阶梯阻抗传输线端部两段传输线的阻抗模值和阻抗相角，z2、θ2为一组三段级联式对称阶梯阻抗传输线中间位置传输线的阻抗模值和阻抗相角，z3、θ3为另一组三段级联式对称阶梯阻抗传输线端部两段传输线的阻抗模值和阻抗相角，z4、θ4为另一组三段级联式对称阶梯阻抗传输线中间位置传输线的阻抗模值和阻抗相角，θ1、θ3满足超越方程：该方程需要用数值法或者优化法进行求解。另外，r1、r2可由下列公式求解：双频电纳单元的电纳值在两个频点处分别为：可以用开路或短路的均匀短截线或者开路或短路的阶梯阻抗短截线来实现，短截线的参数zm、θm可以用数值法或者优化法来求解。设计实例1：f1＝0.9ghz，f2＝4.68ghz，频率比m＝5.2，在f1上，在f2上分别为0°、30°、60°、90°、150°、180°，取k1＝k2＝1。对于不同的移相量，双频移相器的一部分电路参数值是不变的，如表1所示。表1双频移相器的公共参数值z1θ1z2θ2z3θ3z4θ445.2ω29°27.2ω29°63.9ω29°39.1ω29°双频移相器的双频电纳单元在不同移相量时的电路参数值如表2所示。表2双频电纳单元的电路参数值各双频移相器的相移曲线仿真对比图如图2所示。设计实例2：f1＝0.9ghz，f2＝4.68ghz，频率比m＝5.2，在f1上，分别为0°、30°、60°、90°、150°、180°，在f2上取k1＝k2＝1。各种不同移相量的双频移相器，它们共同的电路参数也如表1所示，双频移相器的双频电纳单元的电路参数在不同移相量时的取值如表3所示。表3双频电纳单元的电路参数值其中，当时，双频电纳需要用短路的二阶阶梯阻抗短截线来实现，其结构如图3所示。其中z1＝55.17ω，z2＝27.59ω，θ＝54.74°。设计实例2中各双频移相器的相移曲线仿真对比图如图4所示。由实施例1和实施例2可知，本申请公开的双频移相器中“口”字型传输线段组合的阻抗参数不随移相器频点的切换而变化，仅根据在频点上的移相量及端口特征阻抗调节双频电纳单元的阻抗参数即可实现不同频点上的任意移相量，通过一个电压实现两个频点处的任意移相，特别适合大频率比双频移相器的移相量控制，采用微带线实现移相器电路并采用pin管实现用于切换相位的开关，降低了损耗及加工成本，易于集成。当前第1页12