[发明专利]一种小型化Ka频段单通道调制器

权利要求书

1.一种小型化Ka频段单通道调制器，其特征在于：包括第一波导微带转换模块、第二波导微带转换模块、Ka频段0/π调制器、Ka频段微带合路器和铝制壳体，所述第一波导微带转换模块、第二波导微带转换模块、Ka频段0/π调制器和Ka频段微带合路器封装在铝制壳体中；

第一波导微带转换模块：将天线传来的Ka频段差信号由矩形波导的TE₁₀模转换为微带线的准TEM模，并输出给Ka频段0/π调制器；

第二波导微带转换模块：将天线传来的Ka频段和信号由矩形波导的TE₁₀模转换为微带线的准TEM模，输出给Ka频段微带合路器；

Ka频段0/π调制器：将Ka频段差信号在两段电长度相差180°的微带线上交替传输，实现差信号的相位调制，并将调制后的Ka频段差信号输出给Ka频段微带合路器；

Ka频段微带合路器：完成Ka频段和、差两路信号的合并，实现Ka频段和、差信号的单通道传输。

2.根据权利要求1所述的一种小型化Ka频段单通道调制器，其特征在于：所述Ka频段0/π调制器包括0°微带传输线、180°微带传输线、单刀双掷开关芯片S1、单刀双掷开关芯片S2、电容C1、电容C6、第一偏置电路、第二偏置电路、第一调制控制电路以及第二调制控制电路；

单刀双掷开关芯片S1的动端通过电容C1与第一波导微带转换模块输出的Ka频段差信号连接，单刀双掷开关芯片S1的一个不动端通过0°微带传输线与单刀双掷开关芯片S2的一个不动端连接，单刀双掷开关芯片S1的另一个不动端通过180°微带传输线与单刀双掷开关芯片S2的另一个不动端连接；单刀双掷开关芯片S2的动端与电容C6的一端连接，电容C6的另一端用于输出相位调整后的Ka频段差信号；

单刀双掷开关芯片S1的动端连接有第一偏置电路，单刀双掷开关芯片S2的动端连接有第二偏置电路，180°微带传输线通过第一调制控制电路与外部电源Vcc连接，0°微带传输线通过第二调制控制电路与外部电源Vee连接，Vcc和Vee为等幅反向的方波信号；

所述第一偏置电路包括电阻R1、电容C2和电感L1，电感L1的一端与单刀双掷开关芯片S1的动端连接，电感L1的另一端同时与电阻R1的一端以及电容C2的一端连接，电阻R1的另一端以及电容C2的另一端均接地；

第二偏置电路包括电阻R4、电容C5以及电感L4，电感L4的一端与单刀双掷开关芯片S2的动端连接，电感L4的另一端同时与电阻R4的一端以及电容C5的一端连接，电阻R4的另一端以及电容C5的另一端均接地；

第一调制控制电路包括电阻R3、电容C4以及电感L3，电感L3的一端与180°微带传输线连接，电感L3的另一端同时与电容C4的一端以及电阻R3的一端连接，电容C4的另一端接地，电阻R3的另一端连接外部电源Vcc；

第二调制控制电路包括电容C3、电阻R2以及电感L2，电感L2的一端与0°微带传输线连接，电感L2的另一端同时与电容C3的一端以及电阻R2的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R2的另一端连接外部电源Vee。

3.根据权利要求1所述的一种小型化Ka频段单通道调制器，其特征在于：所述第一波导微带转换模块和第二波导微带转换模块结构相同，均包括金属壳体(1)、金属圆柱体(2)、玻珠(3)以及微带线(4)；金属壳体(1)内部形成波导腔体，顶部开有通孔，玻珠(3)由铜针、套在铜针外围的玻璃介质以及套在玻璃介质外围的导体组成，所述铜针、玻璃介质以及导体同轴，玻璃介质和导体的高度与金属壳体(1)的顶部通孔深度相同；

玻珠(3)铜针一端焊接有一个金属圆柱体(2)，玻珠(3)穿过金属壳体(1)顶部通孔，所述金属圆柱体(2)插入波导腔体宽边中心位置，玻璃介质和导体位于金属壳体(1)中，且玻珠(3)的导体和金属壳体(1)焊接连接；微带线(4)位于金属壳体(1)外壁上，玻珠(3)铜针另一端穿过微带线(4)，且与微带线(4)焊接连接。

4.根据权利要求1所述的一种小型化Ka频段单通道调制器，其特征在于：所述Ka频段微带合路器中分支线的长度L＝λ_g/4，λ_g为与Ka频段和信号或差信号频率相对应的导波波长；分支线宽度W的计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}W=\frac{2h}{\mathrm{\π}}\left\{B-1-\ln \left(2B-1\right)+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r-1}{2{\mathrm{\ϵ}}_r}\[\ln \left(B-1\right)+0.39-\frac{0.61}{{\mathrm{\ϵ}}_r}\]\right\}\\ B=\frac{Z_f\mathrm{\π}}{2Z_1\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\\ Z_f=\sqrt{{\mathrm{\μ}}_0/{\mathrm{\ϵ}}_0}=376.8\mathrm{\Ω}\end{array}\right.$

其中h为分支线介质基板的厚度；ε_r为分支线介质基板的相对介电常数；Z_f为自由空间波阻抗；Z₁为分支线的特征阻抗，μ₀为自由空间的磁导率，ε₀为自由空间的介电常数。