[发明专利]基于慢波半模基片集成波导的小型化宽带移相器

说明书

本发明涉及一种基于慢波半模基片集成波导的小型化宽带移相器，属于射频微波技术领域。基于慢波半模基片集成波导的小型化宽带移相器，包括移相节和参考节；所述移相节包括介质基板一，介质基板的一个表面设有金属微带，另一个表面设有金属地；所述参考节包括介质基板二，介质基板的一个表面设有金属微带，另一个表面设有金属地；本发明所提出的基于慢波基片集成波导的小型化宽带移相器的有益效果在于，实现90°相移量，相较于传统全模基片集成波导，其横向尺寸降低一半，且传输特性不变。并且使用微带折线单元周期性加载于移相节上层金属表面，形成慢波结构，使得截止频率和相速度降低。通过灵活调节所加载慢波结构，从而达到宽带和小型化效果。

技术领域

本发明属于射频微波技术领域，涉及基于慢波半模基片集成波导的小型化宽带移相器。

背景技术

基片集成波导是一种同时兼具矩形波导和微带线优点的平面结构传输线，其结构简单，插入损耗低，并且品质因素良好，被广泛应用于平面电路的设计中。当基片集成波导结构尺寸远大于介质基板厚度时，波导中心可以看作一个等效的磁壁，可将一个基片集成波导结构沿磁壁分割成两个半模基片集成波导，每一个半模保留着原有的电场分布，传输特性与全模相同，但面积减小一半。因此，利用半模基片集成波导来设计制作微波器件，相比起采用全模基片集成波导，可减小器件电路面积。

移相器作为微波电路中不可或缺的部分，广泛应用于雷达，相位调制器和相控阵天线系统中,如各类基片集成波导阵列天线的馈电网络中大量使用了基片集成波导移相器。其中，最简单的基片集成波导移相器是通过延长基片集成波导的长度来实现相移，但由于色散效应的影响，实现的带宽太窄。现有基片集成波导移相器使用最多的方法是通过将具有不同介电常数的充气板或金属柱嵌入到基片集成波导中，通过控制基片集成波导等效介电常数来达到移相效果。然而单一的金属柱或充气板尺寸是有限的，设计实现越大相移量的移相器时，电路所需的嵌入的金属柱越多，则电路所需的物理尺寸越大。另一种实现宽带移相器经典的方法是使移相器中参考节与移相节长度相同宽度不同(即等长不等宽结构)，同时在参考节上加载延迟线，从而实现了基片集成波导移相器色散自补偿，使相移稳定性良好且频带较宽。其中，延迟线结构的相移量随工作频率的增加而增加，而不等宽结构的相移量随工作频率的增加而减少，因此将两种结构相结合可实现相移量随工作频率保持不变，以此实现色散的自补偿。然而，在大型天线阵列中，当加载色散自补偿基片集成波导移相器时，其中的等长不等宽结构将会导致天线阵列单元间距增大，从而导致整个天线阵列占据更大的物理尺寸。相反，参考节与移相节长度和宽度均相同的移相器，能够方便排列所有天线阵列单元，在多信道网络和大规模天线阵列中，应用起来非常方便。

随着移动通信技术的不断发展，对射频电路集成化的要求也越来越高，特别是工作频段较低时，电路所占据的尺寸往往较大，不利于射频通信系统的小型化。因此，研究具有宽频带和小型化特性的基片集成波导移相器具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于慢波半模基片集成波导的小型化宽带移相器，且参考节与移相节的长度和宽度均分别相等，其中参考节采用普通的半模基片集成波导实现，而移相节中将多段微带折线加载于半模基片集成波导的上层金属表面，代替传统半模基片集成波导连续的金属表面，形成慢波结构，使半模基片集成波导移相节的等效磁导率和等效介电常数增加，从而降低移相节半模基片集成波导的截止频率和相速度。通过调节所加载慢波结构的尺寸，来灵活调节相速度和截止频率，从而实现移相器的宽频带和小型化。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于慢波半模基片集成波导的小型化宽带移相器，包括移相节和参考节；

参考节与移相节的长度相等，参考节与移相节的宽度相等；

所述移相节包括介质基板一，介质基板的一个表面设有金属微带，另一个表面设有金属地；