一种基片集成同轴线的枝节加载型宽带移相器
阅读说明：本技术 一种基片集成同轴线的枝节加载型宽带移相器 (Branch knot loading type broadband phase shifter of substrate integrated coaxial line ) 是由 许锋 周亮 于 2021-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基片集成同轴线的枝节加载型宽带移相器,包括线路刻画层,以及设置在线路刻画层两侧的介质基层,所述线路刻画层上形成有主线和参考线,在其中一个所述介质基层的两端均延伸有突出线路刻画层的扩展部,在两个所述扩展部上均设置有微带输入馈线和微带输出馈线,所述主线的输入端和输出端分别与其中一个扩展部上的微带输入馈线和微带输出馈线电性连接,所述参考线的输入端和输出端分别与另一个扩展部上的微带输入馈线和微带输出馈线电性连接,通过基于基片集成同轴线来单独设计移相器,不仅能够扩展基片集成同轴线的应用前景和范围,而且还可避免因耦合间隙过窄,而导致其难以进行加工的问题。(The invention discloses a minor matters loading type broadband phase shifter of a substrate integrated coaxial line, which comprises a line engraving layer and a medium base layer arranged at two sides of the line engraving layer, wherein a main line and a reference line are formed on the line engraving layer, two ends of one medium base layer are respectively extended with an extension part protruding out of the line engraving layer, a microstrip input feeder line and a microstrip output feeder line are respectively arranged on the two extension parts, the input end and the output end of the main line are respectively and electrically connected with the microstrip input feeder line and the microstrip output feeder line on one extension part, the input end and the output end of the reference line are respectively and electrically connected with the microstrip input feeder line and the microstrip output feeder line on the other extension part, and the phase shifter is independently designed based on the substrate integrated coaxial line, so that the application prospect and the range of the substrate integrated coaxial line can be expanded, and the phenomenon that a coupling gap is too narrow can be avoided, resulting in a problem that it is difficult to process.)
技术领域
本发明涉及一种基片集成同轴线的枝节加载型宽带移相器，属于移相器
技术领域
。背景技术
随着通信技术发展的步伐越来越快，人们对于通信系统的小型化、宽频带、多极化等方面提出了更高的要求。移相器作为相控阵或智能天线系统中实现快速、准确波束形成和波束控制的关键部件，得到了广泛的应用场景。同时，实现宽频带范围内的恒定相移值的输出一值是一个研究的关键点，也很具有实际的应用意义。
在传统的微波器件中，移相器最为常见的是以微带线结构为基础上设计的且结构上主要分为耦合型和枝节加载型。对于耦合型移相器最为经典的是谢夫曼型移相器，但这类移相器想要获得更宽的相移带宽，需要更大的耦合系数，这也导致耦合间隙过窄，不利于实际的加工。而枝节加载型移相器就可以避免这个不利因素，从而实现宽频带范围内的恒定相移值的输出。考虑到微带线移相器虽然具有体积小、易加工、成本低等特点，但其功率容量小、插损较大，也没有屏蔽结构；因此，随着对于器件的小型化的要求越来越高的现在以及未来，微带线移相器可能在于其它平面电路集成的时候存在相互影响。此外，其它类型的传输线移相器，比如带状线移相器虽然传输的是TEM模，但没有屏蔽结构。而基片集成波导由于具有屏蔽结构，但不是以TEM模式传播的且是一种色散结构，并且具有截止波长，体积不能太小，不适合在宽频带范围内应用。
公开于该
背景技术
部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基片集成同轴线的枝节加载型宽带移相器，以解决现有技术中基片集成波导的移相器很难在宽频带范围内应用的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
一种基片集成同轴线的枝节加载型宽带移相器，包括线路刻画层，以及设置在线路刻画层两侧的介质基层，所述线路刻画层上形成有主线和参考线，在其中一个所述介质基层的两端均延伸有突出线路刻画层的扩展部，在两个所述扩展部上均设置有微带输入馈线和微带输出馈线，所述主线的输入端和输出端分别与其中一个扩展部上的微带输入馈线和微带输出馈线电性连接，所述参考线的输入端和输出端分别与另一个扩展部上的微带输入馈线和微带输出馈线电性连接。
作为本发明的优选技术方案，位于所述主线朝向参考线的一侧连接有多个形成在线路刻画层上的开路枝节线，所述开路枝节线设置有三个，且三个所述开路枝节线等间距设置在线路刻画层上。
作为本发明的优选技术方案，所述开路枝节线的长度为工作波长的二分之一。
作为本发明的优选技术方案，所述开路枝节线包括与主线相连接的第一枝节线，以及与第一枝节线相连接的第二枝节线，所述第一枝节线的长度小于工作波长的四分之一，且所述第二枝节线的长度大于工作波长的四分之一。
作为本发明的优选技术方案，所述第一枝节线的阻抗大于第二枝节线的阻抗。
作为本发明的优选技术方案，所述微带输入馈线和微带输出馈线的结构相同。
作为本发明的优选技术方案，所述参考线为背向主线弯折设置，且所述参考线的弯折角度为90度。
作为本发明的优选技术方案，延伸有所述扩展部的介质基层在背向线路刻画层的一侧设置有第二金属层，在另一个所述介质基层背向线路刻画层的一侧设置有第一金属层，在所述第一金属层、介质基层、线路刻画层和第二金属层（9）上均开设有多个为同轴心设置的屏蔽孔，多个所述屏蔽孔为等间距设置。
作为本发明的优选技术方案，所述屏蔽孔为圆柱形结构。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明通过基于基片集成同轴线来单独设计移相器，不仅能够扩展基片集成同轴线的应用前景和范围，而且还可避免因耦合间隙过窄，而导致其难以进行加工的问题，另外，其多层设计的结构，还可有效的降低生产成本和生产难度，实用性更强。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明中屏蔽孔的结构示意图。
1-线路刻画层；2-介质基层；3-主线；4-参考线；5-扩展部；6-微带输入馈线；7-微带输出馈线；8-开路枝节线；9-第二金属层；10-第一金属层；11-屏蔽孔；
801-第一枝节线；802-第二枝节线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图3所示，一种基片集成同轴线的枝节加载型宽带移相器，包括线路刻画层1，以及设置在线路刻画层1两侧的介质基层2，线路刻画层1上形成有主线3和参考线4，在其中一个介质基层2的两端均延伸有突出线路刻画层1的扩展部5，在两个扩展部5上均设置有微带输入馈线6和微带输出馈线7，微带输入馈线6和微带输出馈线7的结构相同。
这里主要是使主线3和参考线4连接起来，使其能够正常的与外界设备相连接，另外，微带输入馈线6和微带输出馈线7的阻抗均优选为50欧姆。
主线3的输入端和输出端分别与其中一个扩展部5上的微带输入馈线6和微带输出馈线7电性连接，参考线4的输入端和输出端分别与另一个扩展部5上的微带输入馈线6和微带输出馈线7电性连接。
在实际的生产过程中，可在扩展部5上涂设一层用于覆盖微带输入馈线6和微带输出馈线7的环氧树脂，以通过环氧树脂对微带输入馈线6和微带输出馈线7进行保护，防止其容易出现损坏的问题。
参考线4为背向主线3弯折设置，且参考线4的弯折角度为90度，其具体的长度通过理论计算进行获取，参考线4弯折的设计主要是减小其体积，在实际的使用过程中，其可通过调节参考线4的长度，来使其插入相移的相位斜率与主线3的插入相移的相位斜率相等。
需要注意的是，本申请中参考线4的长度计算，可通过现有移相器中参考线长度计算的方式进行计算。
位于主线3朝向参考线4的一侧连接有多个形成在线路刻画层1上的开路枝节线8，开路枝节线8设置有三个，且三个开路枝节线8等间距设置在线路刻画层1上，开路枝节线8的长度为工作波长的二分之一。
开路枝节线8包括与主线3相连接的第一枝节线801，以及与第一枝节线801相连接的第二枝节线802，第一枝节线801的长度小于工作波长的四分之一，且第二枝节线802的长度大于工作波长的四分之一，第一枝节线801的阻抗大于第二枝节线802的阻抗。
开路枝节线8的长度可根据实际的情况而定，第一枝节线801的长度优选为5.7mm，且其阻抗优选为94欧姆，第二枝节线802的长度优选为6.1mm，且其阻抗优选为32欧姆，总的开路枝节线8的长度实际上是约为工作波长的二分之一，因此，当开路枝节线8的第一枝节线801与第二枝节线802之比和阻抗之比分别为1.07和2.94的时候，以及相邻的开路枝节线8的距离为工作波长的四分之一时，可以在合适的主线3长度下实现宽频带的恒定相移。
如图1和图3所示，延伸有扩展部5的介质基层2在背向线路刻画层1的一侧设置有第二金属层9，在另一个介质基层2背向线路刻画层1的一侧设置有第一金属层10，在第一金属层10、介质基层2、线路刻画层1和第二金属层9上均开设有多个为同轴心设置的屏蔽孔11，多个屏蔽孔11为等间距设置。
这里所设置的第二金属层9是覆盖介质基层2以及扩展部5， 屏蔽孔11为围绕主线3和参考线4开设，处于同轴心设置的屏蔽孔11其整体来看，为贯穿整个移相器的通孔结构，可有效降低其在工作时从屏蔽孔11的间隙泄露出去的能量。
需要注意的是，基片集成同轴线部分由线路刻画层1、位于线路刻画层1两侧的介质基层2、金属层10、金属层9中去掉微带部分以及屏蔽孔11构成。
由于基片集成同轴线的传播模式与同轴线类似，都以TEM模为主模，同时可以传播TE和TM模。TE和TM模作为高次模，会对本发明的结果有影响，而TE10模作为基片集成同轴线结构的第一高次模，因此，只要限制TE10模，就可以使本发明的结果不受高次模的影响。调节屏蔽孔11的直径D、相邻两个屏蔽孔11的间距T和两排屏蔽孔11的距离A，可以改变TE10模的截止频率。
两个介质基层2的制作材料均优选为FR4-epoxy，且两个介质基层2高度都为1.039mm时，使D=0.8mm，T=2.05mm，A=4.1mm，由于TE10模的截止频率大于20GHz，其远大于本发明的工作频率，因此不会对设计的宽带移相器性能有影响，在此尺寸下从屏蔽孔11的间隙泄露出去的能量很少，这里的屏蔽孔11为圆柱形结构，以方便工作人员对其进行加工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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