一种基于SIR结构的可调幅度均衡器的制作方法

本实用新型属于均衡器技术领域，特别是指一种基于sir结构的可调幅度均衡器，可用于卫星通信链路的幅度均衡设备。

背景技术：

信号在传输过程中，不同频率的信号分量会出现幅度的非一致性变化，称为幅度畸变。幅度畸变的曲线根据不同的信号链路可分为抛物线型、倒钟形、正斜率型和负斜率型四种，其中负斜率型最为普遍。校正幅度畸变的方法一般是在信号畸变之前或之后经过一个均衡网络，该网络的幅频特性恰好与畸变信号的幅频特性相反，这样就可以校正信号的幅度畸变，该均衡网络就称为幅度均衡器。

幅度均衡器主要有集总参数型、同轴型、波导型和集成传输线型四种形式。集总参数型受元器件的限制，一般应用于低频段，不适合用于高频段；同轴型微波均衡器一般用于大功率电路均衡；波导型适用于微波频率高端；集成传输线型微波均衡器具有体积小、重量轻、方便与固态电路集成的优点。

谐振单元是幅度均衡器最基本的组成部分。集成传输线型幅度均衡器多以电阻加载的微带枝节型谐振单元为主，该谐振单元由不同长度（λ/4或λ/2，即，四分之一波长或二分之一波长）和端接形式（短路或开路）的微带线组成。终端短路的λ/4谐振单元与终端开路的λ/2谐振单元相比，体积更小，寄生通带离谐振点更远，在小型化和性能方面更具优势。

幅度均衡器可以采用单谐振单元或多谐振单元级联的方式实现不同的均衡量需求。但对于卫星通信系统而言，问题的核心不在于均衡量的大小，而在于均衡量的不确定性，其链路设备众多，信号畸变程度难以提前预计，所以现有技术中的固定均衡器不能满足系统要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型公开了一种基于sir结构的可调幅度均衡器，具有工作频带宽、均衡量大、均衡量动态可调、体积小的特点。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于sir结构的可调幅度均衡器，其特征在于，包括介质基片1，所述介质基片的正面设有输入端口2、输出端口4和至少一对sir谐振结构，所述介质基片的背面为金属地层，所述输入端口2和输出端口4之间通过主传输线3连接；每对sir谐振结构均包括分别位于主传输线3两侧的两个sir谐振单元，每一sir谐振单元均包括矩形长条微带线部分和弧形微带线部分，弧形微带线部分的宽度小于矩形长条微带线部分的宽度，一对中两个sir谐振单元的矩形长条微带线部分的内侧短边正对，所述弧形微带线部分从矩形长条微带线部分的外侧短边上延伸出来，弧形微带线部分的末端还设有与金属地层短路连接的接地柱；每个sir谐振单元与主传输线3之间均设有一个pin二极管，所述pin二极管的负极与相应的sir谐振单元连接，所述pin二极管的正极通过金丝与主传输线3相连；所述金属地层上设有与诸对sir谐振结构一一对应的多个缺陷地结构，每对sir谐振结构中两个矩形长条微带线部分的正投影恰好位于对应的缺陷地结构的区域中。

进一步地，所述主传输线3为直线，所述sir谐振结构共有两对，所述弧形微带线部分为半圆弧，所述矩形长条微带线部分的长边与主传输线垂直，弧形微带线部分两端点的连线与矩形长条微带线部分的长边垂直，主传输线同一侧的两个弧形微带线部分的延伸旋转方向相反。

进一步地，所述sir谐振单元为四分之一波长谐振器。

进一步地，所述pin二极管为管芯形式，其结电容为0.05pf，串联电阻为2.0ω。

进一步地，所述介质基片1为al2o3陶瓷基板，其介电常数为9.8，厚度为0.254mm。

本实用新型采用上述技术方案相对于现有技术而言所产生的有益效果在于：

1、本实用新型幅度均衡器可集成多个微带枝节线谐振单元，增大了均衡的动态范围。

2、本实用新型中的微带枝节线谐振单元由终端短路的λ/4微带线组成，有效减小了幅度均衡器的体积。

3、本实用新型中的微带枝节线谐振单元采用sir（steppedimpendenceresonator，阶跃阻抗谐振器）结构代替传统的uir（uniformityimpedanceresonator,均匀阻抗谐振器）结构，不仅进一步减小了尺寸，且使得寄生通带向高频偏移。

4、本实用新型幅度均衡器采用pin二极管代替固定均衡器中的电阻，pin二极管在不同的导通电流情况下，呈现出不同的内阻值，用其替代固定均衡器中的电阻，则均衡器可以实现均衡幅度的动态可调。

附图说明

图1为本实用新型实施例中幅度均衡器的结构示意图；

图2为图1正面的结构示意图；

图3为图1背面的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中有无dgs加载对应的s参数仿真结果对比图；

图5为本实用新型实施例中不同均衡值对应的s参数仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

一种基于sir结构的可调幅度均衡器，其特征在于，包括介质基片1，所述介质基片的正面设有输入端口2、输出端口4和至少一对sir谐振结构，所述介质基片的背面为金属地层，所述输入端口2和输出端口4之间通过主传输线3连接；每对sir谐振结构均包括分别位于主传输线3两侧的两个sir谐振单元，每一sir谐振单元均包括矩形长条微带线部分和弧形微带线部分，弧形微带线部分的宽度小于矩形长条微带线部分的宽度，一对中两个sir谐振单元的矩形长条微带线部分的内侧短边正对，所述弧形微带线部分从矩形长条微带线部分的外侧短边上延伸出来，弧形微带线部分的末端还设有与金属地层短路连接的接地柱；每个sir谐振单元与主传输线3之间均设有一个pin二极管，所述pin二极管的负极与相应的sir谐振单元连接，所述pin二极管的正极通过金丝与主传输线3相连；所述金属地层上设有与诸对sir谐振结构一一对应的多个缺陷地结构，每对sir谐振结构中两个矩形长条微带线部分的正投影恰好位于对应的缺陷地结构的区域中。

具体来说，如图1所示，一种基于sir结构的可调幅度均衡器，包括介质基片1，介质基片1的正面设有输入端口2、输出端口4、主传输线3、第一sir谐振单元5、第二sir谐振单元6、第三sir谐振单元7、第四sir谐振单元8，介质基片1的背面设有金属地层，金属地层中具有第一缺陷地结构9和第二缺陷地结构10。主传输线3为直线，sir谐振单元的弧形微带线部分为半圆弧，sir谐振单元的矩形长条微带线部分的长边与主传输线垂直，弧形微带线部分两端点的连线与矩形长条微带线部分的长边垂直，主传输线同一侧的两个弧形微带线部分的延伸旋转方向相反。

图2为幅度均衡器的正面，即主传输线所在平面的示意图，主传输线1将输入端口2和输出端口4相连，第一sir谐振单元5与第一pin二极管d1的负极相连，第一pin二极管d1的正极通过金丝与主传输线相连，第二sir谐振单元6与第二pin二极管d2的负极相连，第二pin二极管d2的正极通过金丝与主传输线相连，第三sir谐振单元7与第三pin二极管d3的负极相连，第三pin二极管d3的正极通过金丝与主传输线相连，第四sir谐振单元8与第四pin二极管d4的负极相连，第四pin二极管d4的正极通过金丝与主传输线相连。

图3为幅度均衡器的正面，即缺陷地结构所在平面的示意图，其中，第一缺陷地结构9为第一、第二sir谐振单元1、2正下方金属地层的镂空区域，第二缺陷地结构10为第三、第四sir谐振单元3、4正下方金属地层的镂空区域。

该幅度均衡器中，四个sir谐振单元为终端短路的λ/4谐振器。设计幅度均衡器时，根据设计需求，通过改变谐振单元的长度可改变谐振频率，进而改变均衡器的工作频段。缺陷地结构为的长、宽和位置参数会影响谐振单元等效电路的品质因数，因此，在设计幅度均衡器时，可在不改变谐振单元尺寸的情况下对均衡器的工作频带进行调整。

进一步地，上述四个pin二极管d1~d4均为管芯形式，其结电容为0.05pf，串联电阻为2.0ω；此外，介质基片可采用al2o3陶瓷基板，其介电常数为9.8，厚度为0.254mm。

该幅度均衡器的工作原理如下：

1、本幅度均衡器采用多级微带枝节线级联的方式实现了宽带幅度均衡器，每个微带枝节为终端短路的λ/4谐振器，该谐振器在谐振点处等效为lc并联谐振电路，对应于均衡器而言，谐振点处为传输峰值，调节微带枝节的长度可改变谐振点的位置。

2、本幅度均衡器采用sir结构替代了uir结构，综合考虑体积、性能和可实现性后，将sir的高、低阻抗比确定为0.43，此时低阻抗值为30ω，高阻抗值为70ω，低阻抗微带线线长为2.25mm，高阻抗微带线线长为2.42mm。其中，高阻抗线采用了半圆弧的形式，进一步缩小了体积。

3、本幅度均衡器在金属地层上引入了缺陷地结构（defectedgroundstructure，dgs），该结构使主传输线和谐振单元的分布电容和电感发生变化，使得谐振单元的谐振频率发生变化。设计时，可以根据谐振频率的需求针对性的调整dgs的尺寸。如图4所示，加载了dgs后，该幅度均衡器的谐振频率向高频端移动，未加载dgs时，均衡器对应的谐振频率为4.3ghz，加载dgs后的均衡器谐振频率为5.5ghz。

4、本幅度均衡器中四个pin二极管d1~d4两两相对设置在主传输线的两侧，四个pin二极管的正极分别通过金丝与主传输线相连，负极分别与四个谐振单元相连。该幅度均衡器工作时，四个pin二极管等效为电阻，不同阻值对应不同的均衡值，具体数值由压控电流值决定，压控电流小时，等效电阻值大，此时均衡值较小；压控电流大时，等效电阻值小，此时均衡值较大，从而可以实现均衡量的动态可调。如图5所示，无均衡曲线对应的均衡值为0db，最大均衡曲线对应的均衡值为22db。

总之，本实用新型幅度均衡器的工作频率范围可达0.4ghz～5.0ghz，最大均衡幅度可达22db，其具有工作频带宽、均衡量大、均衡量动态可调、体积小的优点，是对现有技术的一种重要改进。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。