一种平衡式宽带滤波移相器

本发明涉及一种微波通信器件，尤其涉及一种移相器。

背景技术：

1、随着无线技术的发展，对无线通信系统的宽带化、小型化和集成化提出了更高的要求。滤波器和移相器作为相控阵的关键器件，分别具有频率选择功能和相位调控功能。宽带滤波移相器是将宽带滤波器和宽带移相器进行融合设计，可以减小整体电路的尺寸、复杂度以及损耗，还可以提高系统的集成度。相比于单端设计，平衡式宽带滤波移相器不仅具有宽带滤波功能和宽带移相功能，还具有良好的共模信号抑制能力，能够解决系统中的环境噪声和电磁串扰等问题。因此具有宽带、高频率选择性和高共模抑制的平衡式宽带滤波移相器符合当前无线通信系统的发展趋势。然而，目前平衡式宽带滤波移相器的设计仍面临着重要挑战。

2、目前，已报道的滤波移相器大多是单端设计，主要采用多枝节加载t型传输线、多模谐振器、宽边耦合、耦合线终端加载开路枝节等方法，但是不存在共模抑制能力，不利于缓解系统中的环境噪声和电磁串扰等问题。现有的平衡式滤波移相器利用多模t型谐振器、三端折叠耦合线级联微带线等结构实现，现有的设计存在工作带宽窄或者频率选择性差等不足。因此，设计一种平衡式宽带滤波移相器，使其工作带宽进一步增加，同时提高频率选择性和共模抑制能力显得至关重要。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有技术，提出一种平衡式宽带滤波移相器来解决工作带宽窄和频率选择性差的问题，并同时具有较好的共模抑制能力且结构简单易加工。

2、技术方案：一种平衡式宽带滤波移相器，包括参考线和主线，参考线和主线的结构一致，均包括第一至第四馈线、第一半波长微带线、第二半波长微带线、第三至第八微带线、耦合微带线以及电容；

3、其中，第一馈线和第二馈线对应一对平衡式输入端口，第三馈线和第四馈线对应一对平衡式输出端口；第一半波长微带线的两端分别对应连接第一馈线和第二馈线，第二半波长微带线的两端分别对应连接第三馈线和第四馈线；

4、第三微带线和第七微带线串联，第五微带线的一端接在第三微带线和第七微带线的连接处，第五微带线的另一端接地；第四微带线和第八微带线串联，第六微带线的一端接在第四微带线和第八微带线的连接处，第六微带线的另一端接地；

5、电容连接在耦合微带线一侧的两端口之间，所述两端口并且分别对应连接第七微带线的一端和第八微带线的一端；耦合微带线另一侧的两个端口接地；

6、主线结构中第三、第四微带线与参考线结构中第三、第四微带线产生的物理尺寸取值不同，由此产生的相位差作为移相器的移相基准值。

7、有益效果：现有的滤波移相器以单端结构为主，抗共模干扰能力弱。而现有的平衡式滤波移相器存在带宽窄或频率选择性差的问题。本发明通过在电容级联微带线的传输结构中加载微带线和耦合线短路枝节实现同时具有宽带差模移相、高频率选择性和宽带共模抑制的平衡式宽带滤波移相器。

8、具体的，电容和耦合微带线分别用于调控差模传输响应的左侧传输零点和右侧传输零点向中心频率移动，使该设计具有较高的频率选择性。加载的微带线9、10，以及电容和耦合微带线可以同时用于产生差模传输极点和共模传输零点，使移相器具有宽带差模阻抗匹配和宽带共模抑制性能。

技术特征：

1.一种平衡式宽带滤波移相器，其特征在于，包括参考线和主线，参考线和主线的结构一致，均包括第一至第四馈线(1～4)、第一半波长微带线(5)、第二半波长微带线(6)、第三至第八微带线(7～12)、耦合微带线(13)以及电容(14)；

2.根据权利要求1所述的平衡式宽带滤波移相器，其特征在于，主线和参考线的整体结构均沿纵向中心线对称。

3.根据权利要求1所述的平衡式宽带滤波移相器，其特征在于，当移相器被差模信号激励时，在电容(14)和耦合微带线(13)共同作用下在差模传输响应的左侧产生一个传输零点，右侧产生两个传输零点；左侧传输零点由电容(14)调控，当容值减小时，传输零点向高频移动；右侧两个传输零点由耦合微带线(13)电长度调控，电长度增加时传输零点向低频移动；在第五微带线(9)和第六微带线(10)的作用下，在差模传输响应的右侧还产生一个传输零点，第五微带线(9)和第六微带线(10)的电长度增加时传输零点向低频移动。

4.根据权利要求1所述的平衡式宽带滤波移相器，其特征在于，第五微带线(9)和第六微带线(10)、电容(14)以及耦合微带线(13)同时用于产生差模传输极点和共模传输零点，使移相器具有宽带差模阻抗匹配和宽带共模抑制性能。

技术总结
本发明公开了一种平衡式宽带滤波移相器，包括参考线和主线，参考线和主线的结构一致，均包括第一至第四馈线、第一半波长微带线、第二半波长微带线、第三至第八微带线、耦合微带线以及电容。现有的滤波移相器以单端结构为主，抗共模干扰能力弱。而现有的平衡式滤波移相器存在带宽窄或频率选择性差的问题。本发明通过在电容级联微带线的传输结构中加载微带线和耦合线短路枝节实现同时具有宽带差模移相、高频率选择性和宽带共模抑制的平衡式宽带滤波移相器。

技术研发人员：张威,施金伟,施金,吴钢雄,徐凯,张凌燕
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15