br>[0029]所述延迟线300的级联耦合线两端拼接有用于提供参考线200和延迟线300之间的差分相位的传输线302、303，两端的传输线302、303分别设置在延迟线300的两条微带线A1、A2上、且其宽度Zf5tl相等和长度Z5tl相等，传输线302、303对应电长度为需要实现的相位差在中心频率处所对应的电长度的一半。宽度F5tl根据传输线特性阻抗确定，长度Z5tl根据其电长度确定，其电长度为需要实现的相位差在中心频率处所对应的电长度的一半。
[0030]所述传输线302、303为50 Ω传输线。
[0031]所述传输线302、303延迟线300的耦合缝隙边缘对齐，两端的传输线302、303成中心对称关系。
[0032]所述基本单元101采用贴片工艺固定在基板102上，基板102为介质材料基板102，介质材料采用厚度为1.575mm的Rogers RT/Duroid 5870材料，其介电常数为2.33。
[0033]所述金属地层103为铺满良导体的金属地层103。
[0034]所述移相器的相位角输出为45°、90。和135。。
[0035]一种基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器的设计方法:首先，根据所需中心频率(本例为3GHz)确定级联耦合线的长度；然后，通过需要实现的差分相位(本例为45° ,90°和135° )确定每段延迟线300对应的传输线302、303的长度Z5tl;最后，改变参考线200和延迟线300中微带线Al、A2每一段的宽度W1' W2、W3、Zf4以及耦合缝隙5的间隙，以调整耦合强度，从而在较宽的带宽上实现不同的差分相位。
[0036]上述K、W2, r3、Wi, r5Q、S、L和Z5tl的参数见图6所示，其单位为mm。
[0037]参照图4(本实施例中差分移相器幅度响应仿真和测量结果对比图)。在2.24 GHz到3.55 GHz频带范围内(相对带宽45%)，其Sll小于-10dB，S21大于-0.9dB。参照图5(本实施例中差分移相器相位响应仿真和测量结果对比图)。在在2.24 GHz到3.55 GHz频带范围内其可同时实现45° ±2°，90° ±3°，135° ±5°的差分相位。
[0038]上述图4和图5中结果均在基板材料为Rogers RT/Duroid 5870，介电常数为2.33，基板厚度为1.575mm的真实环境下通过网络分析仪测得。通过以上仿真和测试对比图可以发现，仿真和实测曲线的吻合度较高，表明了本发明的方案切实可行。
[0039]其中，图4中所标记的英文翻译为:Magnitude (幅度)、Frequency (频率)、Simulated Return Loss (仿真回波损耗)、Measured Return Loss (测量回波损耗)、Simulated Insert1n Loss(仿真插入损耗)、Measured Insert1n Loss(测量插入损耗)。图5中所标记的英文翻译为！Simulated (仿真)、Measured (测量)、Phase shift (Degree)(相移 / 度)，Frequency (频率)。
[0040]以上是对本发明一种具有统一参考线的多路多相位宽带差分移相器所提供实施例的详细介绍。本文运用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。
[0041]对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，包括从上至下依次排布的三层结构，其中，第一层为设有参考线(200)和延迟线(300)的基本单元(101 )，第二层为基板(102)，第三层为金属地层(103)； 所述参考线(200)和延迟线(300)的长度为中心频率对应波长的四分之一，其中，参考线(200)和延迟线(300)均为由两条微带线(A1、A2)构成的级联耦合线，参考线(200)和延迟线(300 )的每条微带线(Al、A2 )均采用四段不等宽的结构。
2.根据权利要求1所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述构成参考线(200)和延迟线(300)的级联耦合线的结构一致，级联耦合线的每条微带线(A1、A2)的每一段长度、耦合缝隙相等，微带线(A1、A2)的每一段长度均为中心频率对应波长的十六分之一，级联耦合线的两条微带线(Al、A2)成中心对称关系。
3.根据权利要求2所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述延迟线(300 )的级联耦合线两端拼接有用于提供参考线(200 )和延迟线(300 )之间的差分相位的传输线(302、303)，两端的传输线(302、303)分别设置在延迟线(300)的两条微带线(Al、A2 )上、且其宽度相等和长度相等，传输线(302、303 )对应电长度为需要实现的相位差在中心频率处所对应的电长度的一半。
4.根据权利要求3所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述传输线(302、303)为50 Ω传输线。
5.根据权利要求3或4所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述传输线(302、303)延迟线(300)的耦合缝隙边缘对齐，两端的传输线(302、303)成中心对称关系。
6.根据权利要求1所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述基本单元(101)采用贴片工艺固定在基板(102 )上，基板(102 )为介质材料基板(102 )，介质材料采用厚度为1.575mm的Rogers RT/Duroid 5870材料，其介电常数为2.33。
7.根据权利要求1所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述金属地层(103)为铺满良导体的金属地层(103)。
8.根据权利要求1所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述移相器的相位角输出范围为0° -180°。
9.根据权利要求8所述基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器，其特征是，所述移相器的相位角输出为45°、90°和135°。
10.—种基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器的设计方法:首先，根据所需中心频率确定级联耦合线的长度；然后，通过需要实现的差分相位确定每段延迟线(300)对应的传输线(302、303)的长度；最后，改变参考线(200)和延迟线(300)中微带线(Al、A2)每一段的宽度以及耦合缝隙的间隙，以调整耦合强度，从而在较宽的带宽上实现不同的差分相位。
【专利摘要】本发明涉及一种基于耦合线结构的新型多路宽带差分移相器及其设计方法，其结构包括从上至下依次排布的三层结构，其中，第一层为设有参考线和延迟线的基本单元，第二层为基板，第三层为金属地层；所述参考线和延迟线的长度为中心频率对应波长的四分之一，以便在参考线和延迟线提供相同的相位延迟。本发明首次提出了一种仅使用一个参考线实现多个差分相位的移相器，避免了传统无源差分移相器在多路应用中结构复杂，尺寸大的缺点，适合于相位天线阵，波束成形等无线通信系统的应用。
【IPC分类】H01P1-18
【公开号】CN104577263
【申请号】CN201510022801
【发明人】郑少勇, 蒲星宇, 李元新, 龙云亮
【申请人】广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月16日