一种新型l波段90移相器的设计

一种新型l波段90移相器的设计

复合整体网络的应用近年来，我国对左手材料的研究取得了突破，促进了左耳材料研究的兴起。与此同时，Caloz等人提出了左手传输线的概念，由于理想的左手传输线并不存在，Caloz又提出了更一般意义上的复合左右手传输线的概念，并系统地对复合左右手传输线进行了理论分析和应用研究。移相器在当今无线通信中的应用相当广泛，作用就是使经过该器件的微波信号相位产生规定的相移量，移相器在移动通信、电子战、相控阵和智能天线中已经获得广泛应用。对于传统的开关线移相器是通过上下微带线的差来实现相移的，而微带线的电长度会随着频率的变化而变化，这就造成移相量随频率变化，所以频带十分窄。本文根据Caloz提出的关于复合左右手传输线的概念，将其应用于移相器设计，从而实现较宽频带内的90°移相。1复合整体形貌由传输线理论知，理想的复合左右手传输线的时谐电报方程为：式中分别为复合左右手传输线单位长度的串联阻抗和并联导纳。复合左右手传输线的平衡条件为：这种情况下，复合左右手传输线的左手部分和右手部分可以解耦，如图1所示，图中的下标爲和爧分别表示右手部分和左手部分。平衡条件下复合左右手传输线的特性阻抗牂牅和电压传播常数犝分别为：290开关线移相移tp平衡条件下的复合左右手传输线可以分解成左手部分和右手部分，这就为实际构造复合左右手传输线提供了方便，其右手部分可以用传统的传输线来实现，左手部分既可用集总参数来实现，也可用分布参数来实现，根据本文所设计的移相器工作的频段，因而可以采用集总参数来实现。这次设计的移相器，是通过PIN二极管的开关功能选择上下不同支路来产生相位差，上支路选用传统的传输线来实现，下支路用复合左右手传输线来实现。由一段长牓的传统传输线（PRHTL）产生的相移可以表示为：其中，犨牉牊牊和犡牉牊牊分别表示传输线的有效磁导率和介电常数，若要求传输线在频率为犽牞时产生的相移为犗爮爲爣，牞则式（8）就可写为：在另一条支路上，由爫级T型网络所产生的相移为：若要求传输线在频率为犽牞时产生的相移为犗CRLH，爳，则式（10）可写为：平衡条件下的特性阻抗为：所以，在平衡条件下，开关线移相器的相移量就为：可以很直观地看出，要实现最大的带宽，就是需要PRHTL和CRLGHTL所产生相位曲线的斜率相等。也就是式（13）中，，同时满足。再加式（8）和式（10）可得：则复合左右手传输线所需集总元件参数确定如下：根据所求得的电尺寸，利用Sernade仿真软件可以方便地计算出传统传输线的几何参数。3移相器器的仿真根据设计出的复合左右手传输线，在Serenade软件中建立了移相器的原理图，并进行了仿真，图2～图5分别给出了移相器器的原理图和仿真结果。由仿真结果可以看出，在牊1到牊2内，爳21大于-1．00dB，S11小于-15dB，工作带宽为500MHz。最大误差小于±1°。490测量结果对比根据以上讨论的理论和设计思想，按照仿真电路的基本要求设计出90°开关线型移相器，其实物图为图6，测量结果由图7～图9所示。从实际测量结果可以看出，在整个频带内，相移量几乎不变，在500MHz带宽内，移相量误差在±3°以内。图8和图9曲线基本和仿真图稍有差别，仿真值优于实际测量值，这是由于实际PIN二极管存在一定的损耗，并非理想，而且由于传输线、偏置线和焊接技术的限制，差损值，驻波比与仿真值相比还存在一定误差，这可以通过下一步对偏置线和焊接技术的改进，来调整差损和驻波比。但这突出显示了复合左右手传输线宽频带的优点。5复合整体机械设计中的应用复合左右手传输线概念的提出为人们设计传输线提供了一种新的思路，是对传输线理论的一个补充。在平衡条件下复合左右手传输线可以解耦成左手传输线和右手传输线，因而可以单独设计左手部分和右手部分，极大地方便了复合左右手传输线的设计。由于复合左右手传输线具有独特的相位特性，因而将在，微波元件、天线馈线、相位补偿、器件小型化设计等方面具有良好的应用前景。本文所设计的90°移相器是复合左右手传输线在微波元件设计中的一种应用，可以实现较宽的工作带宽。式中,分别为串联电感和电容,分别为并联电感和电容,其中是用来实现右手传输线的元件,可以用传统传输线来代替,是用来