一种高性能宽带和差器的制作方法

专利2026-05-06  9


本发明属于天线微波,具体涉及一种移相高精度,幅度平衡性高,驻波性能优越的宽带180°和差器。


背景技术:

1、在某些相控阵雷达中,和差器起着至关重要的作用。和差器的驻波比、带宽、幅相一致性、耐功率、损耗、和差隔离度直接影响雷达的性能,如天线增益、接收零深、测角测距精度等。

2、目前,相控雷达朝着宽频带、高性能方向快速发展,对应宽频带的和差器需求应运而生。传统的平面环形和差器带宽10%左右,无法满足宽带要求。


技术实现思路

1、本发明的目的是:克服传统和差器在带宽、驻波以及幅相一致性差的缺点,提出一种采用带状线形式的三级耦合器级联结构的3db耦合器+微带线形式的移相器,构建宽频和差器,在倍频程内实现指标满足:驻波比≤1.3、幅度平衡度≤±0.2db、插入损耗≤0.7db、相位精度实现180°±3°、和差隔离≥20db的性能要求,有助于进一步提高雷达系统整体性能。

2、为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案为:一种高性能宽带和差器,包括射频同轴连接器、腔体、微带过渡段线路板、耦合底板、耦合板、耦合压板、微带相位延迟线、微带双短路枝节移相器、耦合压块和盖板;所述的耦合底板、耦合板和耦合压板三块板通过层压构成3db耦合器单元,并通过耦合压板进行压合固定;所述微带过渡段线路板、微带相位延迟线和微带双短路枝节移相器设置在耦合底板上,采用pcb一体化连接;所述射频同轴连接器设置在腔体的两端;所述耦合压块用于将3db耦合器单元固定在所述腔体上,所述盖板与所述腔体连接。

3、所述耦合板采用3级耦合线级联,每个耦合枝节长度为1/4波长,每个耦合枝节采用锯齿形带状线,每个耦合枝节含8个锯齿,采用该设计结构可以有效提高整个工作频带内的和差隔离度和改善驻波比。

4、所述的耦合板通过4个输出端垂直金属化孔与耦合底板形成电气互连,实现射频型号的垂直过渡传输。

5、所述微带相位延迟线采用蛇形线布局,有效减小体积,转角采用90°切角进行过渡。

6、所述微带双短路枝节移相器采用两个对称短路枝节线,枝节线阻抗较低,加工方便;可视化调试便利。

7、所述腔体为铝合金材质,所述腔体采用分腔设计结构,将3db耦合器单元、微带相位延迟线和微带双短路枝节移相器三者分区处理,消除带内谐振风险。

8、所述射频同轴连接器(1)为sma-k不锈钢连接器,采用四孔法兰结构,通过不锈钢螺钉固定于腔体(2)。

9、与现有技术相比,本发明采用的技术方案具有以下有益效果:

10、1、本发明将微带过渡段线路板、耦合底板、微带相位延迟线和微带双短路枝节移相器四个部分采用pcb一体化连接设计,减少互连焊接,可靠性高。

11、2、本发明采用分腔设计结构,将3db耦合器单元、微带相位延迟线和微带双短路枝节移相器三者分区处理,消除带内谐振风险。

12、3、本发明设计结构可以有效提高整个工作频带内的和差隔离度和改善驻波比。

13、4、本发明在倍频程实现指标满足:驻波比≤1.3、幅度平衡度≤±0.2db、插入损耗≤0.7db、相位精度实现180°±3°、和差隔离≥20db的性能要求。

14、5、本发明在带宽、相位精度、幅相一致性以及宽频带下的端口驻波比相较传统和差器均有大的提升,能进一步提高雷达整体性能。



技术特征:

1.一种高性能宽带和差器,其特征在于:包括射频同轴连接器(1)、腔体(2)、微带过渡段线路板(3)、耦合底板(4)、耦合板(5)、耦合压板(6)、微带相位延迟线(7)、微带双短路枝节移相器(8)、耦合压块(9)和盖板(10);所述的耦合底板(4)、耦合板(5)和耦合压板(6)三块板通过层压构成3db耦合器单元,并通过耦合压板(6)进行压合固定;所述微带过渡段线路板(3)、微带相位延迟线(7)和微带双短路枝节移相器(8)设置在耦合底板(4)上,采用pcb一体化连接;所述射频同轴连接器(1)设置在腔体(2)的两端;所述耦合压块(9)用于将3db耦合器单元固定在所述腔体(2)上,所述盖板(10)与所述腔体(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述耦合板(5)采用3级耦合线级联,每个耦合枝节长度为1/4波长,每个耦合枝节采用锯齿形带状线,每个耦合枝节含8个锯齿。

3.根据权利要求2所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述的耦合板(5)通过4个输出端垂直金属化孔与耦合底板(4)形成电气互连,实现射频型号的垂直过渡传输。

4.根据权利要求1所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述微带相位延迟线(7)采用蛇形线布局,转角采用90°切角进行过渡。

5.根据权利要求1所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述微带双短路枝节移相器(8)采用两个对称短路枝节线。

6.根据权利要求1所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述腔体(2)为铝合金材质,所述腔体(2)采用分腔设计结构,将3db耦合器单元、微带相位延迟线(7)和微带双短路枝节移相器(8)三者分区处理,消除带内谐振风险。

7.根据权利要求1所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述射频同轴连接器(1)为sma-k不锈钢连接器,采用四孔法兰结构,通过不锈钢螺钉固定于腔体(2)。

8.根据权利要求4所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述耦合底板(4)、微带相位延迟线(7)和微带双短路枝节移相器(8)选用介电常数er3.5,板厚0.832mm的pcb板材,所述板厚含铜皮厚度;所述耦合底板(4)长度=34mm,宽度=22.9mm,带状线50欧姆特性阻抗=1mm;所述微带相位延迟线(7)长度=30mm,宽度=15.2mm,微带线50欧姆特性阻抗=1.97mm,蛇形线高度=6.6mm,间距长度=4mm;所述微带双短路枝节移相器(8)长度=30mm,宽度=15.2mm,第一微带线宽度=2.09mm,第一微带线宽度=1.78mm,双对称短路枝节线的长度=7.4mm,宽度=0.38mm,短路端对地金属化孔直径=0.3mm。

9.根据权利要求6所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:所述腔体(2)分为3个非完全闭合腔,其中3db耦合器区域的长度=34.2mm,宽度=23.1mm;其中相位延迟线区域的长度=26.2mm,宽度=15.3mm;其中移相器区域的长度=28.2mm,宽度=14.2mm。

10.根据权利要求3所述的一种高性能宽带和差器,其特征在于:第一个耦合枝节长度=6.84mm,宽度=0.61mm;第二个耦合枝节长度=6.84mm,宽度=0.8mm;第三个耦合枝节长度=7.8mm,宽度=0.89mm;第1个耦合枝节锯齿峰的高度=0.4mm,宽度=0.4mm;第2个耦合枝节锯齿峰的高度=0.57mm,宽度=0.65mm;第3个耦合枝节锯齿峰的高度=0.21mm,宽度=0.64mm;4个输出端垂直金属化孔的直径=0.6mm,pcb层压固定孔直径=2mm。


技术总结
本发明公开了一种基于改进的3dB耦合器单元、移相器和相位延迟线形成的一种高性能宽带和差器,包含SMA法兰射频同轴连接器、铝合金壳体、微带过渡段线路板、耦合底板、耦合板、耦合压板、微带相位延迟线、微带双短路枝节移相器、耦合金属压块和盖板。其中微带过渡段与耦合底板、微带相位延迟线、微带双短路枝节移相器采用PCB一体化设计;耦合板通过金属化孔与耦合底板形成电气互联;微带相位延迟线采用蛇形线结构,体积有效缩小;耦合板采用3级耦合线段,并在耦合段中采用锯齿结构;金属壳体采用分腔设计。本发明的优点在于:在较小的空间内实现了一种宽频带和差器,在整个带内具有移相精度高,幅度平衡性好,损耗小,驻波性能优越的特点。

技术研发人员:靳向阳,李树良,凌天庆,崔文耀,葛津津
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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