專(zhuān)利名稱：一種高收發(fā)隔離的混合環(huán)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于雷達(dá)、通信系統(tǒng)單天線方案中進(jìn)行收發(fā)隔離的環(huán)行器，具體地說(shuō)是一種適用于各種頻段的微波通信系統(tǒng)中的新型高收發(fā)隔離的混合環(huán)行器。
背景技術(shù)：
在雷達(dá)、通信等系統(tǒng)中，常采用單天線方案以減少系統(tǒng)的體積。單天線方案需要環(huán)行器進(jìn)行收發(fā)隔離，常用的鐵氧體環(huán)行器成本較高，且隔離度較低，發(fā)射功率泄漏到接收端，容易使接收端的低噪聲放大器飽和，限制了系統(tǒng)中的應(yīng)用。在低成本的收發(fā)系統(tǒng)中，也可采用單個(gè)功分器或混合環(huán)代替鐵氧體環(huán)行器。用單個(gè)功分器或混合環(huán)作環(huán)行器，發(fā)射功率和接收功率損耗一半，但成本可大大降低。功分器或混合環(huán)的環(huán)行器隔離度和鐵氧體環(huán)形器相當(dāng)，其隔離度在20dB左右，同樣限制了其在系統(tǒng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種收發(fā)隔離度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的混合環(huán)形器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種高收發(fā)隔離的混合環(huán)行器，其特征在于，包括復(fù)合在介質(zhì)襯底上的三個(gè)功分器和一個(gè)混合環(huán)，所述功分器為包括一個(gè)和端和兩個(gè)等分端的微帶線功分器；所述混合環(huán)為微帶線混合環(huán)包括一個(gè)和端、一個(gè)差端和兩個(gè)等分端，各端口之間通過(guò)環(huán)型臂相連；所述功分器和混合環(huán)的等分端依次串聯(lián)呈環(huán)型，所述混合環(huán)的差端為環(huán)行器的發(fā)射端，其中一個(gè)功分器的和端為環(huán)行器的天線端，另外一個(gè)功分器的和端為環(huán)形器的接收端，其余各端口分別設(shè)有接地電阻。
與混合環(huán)相鄰的一個(gè)功分器的和端為環(huán)行器的天線端，與混合環(huán)相對(duì)的功分器的和端為環(huán)形器的接收端。
所述功分器的和端向等分端分出的兩臂在兩個(gè)等分端的端口之間通過(guò)貼片電阻相連。
由以上公開(kāi)的技術(shù)方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)從混合環(huán)行器發(fā)射端輸入的信號(hào)，首先被混合環(huán)反向等分成兩路信號(hào)，然后，兩路反向信號(hào)的一半功率分別從兩個(gè)功分器的等分端傳輸?shù)胶投?，一個(gè)功分器的和端作為天線端，另一個(gè)功分器的和端通過(guò)50歐姆電阻接地；兩路反向信號(hào)的另一半功率分別消耗在兩個(gè)功分器的電阻上，極小的功率分別泄漏到兩個(gè)功分器的另一個(gè)等分端。最后兩路反向泄漏的功率通過(guò)第三個(gè)功分器的兩個(gè)等分端輸出到和端，兩者大小相等、相位相反，互相抵消，因此發(fā)射端泄漏到接收端的功率極小，起到很好的隔離。
此外，本發(fā)明混合環(huán)行器中的混合環(huán)和功分器各端口以及連接臂均采用微帶線，從而降低了環(huán)行器的生產(chǎn)成本。由于本發(fā)明具有收發(fā)隔離度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，為環(huán)行器應(yīng)用到各種單天線系統(tǒng)提供了保證。不僅能應(yīng)用在汽車(chē)防撞雷達(dá)收發(fā)前端中，而且能很好的應(yīng)用在單天線雷達(dá)、通信等系統(tǒng)中。


圖1為本發(fā)明混合環(huán)行器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明混合環(huán)行器的發(fā)射端到天線端的損耗；圖3為本發(fā)明混合環(huán)行器的天線端到接收端的損耗；圖4為本發(fā)明混合環(huán)行器的發(fā)射端到接收端的隔離度；圖5為功分器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為功分器的同向等分損耗；圖7為功分器的等分端口的隔離度；圖8為混合環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為混合環(huán)的幅度同向等分損耗；圖10為混合環(huán)的幅度反向等分損耗圖11為混合環(huán)反向等分的相位差；圖12為混合環(huán)同向等分的相位差；圖13為混合環(huán)差端到和端的隔離度；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
如圖1、圖2和圖6所示，本發(fā)明高收發(fā)隔離度的混合環(huán)行器，包括復(fù)合在介質(zhì)襯底上的三個(gè)功分器1和一個(gè)混合環(huán)2，所述功分器1為包括一個(gè)和端101和兩個(gè)等分端102、103的微帶線功分器；所述混合環(huán)2為微帶線混合環(huán)包括一個(gè)差端201、一個(gè)和端202和兩個(gè)等分端203、204，混合環(huán)各端口之間通過(guò)環(huán)型臂相連；所述功分器1和混合環(huán)2的等分端依次串聯(lián)呈環(huán)型，所述混合環(huán)2的差端201為環(huán)行器的發(fā)射端3，其中一個(gè)功分器的和端為環(huán)行器的天線端4，另外一個(gè)功分器的和端為環(huán)形器的接收端5，其余各端口6、7分別設(shè)有接地電阻。
具體實(shí)施例如圖1所示，為級(jí)連一個(gè)混合環(huán)(圖8)和三個(gè)功分器(圖5)的混合環(huán)行器，該混合環(huán)形器制作在厚度為0.254mm，介電常數(shù)為2.2的5880復(fù)合材料襯底上。端口3為發(fā)射端口，端口5為接收端口，端口4為天線端口，其中端口4和端口7可互換；端口6、和端口7分別接50Ω電阻到地，端口接地電阻為0402型號(hào)的貼片薄膜電阻。微調(diào)等分功率臂的長(zhǎng)度，使環(huán)行器的中心頻率在25GHz，環(huán)行器發(fā)射端3到天線端4的損耗和天線端4到接收端5的損耗分別如圖2和圖3，圖4給出了發(fā)射端3到接收端5的隔離度。從圖中可以看出發(fā)射端傳輸?shù)教炀€端的功率和天線端傳輸?shù)浇邮斩说墓β史謩e降低了6dB左右，但隔離度提高到60dB以上。
如圖1和圖5所示，功分器參數(shù)如下
所述功分器的3個(gè)端口101、102、103均選取寬度為0.77mm、特征阻抗為50Ω的微帶線，功分器的兩臂為特征阻抗為70.7Ω的微帶線，臂的長(zhǎng)度為25GHz頻率的四分之一波長(zhǎng)。
所述功分器1的和端101向等分端分出的兩臂104、105在兩個(gè)等分端的起始端口106、107之間通過(guò)100Ω電阻108相連；仿真時(shí)用寬和長(zhǎng)均為0.54mm的薄膜電阻，實(shí)際調(diào)試時(shí)用相同尺寸的0402型號(hào)的貼片電阻代替。
微調(diào)功分器兩臂的長(zhǎng)度，使中心頻率在25GHz，功分器的同向等分損耗和等分端口的隔離度分別如圖6和圖7。從圖中可以看出功分器的和端傳輸?shù)絻蓚€(gè)等分端的功率分別降低了3dB左右，隔離度較低，在20dB左右。
如圖1和圖8所示，混合環(huán)參數(shù)如下所述的混合環(huán)的四個(gè)端口201、202、203、204均選取寬度為0.77mm、特征阻抗為50Ω的微帶線。
所述混合環(huán)2的差端201到第一等分端203、第一等分端203到和端202、和端202到第二等分端204之間的環(huán)型臂205的中心弧長(zhǎng)為中心頻率的四分之一波長(zhǎng)；第二等分端204到差端201之間的環(huán)型臂206的中心弧長(zhǎng)為中心頻率的四分之三波長(zhǎng)，環(huán)型臂205、206為特征阻抗為70.7Ω的微帶線，中心頻率為25GHz。微調(diào)環(huán)行臂的寬度和直徑，使混合環(huán)的中心頻率在25GHz，環(huán)行器的同向和反向等分損耗和同向反向相位差分別如圖9、圖10、圖11和圖12，差端到和端的隔離度如圖13。從圖中可以看出混合環(huán)的和端和差端傳輸?shù)絻蓚€(gè)等分端的功率分別降低了3dB左右，和端同向等分，差端反向等分，差端到和端的隔離度在30dB左右。
權(quán)利要求
1.一種高收發(fā)隔離的混合環(huán)行器，其特征在于，包括復(fù)合在介質(zhì)襯底上的三個(gè)功分器和一個(gè)混合環(huán)，所述功分器為包括一個(gè)和端和兩個(gè)等分端的微帶線功分器；所述混合環(huán)為微帶線混合環(huán)包括一個(gè)和端、一個(gè)差端和兩個(gè)等分端，各端口之間通過(guò)環(huán)型臂相連；所述功分器和混合環(huán)的等分端依次串聯(lián)呈環(huán)型，所述混合環(huán)的差端為環(huán)行器的發(fā)射端，其中一個(gè)功分器的和端為環(huán)行器的天線端，另外一個(gè)功分器的和端為環(huán)形器的接收端，其余各端口分別設(shè)有接地電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合環(huán)行器，其特征在于，與混合環(huán)相鄰的一個(gè)功分器的和端為環(huán)行器的天線端，與混合環(huán)相對(duì)的功分器的和端為環(huán)形器的接收端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合環(huán)行器，其特征在于，所述功分器的和端向等分端分出的兩臂在兩個(gè)等分端的起始端口之間通過(guò)貼片電阻相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合環(huán)行器，其特征在于，所述的混合環(huán)的和端到第一等分端、第一等分端到差端、差端到第二等分端之間的環(huán)型臂的中心弧長(zhǎng)為中心頻率的四分之一波長(zhǎng)；第二等分端到和端之間的環(huán)型臂的中心弧長(zhǎng)為中心頻率的四分之三波長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合環(huán)行器，其特征在于，所述混合環(huán)的環(huán)型臂為特征阻抗為70.7Ω的微帶線，中心頻率為25GHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合環(huán)行器，其特征在于，所述功分器的3個(gè)端口均選取寬度為0.77mm、特征阻抗為50Ω的微帶線，功分器的兩臂為特征阻抗為70.7Ω的微帶線，臂的長(zhǎng)度為中心頻率25GHz的四分之一波長(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合環(huán)行器，其特征在于，所述的混合環(huán)的四個(gè)端口均選取寬度為0.77mm、特征阻抗為50Ω的微帶線。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合環(huán)行器，其特征在于，所述接地電阻為50Ω貼片薄膜電阻，功分器兩臂在兩個(gè)等分端的端口之間的電阻為100Ω的貼片薄膜電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合環(huán)行器，其特征在于，所述介質(zhì)襯底的厚度為0.254mm，介電常數(shù)為2.2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于雷達(dá)、通信系統(tǒng)單天線方案中進(jìn)行收發(fā)隔離的環(huán)行器，具體地說(shuō)是一種適用于各種頻段的微波通信系統(tǒng)中的新型高收發(fā)隔離的混合環(huán)行器。包括復(fù)合在介質(zhì)襯底上的三個(gè)功分器和一個(gè)混合環(huán)，所述功分器和混合環(huán)的等分端依次串聯(lián)呈環(huán)型，所述混合環(huán)的差端為環(huán)行器的發(fā)射端，其中一個(gè)功分器的和端為環(huán)行器的天線端，另外一個(gè)功分器的和端為環(huán)形器的接收端，其余各端口分別設(shè)有接地電阻。本發(fā)明具有成本低、收發(fā)隔離度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P1/32GK1956257SQ200510031088
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者王闖, 孫曉瑋, 錢(qián)蓉, 張飛, 喻筱靜, 顧建忠, 李凌云, 余穩(wěn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所