一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器

技术领域

本发明涉及微波器件工程技术领域，是一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器。

背景技术

随着现代通信和雷达技术的不断发展，对射频电路小型化、高集成度等指标需求不断提高。在此背景下，射频电路的高度集成和小型化设计同样带来了电磁干扰等问题，造成了通信传输质量的恶化。与射频单端电路相比，射频平衡电路能够有效的解决这些问题。可调平衡移相器作为射频平衡电路中相位调控的重要器件，因此同样受到格外关注。

由于目前所提出的可调平衡移相器均基于平衡传输线电路模型进行结构设计，虽然可以实现较大的工作带宽和一定的电磁串扰抑制，但是对于平衡电路系统中最重要的噪声来源——共模噪声却无能为力，这使得平衡电路的噪声抑制功能无法充分发挥，极大限制了可调平衡移相器的应用价值。

发明内容

本发明为解决目前所提出可调平衡移相器无法实现共模噪声抑制的问题，本发明致力于将可调液晶材料应用在平衡移相器的设计中，实现具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器设计，以提高可调平衡移相器在平衡射频电路系统中的实际应用价值。本发明提供了以下技术方案：

一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器，所述移相器包括：上层介质板、中间层介质板、下层介质板、平衡传输线、谐振单元、金属地和液晶；

所述上层介质板、中间层介质板和下层介质板连接，形成三层介质板，中间层介质板为中心镂空出矩形结构，上层介质板和下层介质板间形成密闭腔体，将液晶材料灌注和封装在密闭腔体中，形成液晶；

所述谐振单元为尺寸渐变的金属贴片单元，每个金属贴片单元通过终端的金属化过孔与下层金属地连接，金属地蚀刻在下层介质板的下表面。

优选地，所述上层介质板的下表面采用厚度为t的铜箔蚀刻微波电路结构。

优选地，所述平衡传输线包括耦合差分线、匹配电路和平衡人工表面等离激元SSPP导波结构，所述耦合差分线分布在平衡传输线的两端，耦合差分线通过所述匹配电路连接平衡人工表面等离激元SSPP导波结构。

优选地，所述匹配电路采用两侧加载渐变长度的金属枝节结构，金属枝节单元的长度采用f＝kx的线性变换实现，斜率k取值范围为0.1-0.4。

优选地，所述平衡人工表面等离激元SSPP导波结构通过在耦合传输线两侧以一定间距周期排布金属枝节来实现，金属枝节结构的长、宽尺寸分别为m和q，其取值范围分别为0.04λ

优选地，金属贴片单元结构的尺寸参数为a

本发明具有以下有益效果：

本发明设计了一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器，与现有的可调液晶移相器相比，该结构的突出优势主要体现在以下方面：本发明在工作频带范围内具有显著的高相移调谐率特性。因此，对于相同的相位调控指标，可以有效缩减移相器物理长度，对射频电路实现小型化和高集成度具有重要价值；本发明的可调液晶移相器结构具有设计方案简单、高效的显著优势。本发明可以广泛应用到射频电路、天线、雷达和无线通信系统中。

附图说明

图1为具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器三维结构示意图；

图2为具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器SSPP导波结构示意图；

图3为具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器共模滤波单元结构示意图；

图4为具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器共模传输系数仿真图；

图5为具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器差模传输系数仿真图；

图6为具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器差模最大可调相移量仿真结果图；

图7为具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器差模品质因子仿真结果图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1至图7所示，本发明提供一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器，一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器，所述移相器包括：上层介质板、中间层介质板、下层介质板、平衡传输线、谐振单元、金属地和液晶；

所述上层介质板、中间层介质板和下层介质板连接，形成三层介质板，中间层介质板为中心镂空出矩形结构，上层介质板和下层介质板间形成密闭腔体，将液晶材料灌注和封装在密闭腔体中，形成液晶；

所述谐振单元为尺寸渐变的金属贴片单元，每个金属贴片单元通过终端的金属化过孔与下层金属地连接，金属地蚀刻在下层介质板的下表面的。

所述上层介质板的下表面采用厚度为t的铜箔蚀刻微波电路结构。

所述平衡传输线包括耦合差分线、匹配电路和平衡人工表面等离激元SSPP导波结构，所述耦合差分线分布在平衡传输线的两端，耦合差分线通过所述匹配电路连接平衡人工表面等离激元SSPP导波结构。

所述匹配电路采用两侧加载渐变长度的金属枝节结构，金属枝节单元的长度采用f＝kx的线性变换实现，斜率k取值范围为0.1-0.4。

所述平衡人工表面等离激元SSPP导波结构通过在耦合传输线两侧以一定间距周期排布金属枝节来实现，金属枝节结构的长、宽尺寸分别为m和q，其取值范围分别为0.04λ

金属贴片单元结构的尺寸参数为a

通过如此设计所激励的平衡SSPP模式可以有效提高可调平衡液晶移相器的调谐率和品质因子参数。此外，为了实现共模噪声滤波功能，在厚度为h

具体实施例二：

作为实例，设计出了一款工作于C波段的具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器。参照图1，该慢波缝隙波导的具体结构参数为h

以上所述仅是一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器的优选实施方式，一种具有共模滤波功能的可调平衡液晶移相器的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。