[发明专利]一种应用于紧耦合相控阵的可调双端口巴伦结构

说明书

本发明公开了一种应用于紧耦合相控阵的可调双端口巴伦结构，应用于紧耦合相控阵天线技术领域。本发明结构包括两个输入端口、两个输出端口、两个开关、两个U型连接枝节和主体类混合环结构，呈中心对称形式。本发明通过调节开关的状态使整个天线单元的工作状态发生转变，通过类混合环的作用实现宽带特性，通过两个端口的相互补偿以及短路接地柱的电流调节使电流的平衡性更好，在扫描时提供更多的调节作用，同等情况下，可以获得更大的扫描角度，最终实现宽带和大角度扫描的性能。

技术领域

本发明应用于紧耦合相控阵天线技术领域，具体涉及一种应用于紧耦合相控阵的可调双端口巴伦结构。

背景技术

紧耦合相控阵(Tightly Coupled Phased Array-TCPA)理论是在2003年由Munk通过对频率选择表面的研究而提出的。与传统相控阵理论中要尽量减小单元之间的互耦不同，Munk的理论是利用单元之间的互耦，模拟无限大电流面，实现宽带、大角度扫描的效果。

巴伦又称平衡-不平衡转换器(Balanced-to-Unbalanced Transformer)，取其英文名字简称为巴伦。目前，紧耦合相控阵一般以偶极子天线为辐射振子。偶极子属于平衡型天线(双极天线，偶极子，双锥，八木)，而天线的馈电线一般都是同轴电缆，属不平衡传输线，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过，势必有辐射分量，甚至影响天线的极化方向(水平偶极子天线，竖直的RF线外层有电流，会影响水平极化的纯度)。因此，就要在天线和电缆之间加入平衡不平衡转换器，把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉，也就是说把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断。同时，巴伦还具有调节阻抗匹配的作用。

文章“Low-Cost,Planar and Wideband Phased Array with Integrated Balunand Matching Network for Wide-Angle Scanning”提出了一种应用于紧耦合相控阵中的单端口的类混合环巴伦结构。该巴伦结构如附图中图1所示，利用该巴伦的天线单元结构如图2所示。此巴伦结构主体为一类混合的结构，通过U型连接线与端口相连，逆时针方向在距离输入位置四分之波长和四分之三波长的位置为两个输出端，通过平行双线与上方水平放置的偶极子连接。用此巴伦结构的天线单元在频带8-12GHz内S11小于-10dB，天线单元组成3×3的阵列可以实现E面和H面±45°的扫描。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，增加单元带宽，增大阵列扫描角度，提供一种应用于紧耦合相控阵的可调双端口巴伦结构。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：

一种应用于紧耦合相控阵的可调双端口巴伦结构，包括输入端口1、2、输出端口3、4、 U型连接枝节5、6、双层耦合枝节、单层连接枝节8、10、开关11、12；双层耦合枝节包括外层枝节701、901和内层枝节702、902；第一U型连接枝节5的一端连接第一输入端口1，另一端的两侧分别连接第一双层耦合枝节和第一单层连接枝节8；第一单层连接枝节8靠近第一U型连接枝节5的一端通过第一开关11与第一内层枝节702连接；第一单层连接枝节8 远离第一U型连接枝节5的一端与第一输出端口3连接；第一外层枝节701的末端接地；第一内层枝节702的另一端与第二输出端口4连接；

第二U型连接枝节6的一端连接第二输入端口2，另一端的两侧分别连接第二双层耦合枝节和第二单层连接枝节10；第二单层连接枝节10靠近第二U型连接枝节6的一端通过第二开关12与第二内层枝节902连接；第二单层连接枝节10远离第二U型连接枝节6的一端与第二输出端口4连接；第二外层枝节901的末端接地；第二内层枝节902的另一端与第一输出端口3连接；