[发明专利]一种小型化宽频介质移相器阻抗匹配电路快速设计方法

说明书

本发明一种小型化宽频介质移相器阻抗匹配电路快速设计方法涉及射频器件设计，可应用于移动通信天线的宽频带馈电网络及移相器电路结构设计中。包括如下步骤：建立移相器介质滑动电路传输线对应的全波仿真模型，仿真出传输线周围的电磁场强分布；根据电磁场强分布情况和移相器宽度以及输出端口特征阻抗确定介质移动端传输线中心线的线宽w；在电路仿真软件中建立无介质板覆盖时的特征阻抗Z0和有介质板覆盖时的特征阻抗Z1之间阻抗匹配电路；在全波仿真软件中建立相应特征阻抗的三维模型；在全波软件中对步骤4中的介质段的参数继续微调优化，从而使得输入端的驻波比达到小于S的目的。

技术领域

本发明一种小型化宽频介质移相器阻抗匹配电路快速设计方法涉及射频器件设计，可应用于移动通信天线的宽频带馈电网络及移相器电路结构设计中。

背景技术

移相器是移动通信电调天线实现垂直方向波束指向调节的重要器件，而介质移相器则是移动通信电调天线移相器的一种重要形式，具有的插入损耗小、可靠性高和性能稳定等优点。介质移相器通过介质板在电路传输线上进行滑动达到改变电路中的等效介电常数进而改变输出端口相位的目的。在介质移相器介质板滑动电路上的阻抗匹配对于移相器输入端驻波比、各端口输出功率比、幅度离散度等性能参数具有重要影响。在现有移相器设计文献中，没有给出详细的移相器电路阻抗匹配的详细设计方法。现有文献资料中通常直接通过全波软件进行建模仿真和优化，设计效率较低且很难得到较优的匹配效果。

现有文献资料中介质移相器阻抗匹配设计方法效率偏低，且设计电路很难得到较好的阻抗匹配效果，会导致移相器输入端回波损耗（驻波比）偏高、各端口输出功率比稳定度差和相位离散度高的缺点，进而影响天线的增益、波束指向、上旁瓣抑制等关键指标。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种小型化宽频介质移相器阻抗匹配电路快速设计方法，通过本方法可以快速实现介质移动路径上传输线电路阻抗的良好匹配，从而提高移相器的输入端口驻波比、插入损耗、端口输出功率比和相位离散度等关键性能指标，并且能够有效地提高移相器尺寸设计效率。

本发明是采取以下技术方案实现的：

一种小型化宽频介质移相器阻抗匹配电路快速设计方法，包括如下步骤：

1）建立移相器介质滑动电路传输线对应的全波仿真模型，仿真出传输线周围的电磁场强分布；

2）根据电磁场强分布情况和移相器宽度以及输出端口特征阻抗确定介质移动端传输线中心线的线宽w；

3）在电路仿真软件中建立无介质板覆盖时的特征阻抗Z0和有介质板覆盖时的特征阻抗Z1之间阻抗匹配电路；

4）在全波仿真软件中建立相应特征阻抗的三维模型；

5）在全波软件中对步骤4中的介质段的参数继续微调优化，从而使得输入端的驻波比达到小于S的目的。

步骤2）中确定介质移动端传输线中心线的线宽w的条件如下：

2.1）两条传输线中心线之间的间隔的确定原则是，其中一条传输线的电磁场强分布在另一条传输线位置处的场强小于该传输线最强场强的M分之一，M通常取5~10之间；

2.2）传输线中心线宽度为w时，对应的Z0和Z1与端口特征阻抗之间的比例为1/k~k，k的取值应尽量接近1，通常应小于2；

其中Z0表示无介质板覆盖时的特征阻抗，Z1表示有介质板覆盖时的特征阻抗。

所述步骤3）建立阻抗匹配电路的具体步骤如下：

3.1）分别建立两个电路端口，两个端口处对应的特征阻抗分别为Z0和Z1；

3.2）在端口之间插入阻抗匹配传输线阻抗元件，元件数量m取决于Z0和Z1之间的比值；