[发明专利]一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器

说明书

技术领域

本发明属于微波毫米波集成技术领域，具体涉及一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器。

背景技术

均衡器主要运用于现代雷达电子战中，它连接在大功率行波管输入或输出端，起增益均衡(幅度均衡器)或相位均衡(相位均衡器)的作用。关键是如何选择性吸收多余微波能量，同时不让能量反射回输入端口。对于采用谐振结构吸收能量的幅度均衡器而言，要满足前者需要正确的设置谐振结构和吸波材料，要满足后者需要在整个频段内有良好的输入输出匹配。

幅度均衡器的技术指标。1、幅度均衡器传输特性曲线应正好与行波管放大器传输特性曲线互补，故要求有较高的均衡精度；2、系统的传输特性曲线大致呈抛物线型，故要求均标准幅度衡器结构具有倒钟型传输特性曲线；3、系统增益带内波动大，故均衡量(S(2,1))在某些频点可能小于-10dB；4、为了避免能量反射，要求驻波比(VSWR)较小；5、若系统的通频带宽，要求幅度均衡器具有宽频带特性；6、除此之外，随着设备空间日益拥挤，要求固态器件具有体积小、重量轻、可靠性好、便于集成等特性。

目前幅度均衡器的实现形式。大致分为两种：一、使用隔离器无耗均衡网络，使得均衡器反射回来的能量通过隔离器导出；二、使用有耗均衡网络，由能吸收能量的谐振器、匹配电路、主传输线组成。谐振器选择频率，电阻或吸波材料吸收能量，匹配电路调节驻波比。使用隔离器无耗均衡网络的幅度均衡器驻波比容易做得很小，但是需要设计隔离器，体积较大，且不利于电路集成，宽带隔离器实现困难；使用有耗均衡网络的幅度均衡器在微波毫米波领域应用广泛，形式多样，有a)集总参数型、b)波导型和同轴型(立体电路)、c)集成传输线型(平面电路)。

a)集总参数型幅度均衡器，元器件受寄生参数的限制,不适合用在高频段；

b)立体电路幅度均衡器，主传输线可以是波导或同轴，谐振器可以是波导或同轴谐振腔。主传输线上的能量通过孔耦合或探针耦合进入谐振腔内，腔内有吸波材料吸收能量。此类幅度均衡器可调衰减范围大，调节自由度高，承受的功率容量大，但体积大、结构复杂、机械稳定性差、设计和加工难度大；

c)平面电路幅度均衡器，主传输线可以是微带线、带状线、共面波导等集成传输线，谐振器是利用开路或短路的谐振枝节构成，吸收能量的电阻加载在谐振枝节中，或谐振枝节与主传输线的缝隙处。此类幅度均衡器的谐振枝节长度与工作频率成反比、单个谐振枝节的均衡量较小。

综上所述，有耗均衡网络的幅度均衡器的谐振器加载在旁路，将主传输线上的能量耦合到谐振器中吸收，耦合量很大程度上依赖于耦合结构。立体电路体积庞大，结构复杂，不便调试；而平面电路谐振枝节长度与波长成正比，微波频率低端尺寸较大；单个谐振枝节的带宽窄，电阻吸收能量有限。

缺陷地结构(DGS，Defected Ground Structure)是在微带线金属接地板上刻蚀出图形，以扰乱接地板上电流分布，从而改变微带线的分布电感和分布电容，呈现出慢波效应和宽阻带特性。微波器件运用DGS可以获得常规技术无法实现的小型化和高性能，具有构造紧凑、制作简单、体积小等优点，现在DGS已应用于小体积高性能的天线、谐振器、振荡器、滤波器、功分器、耦合器、放大器。

本发明是有耗均衡网络平面电路幅度均衡器中的一种，利用DGS的带阻特性代替传统的谐振器，将电阻直接加载在DGS上吸收多余能量。这种结构的等效电路亦和传统结构不同，体积小且具有很好的宽频带特性。

与本发明类似的现有技术及缺点

枝节谐振微带型幅度均衡器为最常用见平面电路幅度均衡器，通过改变谐振枝节的尺寸、形状、数目、开路或短路特性、主传输线匹配电路等，可以演变出多种结构。这种结构的谐振器在微带线旁，由谐振枝节组成。近来也有少量文献报道，在传统的平面电路幅度均衡器中额外引入DGS能改变主传输线的特性阻抗，从而可以显著的改善均衡量和带宽，如在金属接地层引入哑铃型或“C”型DGS。这种结构在去掉DGS后，仍然是一个具有完整功能的幅度均衡器，额外引入的DGS是为了改善原有幅度均衡器的特性。这种方法本质上还是通过加载在微带线旁的谐振枝节构成谐振器，谐振器与主传输线并联。

缺点一：传统的平面电路幅度均衡器波长与谐振枝节尺寸成正比，微波频率低端谐振枝节较长，对谐振枝节进行折叠又可能因距离太近存在能量耦合；

缺点二：传统的平面电路幅度均衡器单个谐振器吸收能量较小且工作带宽窄；

缺点三：若采用传统的平面电路幅度均衡器加载DGS，DGS和原有的谐振器同时存在，场分布相对复杂，难于理论分析，且调试困难。

发明内容