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由于具有波束扫描快速、灵活等特点,相控阵得到广泛应用。在传统相控阵系统中,输入信号通过能量分配网络将能量按设计要求的幅度分配到每一个分支,再在每一个分支上加载移相器,最后终端接具体天线。由于每个天线单元需要一个移相器模块,且移相器和能量分配网络分开设计,存在插损大、成本高、控制电路复杂等缺点。故如何减小移相器的个数、降低插损及简化控制电路复杂度是目前相控阵系统研究的热点。本文提出一体化电路的设计方法,设计可以集功分与移相功能为一体的新型电路,即将相控阵的馈电网络和移相网络合并为一个电路结构,来减小移相器个数,降低插损。
本文分别提出两种功分移相器结构。第一种功分移相器由在之前本实验室研发的功分器适当位置处加载开关控制的开路支节实现,通过改变开关状态,在保证各输出端口幅度保持的前提下,在各输出端口引入步进相位差。不失一般性,采用多端口网络分析法对“一分三”电路进行理论证明。为了降低设计复杂度,进一步提出了该结构的改进型设计,并加工测试“一分五”一体化电路样品。第二种结构将传统加载线式移相器的输入输出端口均改变为输出端口,在两输出端口间适当位置引入输入端口,形成“一分二”网络,通过开关控制加载支节的通断,实现等幅度输出的前提下,引入渐进相差。采用阻抗匹配和传输线法对该结构进行理论分析。在此基础上,提出了该结构的n端口一体化结构电路。最后加工测试“一分二”和“一分三”两个电路样品。
本文提出的两种一体化电路均是首次提出,具有原创性。