基于鐵電材料的波導t型混合結及設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微波電路領域，具體涉及用于毫米波頻段無線收發系統的一種基于鐵電材料的波導T型混合結。
【背景技術】
[0002]傳統頻段不能滿足高速、寬帶、小口徑終端等應用的需求。越來越需要工作于更高頻段，具有較大帶寬和較高頻譜效率的衛星通信系統。傳統的波導T型功分器具有工作頻率高，頻帶寬，插入損耗低和易加工等優點，但是二個端口隔離度只有6dB左右，而且端口相位無法隨意改變，在相控陣雷達收發系統中使用受到很大的限制。
[0003]2005年左右，國外就波導中的相位變化，進行了一些研究，例如加州大學洛杉磯分校研究團隊采用雙負材料運用于波導之中，取得了一些成果，但是無法做到相位根據設計的要求靈活調整。目前國內在這方面的研究還處于起步階段，沒有見到相關研究成果的報道。隨著國內外對于毫米波相控陣雷達的深入研究，靈活調整相位的波導T型結的研究具有十分重要的應用價值。

【發明內容】

[0004]有鑒于此，本發明的目的之一是提供一種基于鐵電材料的波導T型混合結，該混合結能夠對輸入的波導信號的相位進行靈活調整，有效提高毫米波相控證雷達通信系統的性能。本發明的目的之二是提供一種基于鐵電材料的波導T型混合結的設計方法。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的，一種基于鐵電材料的波導T型混合結，包括第一輸入波導、第二輸入波導和分別與第一輸入波導、第二輸入波導垂直設置的輸出波導，所述第一輸入波導與第二輸入波導具有180°相移;位于第一輸入波導/第二輸入波導至輸出波導的路徑上設置有鐵電矩形基片單元;所述鐵電矩形基片單元包括多個沿波輸入方向周期性排列的多個鐵電矩形基片。
[0006]進一步，所述多個鐵電矩形基片的中心在同一條直線上。
[0007]進一步，所述鐵電矩形基片包括若干個依次排列的叉指結構，每個叉指結構通入可調的直流偏壓;所述叉指結構包括上叉指結構和下叉指結構，所述上叉指結構和下叉指結構都包括第一叉指部分和第二叉指部分;所述第一叉指部分包括多個相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元，且多個相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線連接;所述第二叉指部分包括多個相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元，且多個相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線連接;所述第一條狀叉指單元與第二條狀叉指單元兩兩交錯排列;上叉指結構和下叉指結構的兩端連接。
[0008]進一步，與叉指結構的直流偏壓輸入端相對的端上設置有窄帶線。
[0009]進一步，所述鐵電矩形基片的基材采用介電常數為240且厚度為0.0lmm的鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料。
[0010]進一步，所述多個鐵電矩形基片設置于第一輸入波導/第二輸入波導的內壁上。
[0011]本發明的目的之二是提供一種基于鐵電材料的波導T型結的設計方法，包含以下步驟:
[0012]步驟1、將多個鐵電矩形基片設置在T型結的第二輸入波導的內壁上；
[0013]步驟2、調節第二輸入波導內的多個鐵電矩形基片，使其與第一輸入波導的相位差為180度；
[0014]步驟3、通過調整第二輸入波內的多個鐵電矩形基片的直流偏壓，來靈活調整輸入波導中信號傳輸的相位，實現相位可調的設計；
[0015]步驟4、第一輸入波導和第二輸入波導的輸入信號在輸出波導中合成，通過波導端口輸出。
[0016]由于采用了上述技術方案，本發明具有如下的優點:
[0017]本發明在波導T型結內部采用鐵電材料，整個波導結構簡單并易加工;通過調整周期性排列的鐵電交指基片的大小及基片之間的間距，實現180度相移的功能;通過調整鐵電材料的直流偏置電壓，實現靈活輸入波的相位變化，通過以上方式，提高毫米波相控陣雷達通信系統的性能。
【附圖說明】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中:
[0019]圖1為本發明基于鐵電材料的波導T型混合結的整體結構示意圖；
[0020]圖2為本發明鐵電交指基片的結構圖；
[0021]圖3為本發明基于鐵電材料的波導T型混合結設計流程圖。
【具體實施方式】
[0022]以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述;應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0023]如圖1所示，基于鐵電材料的波導T型混合結，包括第一輸入波導1、第二輸入波導2和分別與第一輸入波導、第二輸入波導垂直設置的輸出波導3，所述第一輸入波導與第二輸入波導具有180°相移;第一輸入波導I和第二輸入波導2的功率合成后由輸出波導輸出；位于第一輸入波導/第二輸入波導至輸出波導的路徑上設置有鐵電矩形基片單元;所述鐵電矩形基片單元包括多個沿波輸入方向周期性排列的多個鐵電矩形基片11，所述多個鐵電矩形基片的中心在同一條直線上，鐵電矩形基片11之間的間距根據相位要求仿真設計。通過調整鐵電材料的直流偏壓，實現靈活改變波導2的傳輸相位的功能。
[0024]如圖2所示，在本實施例中，鐵電矩形基片包括三個鐵電叉指結構，每個叉指結構都接一條窄帶微帶線連接波導壁接地，鐵電叉指結構通入可調的直流偏壓。該叉指結構包括上叉指結構和下叉指結構，所述上叉指結構和下叉指結構都包括第一叉指部分和第二叉指部分;所述第一叉指部分包括多個相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元21，且多個相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線22連接;所述第二叉指電極包括多個相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元211，且多個相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線212連接;所述第一條狀叉指單元與第二條狀叉指單元兩兩交錯排列;上叉指結構和下叉指結構的兩端連接。與叉