一種超寬帶功分器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超寬帶功分器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有功率分配器時將輸入信號功率分成相等或不相等的幾路輸出的一種多端口微波網(wǎng)絡(luò)。隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，各種通訊系統(tǒng)的載波頻率不斷提高，小型化低功耗的高頻電子器件及電路設(shè)計使微波技術(shù)發(fā)揮了優(yōu)勢，為了使系統(tǒng)的增益達(dá)到實際要求，必須實現(xiàn)多波傳輸，也就是將功率進(jìn)行分配。功分器廣泛應(yīng)用于天線的饋電系統(tǒng)中，受到了國內(nèi)外廣泛研究。在過去的幾十年，有大量關(guān)于功率分配器的研究。研究的焦點在于拓寬頻帶，減小面積，雙頻響應(yīng)以及諧波抑制。
[0003]1960 年，EmestJ.Wilkinson 發(fā)表了名為 An N-way hybrid Power Divider 的論文中介紹了一種在所有端口均匹配、低損耗、高隔離度、同相的N端口功分器即威爾金森功分器。它的演變過程經(jīng)歷了最初的同軸形式，到現(xiàn)在廣泛使用的微帶線和帶狀線的形式，另外還有在大功率下回用到的空氣帶狀線和空氣同軸線形式。
[0004]然而現(xiàn)在通信技術(shù)日新月異，軍事科技迅猛發(fā)展，再加上當(dāng)今通信行業(yè)之間激勵競爭，傳統(tǒng)意義上的Wilkinson功分器由于僅能工作于單一頻段或者奇次諧波，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。
[0005]傳統(tǒng)的威爾金森功分器的狹窄帶寬限制了其在寬帶系統(tǒng)中的應(yīng)用。為了進(jìn)一步加寬工作帶寬，可以用多節(jié)的寬頻功率分配器，即增加λ g/4線段和相應(yīng)的隔離電阻的數(shù)目。但是這樣設(shè)計的后果就是導(dǎo)致電路的尺寸過于龐大，為以后器件的集成帶來不便，不利于后期的加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種超寬帶功分器，該功分器尺寸小、帶寬為1.7GHz到3.5GHz，工作頻率內(nèi)隔離度大于15dB，輸出信號功率等分相位相同。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]—種超寬帶功分器，包括:上層微帶結(jié)構(gòu)、隔離元件、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板；所述上層微帶結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述中間介質(zhì)基板的上表面；低層金屬地板設(shè)置在中間介質(zhì)的下表面；
[0009]所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括輸入傳輸線、T型分支、短路枝節(jié)線和三個輸入/輸出端口 ；所述輸入傳輸線的中間部分設(shè)置為寬度較大的低阻抗線，用以實現(xiàn)雙模功分器，增加帶寬；所述短路枝節(jié)線設(shè)置在輸入傳輸線與T型分支的連接處，用以產(chǎn)生傳輸零點，實現(xiàn)對帶寬的控制；所述輸出端口間設(shè)置有隔離元件，用以實現(xiàn)輸出端口間的隔離。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點:
[0011]利用輸入部分設(shè)置寬度較大的低阻抗線，實現(xiàn)雙模功分器，增加了帶寬，減小了電路尺寸；
[0012]輸出端口間連接的隔離元件包括電容和電阻，增加了隔離度。
【附圖說明】
[0013]圖1是超寬帶功分器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是超寬帶功分器的尺寸標(biāo)注圖；
[0015]圖3是S23參數(shù)，S ^參數(shù)，S 31參數(shù)和S 21參數(shù)的實驗結(jié)果圖；
[0016]圖4是S31參數(shù)和S 21參數(shù)相位差和幅度差的實驗結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0018]如圖1所示，為超寬帶功分器結(jié)構(gòu)，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、隔離元件、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板，上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間介質(zhì)基板的上表面，中間介質(zhì)基板下表面為底層金屬地板，所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括輸入傳輸線、T型分支、短路枝節(jié)線和三個輸入/輸出端口 ；輸入傳輸線的中間部分設(shè)置為寬度較大的低阻抗線，用來實現(xiàn)雙模功分器，增加帶寬；短路枝節(jié)線設(shè)置在輸入傳輸線與T型分支的連接處，用來產(chǎn)生傳輸零點，實現(xiàn)對帶寬的控制；在輸出端口間設(shè)置隔離元件實現(xiàn)輸出端口的隔離。
[0019]上述輸入傳輸線與T型分支的主傳輸線相連，其中兩個輸出端口位于T型分支的兩條分支線上，并上下對稱；所述輸入傳輸線由第一微帶線1、第二微帶線2、第三微帶線3、第四微帶線4、第五微帶線5順次連接而成；所述短路枝節(jié)線由第六微帶線6、第七微帶線7、第八微帶線8和第九微帶線9順次連接而成，其中第九微帶線的一端通過金屬化過孔18接地；所述T型分支由它的主傳輸線和兩條對稱的分支線組成，包括第十一微帶線11、第十二微帶線12、第十三微帶線13、第十四微帶線14、第十五微帶線15、第十六微帶線16和第十七微帶線17 ;第十六微帶線16的一端與第一輸出端口 0/P1相連接，第十七微帶線17的一端與第二輸出端口 0/P2相連接。
[0020]上述隔離元件連接在第十二微帶線12和第十三微帶線13之間，隔離元件包括兩個電阻阻值相同的電阻19和一個電容20，所述電阻分別置于電容的兩端。所述短路枝節(jié)線的長度為由該短路枝節(jié)線產(chǎn)生的傳輸零點的頻率所對應(yīng)的波導(dǎo)波長的一半。
[0021]如圖2所示，為本實施例提供的具有寬帶等分功器設(shè)計(但并不僅限于該尺寸)，具體電路尺寸選擇如下 ％= ff 3= ff 5= W 8= W ιο= 1.86mm，W 2= 1.8mm，W4= 3.4mm, ff 6 =2mm,ff7= 0.6mm,ff 9= 1.6mm,T,t= 8.lmm，L2= 4.5mm,L3 = 0.1mm,L4= 9.78mm,L5= 0.6mm,L6= 1mm, L 7= 2.4mm, L 8= 10mm, L 9= 2.1mm, L 10= 6.2mm, L n= 2mm, L 12= 9.64mm, L 13 =4.46mm, L14= 3.4mm, r 0.15mm。本設(shè)計中隔離元件的加載電容值C為1.3pF，電阻值R !=R2為30 Ω，所用的介質(zhì)基板為Rogers 4003。電路整體尺寸為32.5mmX 14.6mm。
[0022]如圖3所示為S23參數(shù)，參數(shù)，S31參數(shù)和S21參數(shù)的實驗結(jié)果圖，可知，帶寬為1.7GHz到3.5GHz且隔離度大于15dB。在通帶內(nèi)兩端口輸出信號等分。
[0023]如圖4所示，為S31參數(shù)和S21參數(shù)相位差的實驗結(jié)果圖，可知，兩輸出信號同相。
[0024]上述實施例提供的超寬帶功分器，具有寬帶、隔離度高、體積小的優(yōu)異性能，適合應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)的射頻前端中。
[0025]雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種超寬帶功分器，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、隔離元件、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板；所述上層微帶結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述中間介質(zhì)基板的上表面；低層金屬地板設(shè)置在中間介質(zhì)的下表面；其特征在于: 所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括輸入傳輸線、T型分支、短路枝節(jié)線和三個輸入/輸出端口 ；所述輸入傳輸線的中間部分設(shè)置為寬度較大的低阻抗線，用以實現(xiàn)雙模功分器，增加帶寬；所述短路枝節(jié)線設(shè)置在輸入傳輸線與T型分支的連接處，用以產(chǎn)生傳輸零點，實現(xiàn)對帶寬的控制；所述輸出端口間設(shè)置有隔離元件，用以實現(xiàn)輸出端口間的隔離。2.如權(quán)利要求1所述的超寬帶功分器，其特征在于，所述輸入傳輸線與T型分支的主傳輸線相連，其中兩個輸出端口位于T型分支的兩條分支線上，并上下對稱。3.如權(quán)利要求1所述的超寬帶功分器，其特征在于， 所述所述輸入傳輸線由第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線和第五微帶線順次連接而成； 所述短路枝節(jié)線由第六微帶線、第七微帶線、第八微帶線和第九微帶線順次連接而成，其中第九微帶線的一端通過金屬化過孔接地； 所述T型分支由主傳輸線和兩條對稱的分支線組成，包括第十一微帶線、第十二微帶線、第十三微帶線、第十四微帶線、第十五微帶線、第十六微帶線和第十七微帶線；所述第十六微帶線的一端與第一輸出端口相連接，第十七微帶線的一端與第二輸出端口相連接。4.如權(quán)利要求1所述的超寬帶功分器，其特征在于，所述隔離元件連接在第十二微帶線和第十三微帶線之間；隔離元件包括一個電容和兩個電阻阻值相同的電阻，兩個電阻分別設(shè)置于電容的兩端。5.如權(quán)利要求1所述的超寬帶功分器，其特征在于，所述短路枝節(jié)線的長度為由該短路枝節(jié)線產(chǎn)生的傳輸零點的頻率所對應(yīng)的波導(dǎo)波長的一半。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超寬帶功分器，該功分器包括上層微帶結(jié)構(gòu)、隔離元件、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板；上層微帶結(jié)構(gòu)由輸入部分的傳輸線，T型分支，三個輸入/輸出(I/O)端口組成；所述功分器通過增加一個傳輸模式，使帶寬變寬，得到通帶范圍為1.7GHz到3.5GHz；在兩輸出端口加電阻和電容使隔離度大于15dB；通過使用短路枝節(jié)線，額外產(chǎn)生一個傳輸零點；對稱結(jié)構(gòu)使得功分器輸出等分同相。
【IPC分類】H01P5/16
【公開號】CN105244590
【申請?zhí)枴緾N201510698936
【發(fā)明人】趙小蘭, 章秀銀, 徐金旭, 唐敏
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月22日