專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型結(jié)構(gòu)的功分器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波傳輸器件，更為具體地說(shuō)，是涉及一種微波傳輸功率分配器。
背景技術(shù)：
功率分配器(簡(jiǎn)稱(chēng)功分器)是將輸入功率分成相等或不相等的幾路功率輸出的一 種多端口微波器件。在微波毫米波等高頻系統(tǒng)中，都需要將發(fā)射或接受功率按一定的 比例分配到各單元，因此微波毫米波功分器在微波毫米波組件與系統(tǒng)中得到了大量的 應(yīng)用，而且也是一個(gè)關(guān)鍵的部件。功分器有多種實(shí)現(xiàn)形式，如各種3dB電橋耦合器、 分支線電橋耦合器、環(huán)形電橋耦合器、威爾金森功分器等多種結(jié)構(gòu)的功率分配器。功 分器的功能構(gòu)件是約束或引導(dǎo)電磁波能量定向傳輸?shù)膫鬏斁€，即導(dǎo)行系統(tǒng)，導(dǎo)行波即 指能量的全部或絕大部分受傳輸線導(dǎo)體或介質(zhì)的邊界約束、在傳輸線有限截面內(nèi)沿確 定方向(一般為軸向)傳輸?shù)碾姶挪?，?dǎo)行波的模式，又稱(chēng)為傳輸模、正規(guī)模，是指 能夠沿傳輸線統(tǒng)獨(dú)立存在的場(chǎng)型，傳輸線中導(dǎo)模兩相領(lǐng)同相位面之間的距離稱(chēng)為該導(dǎo) 模的波導(dǎo)波長(zhǎng)A，是一與傳輸線結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的參數(shù)。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)威爾金森功分器的傳輸線結(jié)構(gòu)，傳輸線的第一傳輸線段W接在合 路端口，其特征阻抗為Z。，第二傳輸線段Yl和Y2接在分路端口，其特征阻抗都為
Z。，傳輸線段Xl和X2的長(zhǎng)度為;ig/4，其特征阻抗為V^Z。， 一隔離電阻R接在傳輸
線段X1、 Y1的交點(diǎn)和X2、 Y2的交點(diǎn)之間，阻值為2Z。，理想情況下，要求隔離電阻 的尺寸極小，即電長(zhǎng)度(電長(zhǎng)度指以波導(dǎo)波長(zhǎng)為單位計(jì)算的傳輸線長(zhǎng)度)可忽略，并 且是射頻純電阻，沒(méi)有任何分布參數(shù)。但實(shí)際的威爾金森功分器傳輸線并非如此理想。 其不足的地方是(1)威爾金森功分器應(yīng)用于大功率情況時(shí)，要求隔離電阻的耗散功 率大，因此電阻的體積也較大。這種大功率射頻電阻的價(jià)格較高，且需要手工安裝在 屏蔽結(jié)構(gòu)件上，因此生產(chǎn)工藝復(fù)雜，且手工生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量難于控制；(2)威爾金森 功分器應(yīng)用于較高頻段時(shí)，波長(zhǎng)就會(huì)與隔離電阻的尺寸相比擬，則不能忽略隔離電阻 處存在的分布參數(shù)，而分布參數(shù)在功分器仿真設(shè)計(jì)時(shí)很難預(yù)測(cè)，且對(duì)最終測(cè)試結(jié)果有 很大影響。雖然現(xiàn)有技術(shù)中可以用薄膜電阻代替貼片電阻，在薄膜電阻處存在的分布參數(shù)較小，但存在薄膜電阻阻值計(jì)算偏差的問(wèn)題且其制造成本較高。為了克服這一缺 陷，已有人對(duì)現(xiàn)有威爾金森功率功分器改進(jìn)，改進(jìn)后的威爾金森功分器(申請(qǐng)?zhí)?200410052275.6)雖然避免了使用隔離電阻，但是由于自身結(jié)構(gòu)的限制，其只有在某 頻率點(diǎn)及該頻率奇數(shù)倍頻率處工作特性才好。
圖2是另一種功分器傳輸線的結(jié)構(gòu)示意圖，傳輸線的功分是采用3dB耦合器來(lái)實(shí) 現(xiàn)的，是一種一分二結(jié)構(gòu)的功分器傳輸線。信號(hào)從輸入端進(jìn)入耦合器，當(dāng)隔離端接有 一個(gè)匹配電阻的情況下，信號(hào)分別從直通端和耦合端輸出。圖3是一種分支線電橋功 分器傳輸線，其為圖2所示功分器傳輸線的一種具體形式。其由兩根平行傳輸線(一 根由傳輸線段S1、 Tl、 Ul組成，另一個(gè)由S2、 T2、 U2組成)組成，通過(guò)分支線V1、 V2實(shí)現(xiàn)耦合。
其中，傳輸線段S1、 S2、 U1和U2分別與輸入端、隔離端、直通端和耦合端相連， 它們各自的特性阻抗都為Z。； Tl、 T2長(zhǎng)度都為^/4，特性阻抗都為Z。/V5; VI接 在Sl、 Tl的交點(diǎn)和S2、 T2的交點(diǎn)之間，V2接在Ul、 Tl的交點(diǎn)和U2、 T2的交點(diǎn)之
間，VI、 V2長(zhǎng)度都為;ig/4,特性阻抗都為z。。波長(zhǎng)為;ig的信號(hào)從輸入端輸入時(shí)，
經(jīng)S1—Tl—U1—直通端，經(jīng)S1—Tl—V2—U2—耦合端，也可以經(jīng)S1—VI—T2—U2— 耦合端，從而輸入信號(hào)從耦合端輸出比從直通端輸出多傳輸了路徑V2(或T2),即多傳 輸了 Ag /4長(zhǎng)的距離，因此從直通端輸出的信號(hào)與從耦合端輸出的信號(hào)間有90度相位
差。信號(hào)經(jīng)Sl—Tl—V2—T2—S2—隔離端和經(jīng)Sl—VI—S2—隔離端所經(jīng)路徑相差 V2+T2，即^/2，因此在隔離端出無(wú)輸出，達(dá)到輸入信號(hào)在此端口的隔離。由該結(jié)構(gòu)
的對(duì)稱(chēng)性知，該直通端和耦合端對(duì)于波導(dǎo)波長(zhǎng)為義g的信號(hào)也有較好的隔離，因此，
將分支線電橋作為功分器時(shí)，雖然其輸入輸出有較好駐波性能，且輸出有較好的隔離， 但是其有以下缺點(diǎn)(l)所設(shè)計(jì)的一分二功分器實(shí)際只需三個(gè)端口，而其有四個(gè)端口，
且隔離端要求匹配隔離電阻，如果隔離端不接隔離電阻(或者是與隔離電阻等效的導(dǎo) 行系統(tǒng))，則其他各端口不能實(shí)現(xiàn)良好的駐波性能；用波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn) 隔離端具有良好的匹配性，常在隔離端處設(shè)置吸波材料，這樣必然增加分支線電橋的 插入損耗；(2)從直通端輸出的信號(hào)與從耦合端輸出的信號(hào)間有約90度相位差，要 實(shí)現(xiàn)輸出同相位，必須在直通端加一個(gè)相應(yīng)的移相器；(3)在理想情況下，輸入端和 隔離端才完全隔離，即在隔離端沒(méi)有輸出，因此對(duì)于實(shí)際的分支線電橋，其隔離端增加了其插入損耗。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)功分器傳輸線存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種新型結(jié)構(gòu)的 功分器，以克服威爾金森功分器由隔離電阻造成的寄生影響，以及分支線電橋功分器 由直通端輸出的信號(hào)與耦合端輸出的信號(hào)間相位不一致的問(wèn)題。
本發(fā)明的總體思路在Y接頭或T接頭的輸出主支路上設(shè)置分支線，使得各分支 線間及各分支線與一分二接頭間形成閉合環(huán)路，通過(guò)調(diào)整各分支線的長(zhǎng)度，各分支線 在輸出主線上的位置，各分支線的阻抗大小以及相應(yīng)輸出主支路段的阻抗大小來(lái)實(shí)現(xiàn) 功分器有較好的輸出隔離和良好的輸入輸出匹配。
本發(fā)明公開(kāi)的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其傳輸線包括一分二接頭，接頭的合路端口連 接輸入支路，接頭的兩分路端口分別連接兩輸出主支路，兩輸出主支路之間設(shè)計(jì)有不 少于2條的連通兩輸出主支路的分支線，支線按從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)Bll加從節(jié)點(diǎn)A至節(jié) 點(diǎn)B12的路徑與從節(jié)點(diǎn)B11至節(jié)點(diǎn)B12的路徑差為U j/2)*(2p+l)+ (入j/2)承C設(shè) 計(jì)，其他節(jié)點(diǎn)的支線按從節(jié)點(diǎn)Bkl至節(jié)點(diǎn)B(k-l)l加節(jié)點(diǎn)B(k-l)l至節(jié)點(diǎn)B(k-1)2 再加節(jié)點(diǎn)B(k-1)2至節(jié)點(diǎn)Bk2的路徑與從節(jié)點(diǎn)Bkl至節(jié)點(diǎn)Bk2的路徑之差為(入 i/2)*(2m+l)+ Ui/2^S設(shè)計(jì)，其中，A j為工作帶寬內(nèi)的頻率點(diǎn)fj對(duì)應(yīng)的波導(dǎo) 波長(zhǎng)，p為小于30的自然數(shù)，-KC<1; Xi為工作帶寬內(nèi)的頻率點(diǎn)fi對(duì)應(yīng)的波導(dǎo) 波長(zhǎng)，m為小于30的自然數(shù)，k為大于等于l且小于等于分支線的條數(shù)，-1〈S〈1。
為了取得更好的效果，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上本發(fā)明還進(jìn)一步采取了以下技術(shù) 措施。
連通兩輸出主支路的分支線一般設(shè)計(jì)為2 10條。分支線的條數(shù)越多，功分器的
的輸出隔離和輸入輸出匹配效果更好，但制作調(diào)試也更為麻煩，因此分支線條數(shù)優(yōu)先
考慮采用2 10條。
從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)Bll的路徑長(zhǎng)度等于從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)B12的路徑長(zhǎng)度。 兩輸出主支路為對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，也可為不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)。兩輸出主支路為對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)時(shí)，功
分器即為等分功分器，兩輸出主支路為不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)時(shí)，功分器即為不等分功分器。各
有自己適用范圍。
兩輸出主支路間的分支線長(zhǎng)度小于功分器中心頻率對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)。 所述傳輸線可以是微帶傳輸線、波導(dǎo)傳輸線或帶狀傳輸線。功分器傳輸線的整體結(jié)構(gòu)，從輸入端至兩輸出支路平行直端可設(shè)計(jì)為由矩形段、 梯形段和矩形段構(gòu)成，支線設(shè)計(jì)在與輸出端連接的矩形段內(nèi)，也可設(shè)計(jì)為由矩形段、 階梯梯形段和矩形段構(gòu)成，支線設(shè)計(jì)在與輸出端連接的矩形段內(nèi)。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)過(guò)程以圖6所示的本發(fā)明功分器傳輸線結(jié)構(gòu)示意圖加以說(shuō)明。傳輸 線也稱(chēng)為導(dǎo)行系統(tǒng)，圖中所示實(shí)線即為導(dǎo)行系統(tǒng)，即信號(hào)傳輸?shù)穆窂?。?dǎo)行系統(tǒng)是指 用以約束或引導(dǎo)電磁波能量定向傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，其具體形式包括TEM或準(zhǔn)TEM傳輸線及 波導(dǎo)，其中TEM或準(zhǔn)TEM傳輸線包括微帶線、帶狀線和同軸線。圖中的各段實(shí)線分別 表示各段傳輸線，各段傳輸線的交界面分別由實(shí)線的交點(diǎn)示意，各交點(diǎn)用圖中的字母 表示。功分器傳輸線的總體結(jié)構(gòu)包括一分二接頭， 一輸入支路和兩輸出主支路，輸出
主支路一為A— Bll—B21—B31—......—B(k-1)1—Bkl......—B(n-1) 1—Bnl—2，輸
出主支路二為A—B12—B22—B32—......—B(k-1)2—Bk2......—B(n-1)2—Bn2—3，
以及設(shè)置在輸出主支路一和輸出主支路二之間的n條分支線(BklBk2)，其中，k為 大于等于1小于等于分支線條數(shù)n。輸出主支路一上各分段
AB11，B11B21'B2腿'......，B(k-l)懇，......'B(n-1)1Bnl對(duì)應(yīng)的歸一化特性阻抗
分別為H11，H21，H31，……，H(k-l)l，Hkl,……，H(n-1) 1,Hnl，各分段對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度分
別表示為AB11,B11B21,B21B31， ......，B(n-l)lBnl，......,B(n-1)1Bnl;輸出主支路二
上各分段AB12' B12B22, B22B32,……,B(k-l)2Bk2，……,B(n-1)2Bn2對(duì)應(yīng)的歸一化 特性阻抗分別為H12,H22'H32'……，H(k-l)2， Hk2，……，H(n-1)2， Hn2,各分段對(duì)應(yīng)
的長(zhǎng)度分別表示為AB12, B12B22, B22B32,……，B(k-1) 2Bk2，......， B (n-1) 2Bn2;分支
線B11B12, B21B22， B31B3......B(k-l) 1B(k-1)2， BklBk2，......B(n-l) lB(n-l)2， BnlBn2
對(duì)應(yīng)的歸一化特性阻抗分別為Gl， G2， G3,……，G(k-1) ， Gk,……，G(n-l), Gn,對(duì)應(yīng)的
長(zhǎng)度分別表示為B11B12,B21B22,B31B32, ......B(k-1)錄-1)2'BklBk2,......
B(n-1)1B(n-1)2, BnlBn2。
在圖中，1表示所述功分器傳輸線的輸入端，2、 3分別表示所述功分器傳輸線 的輸出端一和輸出端二，信號(hào)由輸入端1輸入后經(jīng)過(guò)一分二接頭4分為兩路信號(hào)，經(jīng) 過(guò)兩輸出主支路輸出。
兩個(gè)輸出端間的隔離實(shí)現(xiàn)如下適當(dāng)設(shè)置分支線B(k-1) 1B(k-1)2, BklBk2和輸出 主支路上分段B(k-l)lBkl， B(k-l)2Bk2的長(zhǎng)度和阻抗,當(dāng)某頻率為fi的信號(hào)(令fi 對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)為Ai)由輸出端2輸入時(shí)，有多條路徑到達(dá)輸出端3，當(dāng)部分或者全 部路徑間的長(zhǎng)度差為入i/2或者入i/2的奇數(shù)倍時(shí)，頻率為fi的信號(hào)將在輸出端口 2和輸出端口 3間產(chǎn)生隔離。比如①信號(hào)分別經(jīng)路徑Bkl—B(k-1)1—B(k-1)2—Bk2 及路徑Bkl—Bk2到達(dá)節(jié)點(diǎn)Bk2時(shí)，當(dāng)BklB(k-1)1+ B(k-1)1 B(k-1)2+ B(k-1)2 Bk2-BklBk2=X i/2或者A i/2的奇數(shù)倍時(shí)，頻率為fi的信號(hào)經(jīng)過(guò)上述路徑后在節(jié)點(diǎn)Bk2 處相互抵消；②信號(hào)分別經(jīng)路徑Bkl—B(k-1)1—B(k-2)1 —……一B(m+1)1—Bml —
Bm2—B(m+1)2—......—B(k-2) 2—B(k-1) 2—Bk2及路徑Bkl—Bk2到達(dá)節(jié)點(diǎn)Bk2時(shí)，當(dāng)
BklB(k-1)1+ B(k-1)1B(k-2)1+ ...... +B(m+1) lBml+BmlBni2+Bm2B(m+l) 2+ ...... +
B(k-2)2B(k-l)2十B(k-l)2Bk2- BklBk2" i/2或者入i/2的奇數(shù)倍時(shí)(其中，m為小 于k-l的正整數(shù))，頻率為fi的信號(hào)經(jīng)過(guò)上述路徑后在節(jié)點(diǎn)Bk2處相互抵消；③信號(hào)
分別經(jīng)路徑Bkl —B(k-1) 1 — B(k-2) 1 —......—B21 — Bll — A —B12 —B22 —......—
B(k-1)2 — Bk2及路徑Bkl — Bk2到達(dá)節(jié)點(diǎn)Bk2 時(shí)，當(dāng)BklB(k-1)1+
B(k-l)lB(k—2)1+ ...... +B21B11+B11A+AB12+B12B22+ ...... +
B (k-2) 2B (k-l) 2+B (k-1) 2Bk2- BklBk2=入i/2或者入i/2的奇數(shù)倍時(shí)(其中，m為小于 k-l的正整數(shù))，頻率為fi的信號(hào)經(jīng)過(guò)上述路徑后在節(jié)點(diǎn)Bk2處相互抵消；即頻率為 fi的信號(hào)在輸出端口 2與輸出端口 3間產(chǎn)生了隔離。調(diào)整各分支線[BklBk2]在輸出 主支路上的位置，各分支線[BklBk2]的阻抗[Gk]大小以及相應(yīng)輸出主支路段 [B(k-1)1Bkl， B(k-1)2Bk2]的阻抗[Hkl， Hk2]大小可使多個(gè)頻率點(diǎn)在兩個(gè)輸出口間 隔離，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)該功分器輸入輸出的良好匹配。
具體設(shè)計(jì)思路(1)參照將要設(shè)計(jì)的功分器的工作帶寬，設(shè)計(jì)一個(gè)工作帶寬與之 相應(yīng)的一分二接頭(圖4，圖5所示)，對(duì)于該接頭的輸出回波損耗S22,S33及輸出
隔離度S32不做要求；(2)將一分二接頭的兩個(gè)輸出主支路的間距設(shè)置為^/4(^為
功分器中心頻率f0對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng))，并在該兩個(gè)輸出主支路上設(shè)置分支線，分支線 的條數(shù)n根據(jù)所設(shè)計(jì)的工作帶寬而定，分支線設(shè)置的越多，則相應(yīng)的帶寬越寬或者帶 寬不增寬，但其輸入輸出匹配及輸出口間隔離特性更好。各分支線如圖6所示，分別 記為 B11B12,B21B22,B31B32， ...... B(k-1) 1B(k-1)2'BklBk2，......
B(n-1)1B(n-1)2，BnlBn2，設(shè)置各分支線長(zhǎng)度初值為^/4; (3)在工作帶寬內(nèi)取n個(gè) 頻率點(diǎn)(其包括通帶邊沿對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn))，分別標(biāo)記為f 1， f2， f3,……，fk，……,fn， 各頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)為A， ^， A，……，A,……，A 。設(shè)置AB11等于4*3/8 或者等于;i^3/8加上A的整數(shù)倍，取B(k-l)2Bk2=B(k-1)1Bkl,并將其值設(shè)置為4/4 的奇數(shù)倍。為了設(shè)計(jì)的功分器尺寸較小，選取ABll-^+3/8，B(k-l)2Bk2=B(k-l)lBkl=at/4; (4)按照分支線電橋中分支線的阻抗選取經(jīng)驗(yàn)方法設(shè)
置該功分器的分支線阻抗[Gk]及輸出主支路上各段阻抗[Hkl，Hk2]的仿真初值；(5) 按以上方法建立所述功分器的仿真模型，調(diào)整各分支線在輸出主支路上的位置，各分 支線的阻抗大小以及輸出主支路上各段的阻抗大小，從而實(shí)現(xiàn)所述功分器較好的輸出 隔離和良好的輸入輸出匹配。最終模型中，AB11+AB12-B11B12=U j/2)*(2p+l)+ (入 」/2)*4,其中，入j為工作帶寬內(nèi)的某頻率點(diǎn)fj對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)，p為小于30的自 然數(shù)，-1〈 C 〈1 ; BklB(k-1)1+ B(k-1)1 B(k-1)2+ B(k-1)2 Bk2- BklBk2=(入 i/2)*(2m+l)+("/2)*5,其中，入i為工作帶寬內(nèi)的某頻率點(diǎn)fi對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)， m為小于30的自然數(shù)，-1〈5<1。
本發(fā)明提供的功分器，由于其傳輸線的獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即結(jié)構(gòu)上設(shè)有一個(gè)輸入， 兩個(gè)輸出，兩輸出主支路之間設(shè)計(jì)有連通兩輸主支路的分支線，且兩輸出主支路之間 不使用隔離電阻。本發(fā)明的特別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得本發(fā)明的功分器在工作帶寬內(nèi)，其輸 入輸出得到了很好的匹配，兩個(gè)輸出端間有很好的隔離，輸入輸出駐波性能以及兩個(gè) 輸出端間的隔離性能都得到了很好的提高，達(dá)到提高了功分器仿真設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度和生產(chǎn) 效率。本發(fā)明與威爾金森功分器相比，省去了體積大價(jià)格高的隔離電阻，消除了隔離 電阻造成的寄生影響，降低了功分器體積和成本。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中的分支線電橋 功分器相比，結(jié)構(gòu)上少了一個(gè)隔離端，由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，其兩輸出端間的相位一致 性好，克服了分支線電橋功分器兩輸出端間由于各端口不能實(shí)現(xiàn)良好的駐波性能，為 了實(shí)現(xiàn)隔離端具有良好的匹配性，需在隔離端處設(shè)置匹配電路或者與之相應(yīng)的吸波材 料，由此增加的分支線電橋的插入損耗，和由于其直通端和耦合端輸出信號(hào)有約90 度相位差，為了實(shí)現(xiàn)輸出同相位須在直通端加一個(gè)相應(yīng)的移相器等問(wèn)題。
本發(fā)明由于避免了使用隔離電阻,提高了仿真設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度和生產(chǎn)效率，因此能有 效的應(yīng)用于MMIC， HMIC等的設(shè)計(jì)中。本發(fā)明既可設(shè)計(jì)成用于實(shí)現(xiàn)等功分的功分器， 也可設(shè)計(jì)成用于實(shí)現(xiàn)不等功分的功分器。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的二路威爾金森功分器的示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的一種功分器的示意圖。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)的一種分支線電橋功分器的示意圖。
圖4為T(mén)接頭示意圖。圖5為Y接頭示意圖。
圖6為本發(fā)明功分器結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖7-1為本發(fā)明設(shè)計(jì)有兩個(gè)分支線的等分功分器模型示意圖。 圖7-2為與圖7-1對(duì)應(yīng)的功分器的S ， S22, S2l， S32曲線示意圖。 圖8-l為本發(fā)明設(shè)計(jì)有四個(gè)分支線的等分功分器模型示意圖。 圖8-2為與圖8-1對(duì)應(yīng)的功分器的S ， S22， S21， S32曲線示意圖。 圖9-1為本發(fā)明設(shè)計(jì)有六個(gè)分支線的等分功分器模型示意圖。 圖9-2為與圖9-1對(duì)應(yīng)的功分器的S ， S22， S21, S32曲線示意圖。 圖10-1為本發(fā)明設(shè)計(jì)有四個(gè)分支線的不等分功分器模型示意圖。 圖10-2為與圖10-1對(duì)應(yīng)的功分器的S , S22， S33, S21， S31， S32曲線示意圖。 上述附圖中的各圖示標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)對(duì)象是l-輸入支路輸入端；2-—輸出支路的輸 出端；3-另一輸出支路的輸出端；傳4-輸線的一分二接頭；5-輸入支路矩形段；6-輸 入支路梯形段；7-為一輸出支路設(shè)有輸出端口垂直功分器軸線的一支路段；8-為另一 輸出支路設(shè)有輸出端口垂直功分器軸線的一支路段。
具體實(shí)施例
由于本發(fā)明運(yùn)用的基本原理與分支線電橋原理類(lèi)似，因此帶狀線，波導(dǎo)，同軸線 等等也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用于所述功分器的設(shè)計(jì)中。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員 都知道，以下所有具體實(shí)施例中的Y接頭均可換成T接頭，所采用的漸變線均可用多 段四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器代替?？梢栽谛问缴虾图?xì)節(jié)上對(duì)各實(shí)施例結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種各 樣的改變，但其本質(zhì)都是一樣的，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖7-1，圖8-l，圖9-1和圖10-1分別為本發(fā)明四個(gè)實(shí)施例的示意圖。所采用 的傳輸線為微帶線，虛線表示信號(hào)傳輸?shù)穆窂?，各段傳輸線的交界面分別由虛線的交 點(diǎn)示意，各交點(diǎn)用圖中的字母表示。
圖中的功分器結(jié)構(gòu)包括 一分二接頭(圖中，交點(diǎn)A所指的部分)，輸出主支路一 A— Bll—B21—……一7，輸出主支路二 A— B12—B22—……一8，輸出主支路一和 輸出主支路二間的分支線(B11B12，B21B22等等)。其中，第一傳輸線段5，其與合路 端口連接，可稱(chēng)之為合路輸入線，其特性阻抗為Z。(取為50歐姆)；第二傳輸線段7， 8，其分別與兩個(gè)分路端口連接，可稱(chēng)之為分路輸出線，其特性阻抗為Z。(取為50歐 姆)；漸變線6作為阻抗變換器，其一端與合路輸入線11連接，另一端與一分二接頭的輸入端連接。 實(shí)施例l
其結(jié)構(gòu)如附圖7-l所示，為等分功分器，在兩輸出主支路間設(shè)計(jì)有兩個(gè)分支線。 圖7-l為其模型圖，圖中虛線表示信號(hào)在該功分器中的傳輸路徑。圖7-2是該功分器 模型的Su，S22，S2,，S32曲線圖。由曲線圖可知該功分器的中心頻率為35GHz,其532<-25 dB對(duì)應(yīng)的帶寬為2GHz,在該工作帶寬內(nèi)其Sn <-27 dB， S22〈—19dB。
實(shí)施例2
其結(jié)構(gòu)如附圖8-l所示，為等分功分器，在兩輸出主支路間設(shè)計(jì)有四個(gè)分支線。 圖8-1為其模型圖，圖中虛線表示信號(hào)在該功分器中的傳輸路徑。圖8-2是該功分器 模型的Sn，S22，S2,，S32曲線圖。由曲線圖可知該功分器的中心頻率為34.7GHz,其S32 〈-25dB對(duì)應(yīng)的帶寬為4. 6GHz，在該工作帶寬內(nèi)其S 〈-18. 3 dB， S22〈-21. 6dB。
實(shí)施例3
其結(jié)構(gòu)如附圖9-l所示，為等分功分器，在兩輸出主支路間設(shè)計(jì)有6個(gè)分支線。 圖9-l為其模型圖，圖中虛線表示信號(hào)在該功分器中的傳輸路徑。圖9-2是該功分器 模型的Su，S22，S^S32曲線圖。由曲線圖可知該功分器的中心頻率為41GHz，其S32 〈-20dB對(duì)應(yīng)的帶寬為8GHz，在該工作帶寬內(nèi)其S <-18. 8 dB, S22<-17dB。
實(shí)施例4
其結(jié)構(gòu)如附圖10-1所示，為不等分功分器，在兩輸出主支路間設(shè)計(jì)有4個(gè)分支 線。圖10-1為其模型圖，圖中虛線表示信號(hào)在該功分器中的傳輸路徑。圖10-2是該 功分器模型的S ， S22， S21， S32曲線圖。由曲線圖可知該功分器的中心頻率為35GHz,其 S"-25dB對(duì)應(yīng)的帶寬為4GHz，在該工作帶寬內(nèi)其Su 〈-19 dB, S22<-20. 5dB ， S33〈-18. 5dB, Sa約為-2. 5dB， S^約為-4. 5dB。
權(quán)利要求
1、一種新型結(jié)構(gòu)的功分器，其傳輸線包括一分二接頭，接頭的合路端口連接輸入支路，接頭的兩分路端口分別連接兩輸出主支路，其特征在于兩輸出主支路之間設(shè)計(jì)有不少于2條的連通兩輸出主支路的分支線，支線按從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)B11加從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)B12的路徑與從節(jié)點(diǎn)B11至節(jié)點(diǎn)B12的路徑差為(λj/2)*(2p+1)+(λj/2)*ζ設(shè)計(jì)，其他節(jié)點(diǎn)的支線按從節(jié)點(diǎn)Bk1至節(jié)點(diǎn)B(k-1)1加節(jié)點(diǎn)B(k-1)1至節(jié)點(diǎn)B(k-1)2再加節(jié)點(diǎn)B(k-1)2至節(jié)點(diǎn)Bk2的路徑與從節(jié)點(diǎn)Bk1至節(jié)點(diǎn)Bk2的路徑之差為(λi/2)*(2m+1)+(λi/2)*δ設(shè)計(jì)，其中，λj為工作帶寬內(nèi)的頻率點(diǎn)fj對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)，p為小于30的自然數(shù)，-1＜ζ＜1；λi為工作帶寬內(nèi)的頻率點(diǎn)fi對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)，m為小于30的自然數(shù)，k為大于等于1且小于等于分支線的條數(shù)，-1＜δ＜1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)Bll 的路徑長(zhǎng)度等于從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)B12的路徑長(zhǎng)度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于兩輸出主支路之間設(shè)計(jì)有2~10條的連通兩輸出主支路的分支線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于兩輸出主支路為對(duì)稱(chēng) 設(shè)計(jì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于兩輸出主支路間的分 支線長(zhǎng)度小于功分器中心頻率對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于傳輸線為微帶傳輸線。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于傳輸線為波導(dǎo)傳輸線。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于傳輸線為帶狀線。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于傳輸線從輸 入端至兩輸出支路平行直端由矩形段、梯形段和矩形段構(gòu)成，支線設(shè)計(jì)在與輸出端連 接的矩形段內(nèi)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的新型結(jié)構(gòu)的功分器，其特征在于傳輸線從從 輸入端至兩輸出支路平行直端由矩形段、階梯梯形段和矩形段構(gòu)成，支線設(shè)計(jì)在與輸 出端連接的矩形段內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型結(jié)構(gòu)的功分器，其傳輸線包括一分二接頭，接頭的合路端口連接輸入支路，接頭的兩分路端口分別連接兩輸出主支路，兩輸出主支路之間設(shè)計(jì)有不少于2條的連通兩輸出主支路的分支線，支線按從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)B11加從節(jié)點(diǎn)A至節(jié)點(diǎn)B12的路徑與從節(jié)點(diǎn)B11至節(jié)點(diǎn)B12的路徑差為(λj/2)*(2p+1)+(λj/2)*ζ設(shè)計(jì)，其他節(jié)點(diǎn)的支線按從節(jié)點(diǎn)Bk1至節(jié)點(diǎn)B(k-1)1加節(jié)點(diǎn)B(k-1)1至節(jié)點(diǎn)B(k-1)2再加節(jié)點(diǎn)B(k-1)2至節(jié)點(diǎn)Bk2的路徑與從節(jié)點(diǎn)Bk1至節(jié)點(diǎn)Bk2的路徑之差為(λi/2)*(2m+1)+(λi/2)*δ設(shè)計(jì)。本發(fā)明的輸入輸出得到了很好的匹配，兩個(gè)輸出端間有很好的隔離，克服了威爾金森功分器由隔離電阻造成的寄生影響，分支線電橋功分器由直通端輸出的信號(hào)與耦合端輸出的信號(hào)間相位不一致的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01P5/12GK101656343SQ200910164400
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者鵬 吳, 波 延, 勇 張, 琴 張, 徐銳敏, 王志剛 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)