專利名稱：一種雙頻功分器及其設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙頻功分器及其設(shè)計(jì)方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在微波通信、雷達(dá)系統(tǒng)中，功分器被廣泛使用。同相功分器有許多種，Wilkinson型和Gysel型功分器就是其中常見的兩種結(jié)構(gòu)。Wilkinson型功分器具有許多優(yōu)點(diǎn)，然而在高功率應(yīng)用中，Wilkinson型功分器由于隔離電阻跨接結(jié)構(gòu)導(dǎo)致對輸出端的同相要求非常嚴(yán)格，輸出端ロ的相位失配或功率失配造成的功率流失將損耗在隔離電阻上，然而在跨接結(jié)構(gòu)的隔離電阻上不易加裝散熱裝置，熱量直接產(chǎn)生在模塊內(nèi)部，將嚴(yán)重影響模塊電學(xué)特性；而Gysel型功分器克服了 Wilkinson型功分器的缺點(diǎn)，其隔離電阻可接出模塊并接地，便于散熱。加裝合適散熱系統(tǒng)，Gysel型功分器可承受L波段上至IOkW和S波段上至5kW的連續(xù)波(CW)功率。傳統(tǒng)的Gysel型功分器結(jié)構(gòu)如

圖1，圖I中Ztl為端ロ特性阻抗，Z1為分支線特性阻
杭，R = 2 為隔離電阻。分支線特性阻抗為
權(quán)利要求
1.一種雙頻功分器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述雙頻功分器包括負(fù)載阻值為Zpl的第一端口，負(fù)載阻值為Zp2的第二端口，負(fù)載阻值為Zp3的第三端口，特性阻抗為Z1的第一分支傳輸線，特性阻抗為Z2的第二分支傳輸線，特性阻抗為Z3的第三分支傳輸線，特性阻抗為Z4的第四分支傳輸線，特性阻抗為Z5的第五分支傳輸線，特性阻抗為Z6的第六分支傳輸線，特性阻抗為Z7的短路枝節(jié)，特性阻抗為Z8的開路枝節(jié)，阻值為R1的第一隔離電阻和阻值為R2的第二隔離電阻，其中，各分支傳輸線具有相同的相移值分別為Θ，所述設(shè)計(jì)方法包括以下步驟步驟a :確定所述第一端口、第二端口和第三端口所接負(fù)載的電阻值，功分器的任意兩個(gè)工作頻率fi、f2，并計(jì)算任意兩個(gè)工作頻率的頻率比以及第二端口和第三端口的功率分配因子；步驟b:根據(jù)任意兩個(gè)工作頻率的頻率比計(jì)算出傳輸線分別在兩個(gè)工作頻率f\、f2上的相移值，其中，在所述工作頻率上的相移值為Θ i，在所述工作頻率f2上的相移值為Θ 2 ；步驟c :根據(jù)第一端口、第二端口和第三端口所接負(fù)載的電阻值，任意兩個(gè)工作頻率的頻率比，第二端口和第三端口的功率分配因子，以及傳輸線分別在兩個(gè)工作頻率f\、f2上的相移值，計(jì)算出各個(gè)分支傳輸線特性阻抗值、短路枝節(jié)特性阻抗值、開路枝節(jié)特性阻抗值、第一隔離電阻值和第二隔離電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙頻功分器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟a中第二端口和第三端口的功率分配因子為
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙頻功分器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟b中工作頻率f!上的相移值Θ I和工作頻率f2上的相移值Θ 2分別為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙頻功分器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟C包括步驟Cl :將功分器的所有阻抗值對第一端口負(fù)載阻抗Zpl做歸一化處理，所述第二端口負(fù)載歸一化阻值為Zp2，所述第三端口負(fù)載歸一化阻值為Zp3 ;步驟c2 :給定任意第一分支傳輸線歸一化特性阻抗值Z1,計(jì)算出第二分支傳輸線歸一化特性阻抗Z2,第四分支傳輸線歸一化特性阻抗Z4,短路枝節(jié)歸一化特性阻抗Z7，第五分支傳輸線歸一化特性阻抗Z5,開路枝節(jié)歸一化特性阻抗Z8,第三分支傳輸線歸一化特性阻抗Z3，第六分支傳輸線歸一化特性阻抗Z6，其值分別為
5.一種雙頻功分器，其特征在于，所述雙頻功分器由權(quán)利要求I至4任一所述的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)而成，其包括負(fù)載阻值為Zpl的第一端口，負(fù)載阻值為Zp2的第二端口，負(fù)載阻值為Zp3的第三端口，特性阻抗為Z1的第一分支傳輸線，特性阻抗為Z2的第二分支傳輸線，特性阻抗為Z3的第三分支傳輸線，特性阻抗為Z4的第四分支傳輸線，特性阻抗為Z5的第五分支傳輸線，特性阻抗為Z6的第六分支傳輸線，特性阻抗為Z7的短路枝節(jié)，特性阻抗為Z8的開路枝節(jié)，阻值為R1的第一隔離電阻和阻值為R2的第二隔離電阻；所述第一分支傳輸線、第二分支傳輸線、第三分支傳輸線、第六分支傳輸線、第五分支傳輸線和第四分支傳輸線依次首尾相連呈一閉合的傳輸線路；所述第一端口的輸入端連接于第一分支傳輸線和第四分支傳輸線的連接處；所述第二端口的輸入端連接于第一分支傳輸線和第二分支傳輸線的連接處；所述第三端口的輸入端連接于第四分支傳輸線和第五分支傳輸線的連接處；所述短路枝節(jié)一端連接于第一分支傳輸線和第四分支傳輸線的連接處，另一端短路接地；所述開路枝節(jié)一端連接于第三分支傳輸線和第六分支傳輸線的連接處，另一端開路；所述第一隔離電阻一端連接于第二分支傳輸線和第三分支傳輸線的連接處，另一端短路接地；所述第二隔離電阻一端連接于第五分支傳輸線和第六分支傳輸線的連接處，另一端短路接地。全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙頻功分器及其設(shè)計(jì)方法。所述雙頻功分器包括三個(gè)端口、六個(gè)分支傳輸線、一個(gè)短路枝節(jié)、一個(gè)開路枝節(jié)和兩個(gè)接地隔離電阻。本發(fā)明雙頻功分器能夠?qū)崿F(xiàn)任意雙頻、任意功率分配比、任意電阻性負(fù)載的功率分配與合成，克服傳統(tǒng)Gysel型功分器只能奇次倍頻工作、等功率分配、等端口負(fù)載的缺陷，滿足雙頻工作的同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單緊湊；設(shè)計(jì)簡單，傳輸線特性阻抗和隔離電阻阻值動(dòng)態(tài)可調(diào)范圍大，既能方便取用標(biāo)準(zhǔn)電阻值又能兼顧微帶線工藝對傳輸線特性阻抗的要求；在獲得雙頻特性的同時(shí)保留了Gysel型傳統(tǒng)功分器適合高功率應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合微波雙頻及高功率分配合成應(yīng)用。
文檔編號H01P11/00GK102637938SQ20111003855
公開日2012年8月15日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者孫征宇, 張立軍, 閻躍鵬 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所