本發(fā)明屬于微波毫米波功率器件技術(shù)領域，具體涉及一種基于威爾金森功分器的小型化移相均衡器。

背景技術(shù)：

大功率器件如行波管通常難以在較寬頻帶內(nèi)保證增益平坦，需要加入額外的均衡網(wǎng)絡實現(xiàn)功率器件終端的平坦輸出。增益均衡器是一種可用于校正幅度畸變的網(wǎng)絡，通常置于行波管與前級固態(tài)驅(qū)動模塊之間，根據(jù)固態(tài)驅(qū)動模塊輸出功率與行波管平坦輸出對應的輸入曲線來確定均衡曲線。目前的均衡器一般采用無源結(jié)構(gòu)，常用的有三種類型：微帶型，波導型和同軸型。均衡器基本原理與陷波器類似，通過在主線上并聯(lián)諧振枝節(jié)并加載電阻或者其他吸收材料吸收諧振能量，達到目標衰減同時保證駐波的目的。調(diào)節(jié)諧振單元的諧振頻率來控制陷波的位置，控制電阻阻值達到調(diào)節(jié)陷波深度的作用，同時，根據(jù)實際目標曲線的要求，單個諧振單元一般難以滿足目標，通過多個諧振單元級聯(lián)并分別控制諧振頻率和吸收量，可以設計出滿足各種均衡曲線的均衡器。

傳統(tǒng)的同軸式和波導式增益均衡器具有承受高功率、調(diào)節(jié)靈活、損耗小等優(yōu)點，早期使用較多，但限于其體積大、調(diào)諧機械結(jié)構(gòu)相對比較復雜、機械穩(wěn)定性較差、難以與平面結(jié)構(gòu)的微波毫米波電路集成等缺點，使用較少。微帶均衡器屬于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)類型，具有電路靈活、體積小、重量輕、易與固態(tài)電路集成的優(yōu)點，不足之處在于隨著頻率升高，損耗加大、色散嚴重、Q值不高，難以在窄帶內(nèi)實現(xiàn)較大均衡量。順應微波毫米波器件寬帶小型化的發(fā)展需求，以微帶形式為代表的平面結(jié)構(gòu)均衡器研究成為重點并取得大量成果。采用高介電常數(shù)的介質(zhì)基板如陶瓷基板、多層電路如LCP技術(shù)等可從工藝上實現(xiàn)器件的小型化。復合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)、基片集成波導諧振器、缺陷地等各種電路形式在小型化方面取得突出成果。研究性能更好、體積更小的均衡器對軍用到民用功率系統(tǒng)都具有重要的意義。

新型均衡器結(jié)構(gòu)的研究一直是研究的重點，傳統(tǒng)的均衡器都是基于諧振結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，利用相位關系實現(xiàn)均衡器是一種有效的創(chuàng)新。根據(jù)微波功率合成時相位一致性對合成效率影響的原理，結(jié)合端口駐波性能良好的威爾金森功分器設計新型的小型化均衡器，為均衡器的研究提供一種新方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種基于威爾金森功分器的小型化移相均衡器，該均衡器具有均衡量大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、端口反射小的優(yōu)點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于威爾金森功分器的小型化移相均衡器，包括由上及下依次疊加的微帶電路層、介質(zhì)層以及金屬地層，所述微帶電路層包括不等分威爾金森功分器、微帶移相線、不等分威爾金森功率合成器以及匹配微帶連接線，所述不等分威爾金森功分器和不等分威爾金森功率合成器通過微帶移相線和匹配微帶連接線連接。

優(yōu)選地，所述不等分威爾金森功分器包括輸入主微帶線、輸入匹配調(diào)節(jié)口、第一隔離電阻以及與輸入主微帶線連接的第一功分支路、第二功分支路，第一隔離電阻位于功分支路后端跨接于兩功分支路上，所述輸入匹配調(diào)節(jié)口位于不等分威爾金森功分器的分路節(jié)點處，所述微帶移相線的輸入端連接于第一功分支路的后端，所述匹配微帶連接線的輸入端連接于第二功分支路的后端。

優(yōu)選地，所述第一功分支路、第二功分支路均采用半環(huán)形結(jié)構(gòu)，且長度均為中心頻率的四分之一波長，所述兩個半環(huán)形結(jié)構(gòu)開口相對對稱設置。

優(yōu)選地，所述不等分威爾金森功率合成器包括輸出主微帶線、輸出匹配調(diào)節(jié)口、第二隔離電阻以及于輸出主微帶線連接的第一合成支路、第二合成支路，所述第二隔離電阻位于合成支路前端跨接于兩合成支路上，所述輸出匹配調(diào)節(jié)口位于不等分威爾金森功率合成器的合成節(jié)點處，所述微帶移相線輸出端連接于第一合成支路的前端，所述匹配微帶連接線的輸出端連接于第二合成支路的前端。

優(yōu)選地，所述第一合成支路、第二合成支路均采用半環(huán)形結(jié)構(gòu)，且長度均為中心頻率的四分之一波長，所述兩個半環(huán)形結(jié)構(gòu)開口相對對稱設置。

優(yōu)選地，所述微帶移相線采用弓形彎曲結(jié)構(gòu)，且長度為中心頻率的四分之三波長。

優(yōu)選地，所述匹配微帶連接線長度為中心頻率的四分之一波長。

優(yōu)選地，所述輸入主微帶線和輸出主微帶線均采用輸入/輸出特性阻抗為50歐姆的微帶線。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用不等分威爾金森功分器將輸入的信號功率按設定的比值分為兩路，兩路信號通過隔離電阻進行隔離。一路信號進入微帶移相線，然后輸入到不等分威爾金森功率合成器的輸入端；另一路信號直接進入匹配微帶連接線，然后輸入到不等分威爾金森功率合成器的另一輸入端。兩路信號在不等分威爾金森功率合成器的輸出端反向合成輸出，功率合成器的隔離電阻在隔離兩路信號的同時起到吸收多余能量的作用。該結(jié)構(gòu)未采用諧振單元的形式，不會因諧振單元級聯(lián)而造成體積較大，均衡量的大小通過功分器的功率分配比調(diào)節(jié)，設計中的電阻不直接控制均衡量，避免了傳統(tǒng)諧振枝節(jié)均衡量因?qū)ξ针娮枳柚得舾卸娮杓庸ふ`差對測試影響明顯的問題。同時，微帶移相線采用折疊彎曲形式可進一步縮小體積，整體結(jié)構(gòu)緊湊?？傮w而言，該均衡器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、均衡量大、結(jié)構(gòu)新穎、駐波性能好的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于威爾金森功分器的小型化移相均衡器的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：1、輸入主微帶線；2、輸入匹配調(diào)節(jié)口；3、第一功分支路；4、微帶移相線；5、第一合成支路；6、輸出主微帶線；7、輸出匹配調(diào)節(jié)口；8、第二合成支路；9、第二隔離電阻；10、匹配微帶連接線；11、第一隔離電阻；12、第二功分支路；20、介質(zhì)層；30、金屬地層；100、微帶電路層；200、介質(zhì)層；300、金屬地層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明：

如圖1所示，本發(fā)明的基于威爾金森功分器的小型化移相均衡器的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖，共三層，包括由上及下依次疊加的微帶電路層100、介質(zhì)層200以及金屬地層300，微帶電路層100包括不等分威爾金森功分器、微帶移相線4、不等分威爾金森功率合成器以及匹配微帶連接線10，不等分威爾金森功分器和不等分威爾金森功率合成器通過微帶移相線4和匹配微帶連接線10連接。

不等分威爾金森功分器包括輸入主微帶線1、輸入匹配調(diào)節(jié)口2、第一隔離電阻11以及與輸入主微帶線1連接的第一功分支路3、第二功分支路12，第一隔離電阻11位于功分支路后端跨接于兩功分支路上，輸入匹配調(diào)節(jié)口2位于不等分威爾金森功分器的分路節(jié)點處，微帶移相線4的輸入端連接于第一功分支路3的后端，匹配微帶連接線10的輸入端連接于第二功分支路12的后端。在本實施例中，第一功分支路3、第二功分支路12均采用半環(huán)形結(jié)構(gòu)，且長度均為中心頻率的四分之一波長，寬度按公分比及匹配條件確定。兩個半環(huán)形結(jié)構(gòu)開口相對對稱設置。

不等分威爾金森功率合成器包括輸出主微帶線6、輸出匹配調(diào)節(jié)口7、第二隔離電阻9以及于輸出主微帶線6連接的第一合成支路5、第二合成支路8，第二隔離電阻9位于合成支路前端跨接于兩合成支路上，輸出匹配調(diào)節(jié)口7位于不等分威爾金森功率合成器的合成節(jié)點處，微帶移相線4輸出端連接于第一合成支路5的前端，匹配微帶連接線10的輸出端連接于第二合成支路8的前端。在本實施例中，第一合成支路5、第二合成支路8均采用半環(huán)形結(jié)構(gòu)，且長度均為中心頻率的四分之一波長，兩個半環(huán)形結(jié)構(gòu)開口相對對稱設置。

在本實施例中，微帶移相線4采用弓形彎曲結(jié)構(gòu)，且長度為中心頻率的四分之三波長，寬度由匹配公式計算求得。匹配微帶連接線10長度為中心頻率的四分之一波長。輸入主微帶線1和輸出主微帶線6均采用輸入/輸出特性阻抗為50歐姆的微帶線。

介質(zhì)層200包括介質(zhì)基板20，呈板狀。

金屬地層300包括金屬接地板30，呈板狀。

本發(fā)明提供的基于威爾金森功分器的小型化移相均衡器的工作過程是：主傳輸微帶線輸入信號經(jīng)不等分威爾金森功分器分為兩路，兩路信號通過第一隔離電阻進行隔離。一路信號經(jīng)過微帶移相線后到達不等分威爾金森功率合成器輸入端，另一路枝節(jié)直接連接到不等分威爾金森功率合成器另一輸入端，合成器的兩輸入信號在輸入口達到相位相反并通過第二隔離電阻進行隔離。合成器輸出端口處兩路信號反相抵消，形成陷波特性。功分器出發(fā)的兩路信號在移相線末端連接第二隔離電阻處同相疊加，多余的能量被第二隔離電阻吸收。整個電路為對稱結(jié)構(gòu)，輸入輸出可交換，均衡量由功分比控制，陷波頻率主要由移相線長度調(diào)節(jié)。

通過場仿真可以清晰的顯示能量流動圖，能量由輸入主微帶線1輸入，傳輸?shù)捷斎肫ヅ湔{(diào)節(jié)口2時分為兩路，大部分能量進入分配比高的第二功分支路12，小部分能進入分配比小的第一功分支路3。兩條支路的能量經(jīng)過四分之一長度的功分器后到達第一隔離電阻11處，然后繼續(xù)沿著各自的路徑向前傳輸。第一隔離電阻上經(jīng)過的能量十分少，表明隔離電阻的隔離效果良好。

第一功分支路3的能量傳輸?shù)轿б葡嗑€4，經(jīng)過四分之三個波長的路徑到達第一合成支路5，第二功分支路12的能量進入匹配微帶連接線10，經(jīng)四分之一波長路徑傳輸?shù)降诙铣芍?。由于從第二合成支路8到達合成器合成節(jié)點的能量大，一部分能量傳輸?shù)捷敵鲋魑Ь€6，另一部分能量沿著第一合成支路5傳輸?shù)降诙綦x電阻9處。從功分器分出的兩路信號在輸出主微帶線6處達到中心頻率反向疊加輸出，形成陷波；在第二隔離電阻9處微帶移相線4和第一合成支路5的連接點處達到同相疊加，能量很大因而被一旁的第二隔離電阻9吸收。

本領域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。