專利名稱：功率分配器和功率組合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要用于微波電路的功率分配器和功率組合器。
對(duì)于常規(guī)的功率分配器的電路結(jié)構(gòu)，有一種示于圖5的把3dB定向耦合器加以組合的方法。圖5是四路功率分配器，在該圖中，標(biāo)號(hào)31表示輸入端子，32a至32d表示輸出端子，而33a至33c表示3dB耦合器。對(duì)于圖5中的電路結(jié)構(gòu)來說，雖然電路設(shè)計(jì)容易，但它的缺點(diǎn)在于，當(dāng)分配數(shù)增加時(shí)，電路尺寸增大，插入損耗增加，并且只能構(gòu)造2n路功率分配器。
因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)緊湊而損耗小的四路功率分配器，有一種示于圖6的級(jí)聯(lián)定向耦合器的方法，這些定向耦合器具有6、4.7和3dB的耦合度。在圖6中，標(biāo)號(hào)41表示輸入端子，42a至42d表示輸出端子，43表示6dB耦合器，44表示4.7dB耦合器，而45表示3dB耦合器。下面描述結(jié)構(gòu)如圖6所示的四路功率分配器的工作。
通過輸入端子41輸入的輸入信號(hào)(P)首先輸入至6dB定向耦合器43，輸入信號(hào)(P)的1/4，即(P/4)信號(hào)，輸出至輸出端子42a，而其余的(3P/4)信號(hào)輸入至4.7dB定向耦合器44。接著，4.7dB定向耦合器44將其輸入信號(hào)(3P/4)的1/3，即(P/4)信號(hào)，輸出至輸出端子42b，而把剩下的(P/2)信號(hào)輸入至3dB定向耦合器45。然后，3dB定向耦合器45把輸入信號(hào)(P/2)分成兩個(gè)相等的信號(hào)，分別輸出(P/4)信號(hào)至輸出端子42c和42d，從而作為一個(gè)四路功率分配器工作。
圖7示出這樣一種情形，其中，圖6中的結(jié)構(gòu)用常規(guī)的分支線狀的定向耦合器來構(gòu)造。在圖7中，標(biāo)號(hào)51和52表示傳輸線，53、54和55表示端接電阻器，43a表示輸入端口，43b表示隔離端口，43c表示第一輸出端口，而43d表示第二輸出端口，而與圖6中相同的元件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
然而，在圖7的結(jié)構(gòu)的情形下，當(dāng)分配數(shù)目增加時(shí)，需要耦合度大的分支線狀的定向耦合器。為了構(gòu)造上述的定向耦合器，需要特性阻抗高的傳輸線或一般，需要微帶線。于是，所述結(jié)構(gòu)具有這樣的問題，即，由于帶線寬度的減小使得損耗增加，以及機(jī)械準(zhǔn)確度有限。
作出本發(fā)明以解決常規(guī)功率分配器的問題，而其目的是提供這樣一種功率分配器，它能夠比常規(guī)的情形增加分配數(shù)目或降低損耗。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種功率組合器，在把來自多個(gè)輸入端子的功率加以組合后輸出時(shí)，與常規(guī)情形相比，它能夠使用比以往更多的輸入端口并降低損耗。
本發(fā)明的第一項(xiàng)發(fā)明是一種功率分配器，包括N個(gè)分支線定向耦合器，它們分別由四條四分之一波長線構(gòu)成，并且具有輸入端口、隔離端口、第一輸出端口和第二輸出端口；一條輸入線；以及N+1條輸出線，其中，(a-1)當(dāng)輸入線的阻抗等于第一個(gè)分支線定向耦合器輸入端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸入線和所述輸入端口加以連接，或者把所述輸入線和所述輸入端口直接連接；而(a-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第一阻抗變換器連接所述輸入線和所述輸入端口，(b-1)當(dāng)?shù)贙(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗等于第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸出端口和所述輸入端口加以連接，或者直接連接所述輸出端口和所述輸入端口；而(b-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第K個(gè)阻抗變換器連接所述輸出端口和所述輸入端口，(c-1)當(dāng)?shù)贜個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗等于第(N+1)條輸出線的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸出端口和所述輸出線加以連接，或者直接連接所述輸出端口和所述輸出線；而(c-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第(N+1)個(gè)阻抗變換器連接所述輸出端口和所述輸出線，以及當(dāng)(1)把輸入端口和第二輸出端口用作第一端子對(duì)，以及當(dāng)(2)把隔離端口和第一輸出端口用作第二端子對(duì)時(shí)，在所述N個(gè)分支線定向耦合器的至少一個(gè)分支線定向耦合器中，所述第一端子對(duì)的阻抗與所述第二端子對(duì)的阻抗不等。
本發(fā)明的第二項(xiàng)發(fā)明是按照所述第一項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，構(gòu)成所述第二端子對(duì)的阻抗作為參考阻抗。
本發(fā)明的第三項(xiàng)發(fā)明是按照所述第一項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，構(gòu)成所述第一端子對(duì)的阻抗作為參考阻抗，并且
(d-1)當(dāng)?shù)贘(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸出端口的阻抗等于第J個(gè)輸出端子的的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線連接所述輸出端口和所述輸出端子，或者直接連接所述輸出端口和所述輸出端子；而(d-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第J個(gè)輸出阻抗變換器連接所述輸出端口和所述輸出端子。
本發(fā)明的第四項(xiàng)發(fā)明是按照所述第一項(xiàng)發(fā)明至第三項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，第K個(gè)分支線定向耦合器的耦合度等于10×log10(N-K+2)(dB)，(K＝1，2，...，N)。
本發(fā)明的第五項(xiàng)發(fā)明是按照所述第一項(xiàng)發(fā)明至第四項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗與第K個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗的乘積等于在所述第K個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口和第二輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
本發(fā)明的第六項(xiàng)發(fā)明是按照所述第一項(xiàng)發(fā)明至第五項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗與第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗的乘積等于在所述第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口和第二輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
本發(fā)明的第七項(xiàng)發(fā)明是按照所述第三項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，第J(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸出端口的阻抗與第J個(gè)輸出端子的阻抗的乘積等于在第J個(gè)分支線定向耦合器的隔離端口和第一輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
本發(fā)明的第八項(xiàng)發(fā)明是按照所述第一項(xiàng)發(fā)明至第七項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，N個(gè)所述分支線定向耦合器由微帶線構(gòu)成。
本發(fā)明的第九項(xiàng)發(fā)明是按照所述第一項(xiàng)發(fā)明至第八項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率分配器，其中，阻抗變換器或輸出阻抗變換器由傳輸線構(gòu)成。
本發(fā)明的第十項(xiàng)發(fā)明是一種功率組合器，包括N個(gè)分支線定向耦合器，它們分別由四條四分之一波長線構(gòu)成，并且具有輸出端口、隔離端口、第一輸入端口和第二輸入端口；一條輸出線；以及
N+1條輸入線，其中，(a-1)當(dāng)輸出線的阻抗等于第一個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線連接所述輸出線和所述輸出端口，或直接連接所述輸出線和所述輸出端口；而(a-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的組抗不等時(shí)，通過第一組抗變換器連接所述輸出線和所述輸出端口，(b-1)當(dāng)?shù)贙(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗等于第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸入端口和所述輸出端口加以連接，或者直接連接所述輸入端口和所述輸出端口；而(b-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第K個(gè)阻抗變換器連接所述輸入端口和所述輸出端口，(c-1)當(dāng)?shù)贜個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗等于第(N+1)條輸入線的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸入端口和所述輸入線加以連接，或者直接連接所述輸入端口和所述輸入線；而(c-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第(N+1)個(gè)阻抗變換器連接所述輸入端口和所述輸入線，以及當(dāng)(1)把輸出端口和第二輸入端口用作第一端子對(duì)，以及當(dāng)(2)把隔離端口和第一輸入端口用作第二端子對(duì)時(shí)，在所述N個(gè)分支線定向耦合器的至少一個(gè)分支線定向耦合器中，所述第一端子對(duì)的阻抗與所述第二端子對(duì)的阻抗不等。
本發(fā)明的第十一項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，構(gòu)成所述第二端子對(duì)的組抗作為參考阻抗。
本發(fā)明的第十二項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，構(gòu)成所述第一端子對(duì)的阻抗作為參考阻抗，以及(d-1)當(dāng)?shù)贘(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸入端口的阻抗等于第J個(gè)輸出端子的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線連接所述輸入端口和所述輸入端子，或者直接連接所述輸入端口和所述輸入端子；而(d-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第J個(gè)輸入阻抗變換器連接所述輸入端口和所述輸入端子。
本發(fā)明的第十三項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十項(xiàng)發(fā)明至第十二項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，第K個(gè)分支線定向耦合器的耦合度等于10×log10(N-K+2)(dB)，(K＝1，2，...，N)。
本發(fā)明的第十四項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十項(xiàng)發(fā)明至第十三項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗和第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗的乘積等于在第K個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口和第二輸入端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
本發(fā)明的第十五項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十項(xiàng)發(fā)明至第十四項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗與第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗的乘積等于在所述第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口和第二輸入端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
本發(fā)明的第十六項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十一項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，第J(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸入端口的阻抗與第J個(gè)輸入端子的阻抗的乘積等于在第J個(gè)分支線定向耦合器的隔離端口和第一輸入端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
本發(fā)明的第十七項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十項(xiàng)發(fā)明至第十六項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，N個(gè)所述分支線定向耦合器都由微帶線構(gòu)成。
本發(fā)明的第十八項(xiàng)發(fā)明是按照所述第十項(xiàng)發(fā)明至第十七項(xiàng)發(fā)明中任一項(xiàng)發(fā)明的功率組合器，其中，所述阻抗變換器或所述輸入阻抗變換器由傳輸線構(gòu)成。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的四路功率分配器的方框圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的四路功率分配器的方框圖；圖3是相應(yīng)于本發(fā)明的實(shí)施例1的四路功率分配器的功率組合器的方框圖；圖4是相應(yīng)于本發(fā)明的實(shí)施例2的四路功率分配器的功率組合器的方框圖；圖5是用耦合度為3dB的常規(guī)定向耦合器組合而成的四路功率分配器的方框圖；圖6是級(jí)聯(lián)耦合度為6、4.7和3dB的常規(guī)定向耦合器而構(gòu)成的四路功率分配器的方框圖；以及圖7是使用分支線定向耦合器的常規(guī)的四路功率分配器的方框圖。
下面參照示出實(shí)施例的附圖來描述本發(fā)明。
(實(shí)施例1)圖1示出本發(fā)明的實(shí)施例1的四路功率分配器。
在圖1中，標(biāo)號(hào)1表示輸入線，2a至2d表示輸出線，3和4表示特性阻Z1的微帶線，5表示特性阻Z2的微帶線，6表示特性阻Z3的微帶線，7表示6dB分支線定向耦合器，8表示4.7dB分支線定向耦合器，9表示3dB分支線定向耦合器，10、11和12表示阻抗變換器，13、14和15表示端接電阻器，7a、8a和9a表示輸入端口，7b、8b和9b表示隔離端口，7c、8c和9c表示第一輸出端口，7d、8d和9d表示第二輸出端口。
當(dāng)在6dB分支線定向耦合器7的四個(gè)端口中假設(shè)輸入端口7a和第二輸出端口7d為第一端子對(duì)，而耦合器7的隔離端口7b和第一輸出端口7c為第二端子對(duì)時(shí)，把第一端子對(duì)的阻抗Z7做得與第二端子對(duì)的阻抗不同。
即，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，通過選擇第一端子對(duì)的阻抗Z7，使之等于Z0/K2(K是大于1的值)，可以通過是常規(guī)阻抗(即，Z0)的1/K的阻抗來實(shí)現(xiàn)微帶線3和4的阻抗Z1，通過是常規(guī)阻抗(即Z0)的1/K2的阻抗來實(shí)現(xiàn)微帶線6的阻抗Z3。
在本實(shí)施例的情形下，把第二端子對(duì)的阻抗構(gòu)成為參考阻抗Z0(一般為50歐姆)。
此外，對(duì)于4.7dB和3dB分支線定向耦合器8和9，兩個(gè)端子對(duì)都由參考阻抗Z0構(gòu)成。
此外，阻抗變換器10、11和12由線長為四分之一波長的微帶線構(gòu)成。
下面描述具有上述構(gòu)造的四路功率分配器的工作。
通過輸入線1輸入的輸入信號(hào)(P)在通過阻抗變換器10之后輸入至6dB分支線定向耦合器7的輸入端口7a。在此情形中，把從輸入端口7a看輸入線1側(cè)的阻抗從參考阻抗Z0變換為阻抗Z7。
在6dB分支線定向耦合器7中，輸入至輸入端口7a的1/4的信號(hào)(P)，即(P/4)信號(hào)，從第一輸出端口7c輸出，而其余的(3P/4)信號(hào)在從第二輸出端口7d通過阻抗變換器11后，輸入至4.7dB分支線定向耦合器8的輸入端口8a。在此情形中，把從輸入端口8a看第二輸出端口7d側(cè)的阻抗由阻抗Z7變換為Z0。
在4.7dB分支線定向耦合器8中，輸入至輸入端口8a的1/3的信號(hào)(3P/4)，即(P/4)信號(hào)，從第一輸出端口8c輸出，而其余的(P/2)信號(hào)在從第二輸出端口8d通過阻抗變換器12之后，輸入至3dB分支線定向耦合器9的輸入端口9a。
在3dB分支線定向耦合器9中，把輸入至輸入端口9a的信號(hào)(P/2)分成兩個(gè)相等的信號(hào)，分別從第一輸出端口9c和第二輸出端口輸出(P/4)信號(hào)，因而分別從輸出線2a至2d取出(P/4)信號(hào)。于是，定向耦合器9作為四路功率分配器工作。
如上所述，在圖1的結(jié)構(gòu)的情形中，通過選擇6dB分支線定向耦合器7的第二端子對(duì)的阻抗Z7，使之等于Z0/K2，就可以把構(gòu)成6dB分支線定向耦合器7的微帶線3和4的阻抗Z1降低至常規(guī)阻抗Z0的1/K。因此，可以由此增大微帶線3和4的寬度，減小損耗。此外，由于同樣的理由，可以構(gòu)造分配路數(shù)更多的功率分配器。
雖然在上面的描述中，用微帶線來構(gòu)造分支線定向耦合器，但也可以使用其他的傳輸線來構(gòu)造分支線定向耦合器。
此外，在上述描述中，雖然阻抗變換器由具有四分之一波長的微帶線構(gòu)成，但也可以使用其他的阻抗變換裝置。
此外，在上述描述中，雖然只有6dB分支線定向耦合器7的第一端子對(duì)的阻抗和第二端子對(duì)的阻抗用互不相同的值來構(gòu)成，但也可以允許把上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用于4.7dB和3dB分支線定向耦合器8和9。
此外，在上述描述中，雖然使用阻抗變換器來相互連接分支線定向耦合器，但當(dāng)要被連接的分支線定向耦合器的阻抗彼此相等時(shí)，即使不用阻抗變換器而用傳輸線來相互連接，顯然分支線定向耦合器也能同樣地工作。
此外，在上述描述中，雖然構(gòu)造了四路功率分配器，但顯然也能夠類似地構(gòu)造三路功率分配器和五路功率分配器。
除了上面的結(jié)構(gòu)之外，也可以使用一種確定6dB分支線定向耦合器7的第一端子對(duì)的阻抗Z7的結(jié)構(gòu)，從而在4.7dB分支線定向耦合器8的輸入端口8a和第二輸出端口8d之間的微帶線的特性阻抗變得等于阻抗變換器11的微帶線的特性阻抗。
由此，由于兩條微帶線的寬度能夠彼此相等，因此可以消除兩個(gè)線寬之間的不連續(xù)性，并且可以降低在相鄰的分支線定向耦合器之間的損耗。在此情形下，實(shí)現(xiàn)了這樣的關(guān)系，即，第一分支線定向耦合器7的第二輸出端口7d的阻抗與第二分支線定向耦合器8的輸入端口8a的阻抗的乘積等于在第一分支線定向耦合器7的輸入端口7a和第二輸出端口7d之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
在上述描述中，通過使在4.7dB分支線定向耦合器8輸入端口8a和第二輸出端口8d之間的微帶線的特性阻抗等于阻抗變換器11的微帶線的特性阻抗而降低損耗。此外，通過使在6dB分支線定向耦合器7的輸入端口7a和第二輸出端口7d之間的微帶線的特性阻抗與阻抗變換器11的微帶線的特性阻抗相等，顯然也能得到同樣的好處。
在上述情形中，實(shí)現(xiàn)了這樣的關(guān)系，即，第一分支線定向耦合器7的第二輸出端口7d的阻抗與第二分支線定向耦合器8的輸入端口8a的阻抗的乘積等于在第二分支線定向耦合器8的輸入端口8a和第二輸出端口8d之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
(實(shí)施例2)圖2示出本發(fā)明的實(shí)施例2的四路功率分配器。
在圖2中，標(biāo)號(hào)21表示輸入端子，22a至22d表示輸出端子，23和24表示傳輸線，而25表示輸出阻抗變換器，在其中，給與實(shí)施例1的元件相同的元件以相同的標(biāo)號(hào)。
本實(shí)施例與上述的實(shí)施例1之間的主要差別如下。
即，當(dāng)假設(shè)在6dB分支線定向耦合器7的四個(gè)端口中的輸入端口7a和輸出端口7d為第一端子對(duì)，而隔離端口7b和第一輸出端口7c為第二端子對(duì)時(shí)，第一端子對(duì)的阻抗和第二端子對(duì)的阻抗是由互不相同的值構(gòu)成的。在此情形中，把第一端子對(duì)的阻抗作為參考阻抗Z0(一般為50歐姆)構(gòu)成。
對(duì)于4.7和3dB分支線定向耦合器8和9，把兩個(gè)端子對(duì)都用參考阻抗Z0構(gòu)成。
下面描述具有上述結(jié)構(gòu)的四路功率分配器的工作。
通過輸入端子21輸入的輸入信號(hào)(P)輸入至6dB分支線定向耦合器7的輸入端口7a，而把1/4的輸入信號(hào)(P)，即(P/4)信號(hào)，在從第一輸出端口7c通過阻抗變換器25后，從輸出端子22a取出，而把其余的(3P/4)信號(hào)在從第二輸出端口7d通過傳輸線23后，輸入至4.7dB分支線定向耦合器8的輸入端口8a。
在4.7分支線定向耦合器8中，1/3的輸入至輸入端口8a的信號(hào)(3P/4)，即(P/4)信號(hào)，在通過第一輸出端口8c后被從輸出端子22b取出，而其余的(P/2)信號(hào)在從第二輸出端口8d通過傳輸線24后，輸入至3dB分支線定向耦合器9的輸入端口9a。
在3dB分支線定向耦合器9中，輸入至輸入端口9a的信號(hào)(P/2)被分成兩個(gè)相等的信號(hào)，而從輸出端子22c和22d分別輸出(P/4)信號(hào)。于是，定向耦合器9作為四路功率分配器工作。
通過示于圖2的結(jié)構(gòu)可以減小構(gòu)成6dB分支線定向耦合器7的微帶線3和4的阻抗，其原因?qū)⒃诤竺婷枋觥Ｒ虼耍c常規(guī)的寬度相比，可以增大微帶線3和4的寬度。此外，由于同樣的理由，可以構(gòu)造具有更多路數(shù)的功率分配器。
即，按照?qǐng)D2的結(jié)構(gòu)，通過選擇Z7c(相應(yīng)于6dB分支線定向耦合器7的第二端子對(duì)的阻抗)，使之等于Z0/K2，就可以用1/K的常規(guī)阻抗(即Z0)實(shí)現(xiàn)微帶線3和4的阻抗Z1，而用1/K2的常規(guī)阻抗(即Z0)實(shí)現(xiàn)微帶線5的阻抗Z2。通過把在隔離端口端接的電阻值乘以Z0/K2，增大了微帶線5的寬度，因此可以降低6dB分支線定向耦合器7的損耗。此外，如上所述，可以構(gòu)造具有更多路數(shù)的隔離分配器。
除了上述結(jié)構(gòu)之外，還可以使用確定6dB分支線定向耦合器7的第二端子對(duì)的阻抗Z7c的值的結(jié)構(gòu)，從而第一輸出端子22a的阻抗變得與輸出阻抗變換器25的微帶線的特性阻抗相等。
由此，由于上述兩條微帶線的寬度能夠彼此相等而可以消除兩個(gè)線寬之間的不連續(xù)性，并且減小在接頭處的損耗。
在此情形中，實(shí)現(xiàn)了這樣的關(guān)系，即，第一分支線定向耦合器7的第一輸出端口7c的阻抗與第一輸出端子22a的阻抗的乘積等于在第一分支線定向耦合器7的隔離端口7b和第一輸出端口7c之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
在上面的描述中，雖然用微帶線構(gòu)造了分支線定向耦合器，但也可以使用其他傳輸線。
在上述描述中，雖然只有6dB分支線定向耦合器7的第一端子對(duì)和第二端子對(duì)的阻抗用互不相同的值來構(gòu)成，但也可以允許把上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用于4.7dB和3dB分支線定向耦合器8和9。
此外，在上述描述中，雖然構(gòu)造了四路功率分配器，但顯然也能夠類似地構(gòu)造三路功率分配器和五路功率分配器。
在上述實(shí)施例中，可以把第K(K＝1，2，...，N)個(gè)分支線定向耦合器的耦合度設(shè)置為，例如，10·log10(N-K+2)dB。
此外，作為消除兩條微帶線的寬度之間的不連續(xù)性的結(jié)構(gòu)，允許使第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗與第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗的乘積與在第K個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口和第二輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方相等。
此外，允許使第K個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗和第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗的乘積與在第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口和第二輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
此外，允許使第J(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸出端口的阻抗和第J個(gè)輸出端子的阻抗的乘積與在第J個(gè)分支線定向耦合器的隔離端口和第一輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方相等。
此外，示出實(shí)施例1的圖1和示出實(shí)施例的圖2是本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)例，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
簡言之，如果用N個(gè)分支線定向耦合器來構(gòu)造功率分配器，則當(dāng)?shù)贙(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗等于第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗時(shí)，允許用傳輸線連接該第二輸出端口和輸入端口，而當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，允許用阻抗變換器來連接該第二輸出端口和輸入端口。
此外，在每個(gè)分支線定向耦合器中，當(dāng)?shù)谝惠敵龆丝诘淖杩沟扔谶B接至第一輸出端口的輸出線的阻抗時(shí)，允許直接連接第一輸出端口和輸出線，而當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，允許用阻抗變換器連接第一輸出端口和輸出線。
此外，對(duì)于上述實(shí)施例，描述了這樣的一種情形，即，把從輸入端口提供的功率分配至多個(gè)輸出端口。在上述的結(jié)構(gòu)中，如圖3和4所示，可以構(gòu)成一種功率組合器，它具有與上述功率分配器相同的優(yōu)點(diǎn)，其做法是把輸入端口用輸出端口來替代，并把輸入線(或輸入端子)用輸出線(輸出端子)來替代。
圖3是功率組合器的方框圖，該功率組合器把從多條輸入線102a至102d提供的功率加以組合，并從輸出線101輸出經(jīng)組合的功率。在圖3中，標(biāo)號(hào)107a、108a和109a表示輸出端口，107c、108c和109c表示第一輸入端口，而107d、108d和109d表示第二輸入端口。
圖4示出另一種功率組合器，用于把從多個(gè)輸入端子122a至122d提供的功率加以組合，并且從輸出端子121輸出經(jīng)組合的功率。在圖4中，與圖3中的元件相同的元件用相同的標(biāo)號(hào)。
由此，當(dāng)把從多個(gè)輸入端子提供的功率加以組合并且輸出經(jīng)組合的功率時(shí)，可以看出這樣一個(gè)好處，即，與常規(guī)的情形相比，可以使用比以往更多的輸入端子，并且降低損耗。
如上所述，在由級(jí)聯(lián)分支線定向耦合器構(gòu)成的功率分配器中，當(dāng)在分支線定向耦合器的四個(gè)端口中把輸入端口和第二輸出端口假設(shè)為第一端子對(duì)，而把隔離端口和第一輸出端口假設(shè)為第二端子對(duì)時(shí)，本發(fā)明通過(1)使第一端子對(duì)的阻抗不同于第二端子對(duì)的阻抗，以及(2)用阻抗變換器把相鄰的定向耦合器相互連接，就可以降低構(gòu)成定向耦合器的傳輸線的特性阻抗，實(shí)現(xiàn)具有更多的分配路數(shù)的功率分配器，并且降低損耗。
如上所述，本發(fā)明具有與傳統(tǒng)情形相比能夠增加分配的路數(shù)和降低損耗的優(yōu)點(diǎn)。
此外，當(dāng)把從多個(gè)輸入端子提供的功率加以組合，并且輸出經(jīng)組合的功率時(shí)，與傳統(tǒng)情形相比，本發(fā)明還具有可以使用比以往更多的輸入端子和降低損耗的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種功率分配器，包括N個(gè)分支線定向耦合器，它們分別由四條四分之一波長線構(gòu)成，并且具有輸入端口、隔離端口、第一輸出端口和第二輸出端口；一條輸入線；以及N+1條輸出線，其特征在于，(a-1)當(dāng)輸入線的阻抗等于第一個(gè)分支線定向耦合器輸入端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸入線和所述輸入端口加以連接，或者把所述輸入線和所述輸入端口直接連接，而(a-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第一阻抗變換器連接所述輸入線和所述輸入端口，(b-1)當(dāng)?shù)贙(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗等于第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸出端口和所述輸入端口加以連接，或者直接連接所述輸出端口和所述輸入端口，而(b-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第K個(gè)阻抗變換器連接所述輸出端口和所述輸入端口，(c-1)當(dāng)?shù)贜個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗等于第(N+1)條輸出線的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸出端口和所述輸出線加以連接，或者直接連接所述輸出端口和所述輸出線，而(b-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第(N+1)個(gè)阻抗變換器連接所述輸出端口和所述輸出線，以及當(dāng)(1)把輸入端口和第二輸出端口用作第一端子對(duì)，以及(2)把隔離端口和第一輸出端口用作第二端子對(duì)時(shí)，在所述N個(gè)分支線定向耦合器的至少一個(gè)分支線定向耦合器中，所述第一端子對(duì)的阻抗與所述第二端子對(duì)的阻抗不等。
2.如權(quán)利要求1所述的功率分配器，其特征在于構(gòu)成所述第二端子對(duì)的阻抗作為參考阻抗。
3.如權(quán)利要求1所述的功率分配器，其特征在于，構(gòu)成所述第一端子對(duì)的阻抗作為參考阻抗，以及(d-1)當(dāng)?shù)贘(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸出端口的阻抗等于第J個(gè)輸出端子的的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線連接所述輸出端口和所述輸出端子，或者直接連接所述輸出端口和所述輸出端子，而(d-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第J個(gè)輸出阻抗變換器連接所述輸出端口和所述輸出端子。
4.如權(quán)利要求1至3任何一條所述的功率分配器，其特征在于，第K個(gè)分支線定向耦合器的耦合度等于10×log10(N-K+2)(dB)，(K＝1，2，...，N)。
5.如權(quán)利要求1至4任何一條所述的功率分配器，其特征在于，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗與第K個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗的乘積等于在所述第K個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口和第二輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
6.如權(quán)利要求1至5任何一條所述的功率分配器，其特征在于，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸出端口的阻抗與第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口的阻抗的乘積等于在所述第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸入端口和第二輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
7.如權(quán)利要求3所述的功率分配器，其特征在于，第J(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸出端口的阻抗與第J個(gè)輸出端子的阻抗的乘積等于在第J個(gè)分支線定向耦合器的隔離端口和第一輸出端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
8.如權(quán)利要求1至7的任何一條所述的功率分配器，其特征在于，N個(gè)所述分支線定向耦合器由微帶線構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1至8任何一條所述的功率分配器，其特征在于，阻抗變換器或輸出阻抗變換器由傳輸線構(gòu)成。
10.一種功率組合器，包括N個(gè)分支線定向耦合器，它們分別由四條四分之一波長線構(gòu)成，并且具有輸出端口、隔離端口、第一輸入端口和第二輸入端口；一條輸出線；以及N+1條輸入線，其特征在于，(a-1)當(dāng)輸出線的阻抗等于第一個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線連接所述輸出線和所述輸出端口，或直接連接所述輸出線和所述輸出端口，而(a-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的組抗不等時(shí)，通過第一組抗變換器連接所述輸出線和所述輸出端口，(b-1)當(dāng)?shù)贙(K＝1，2，…，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗等于第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸入端口和所述輸出端口加以連接，或者直接連接所述輸入端口和所述輸出端口，而(b-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第K個(gè)阻抗變換器連接所述輸入端口和所述輸出端口，(c-1)當(dāng)?shù)贜個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗等于第(N+1)條輸入線的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線把所述輸入端口和所述輸入線加以連接，或者直接連接所述輸入端口和所述輸入線，而(c-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第(N+1)個(gè)阻抗變換器連接所述輸入端口和所述輸入線，以及當(dāng)(1)把輸出端口和第二輸入端口用作第一端子對(duì)，以及(2)把隔離端口和第一輸入端口用作第二端子對(duì)時(shí)，在所述N個(gè)分支線定向耦合器的至少一個(gè)分支線定向耦合器中，所述第一端子對(duì)的阻抗與所述第二端子對(duì)的阻抗不等。
11.如權(quán)利要求10所述的功率組合器，其特征在于，構(gòu)成所述第二端子對(duì)的組抗作為參考阻抗。
12.如權(quán)利要求10所述功率組合器，其特征在于，構(gòu)成所述第一端子對(duì)的阻抗作為參考阻抗，以及(d-1)當(dāng)?shù)贘(J＝1，2，…，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸入端口的阻抗等于第J個(gè)輸出端子的阻抗時(shí)，通過阻抗與上述阻抗相等的傳輸線連接所述輸入端口和所述輸入端子，或者直接連接所述輸入端口和所述輸入端子，而(d-2)當(dāng)前者的阻抗與后者的阻抗不等時(shí)，通過第J個(gè)輸入阻抗變換器連接所述輸入端口和所述輸入端子。
13.如權(quán)利要求10至12任何一條所述的功率組合器，其特征在于，第K個(gè)分支線定向耦合器的耦合度等于10×log10(N-K+2)(dB)，(K＝1，2，...，N)。
14.如權(quán)利要求10至13任何一條所述的功率組合器，其特征在于，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗和第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗的乘積等于在第K個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口和第二輸入端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
15.如權(quán)利要求10至14任何一條所述的功率組合器，其特征在于，第K(K＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第二輸入端口的阻抗與第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口的阻抗的乘積等于在所述第(K+1)個(gè)分支線定向耦合器的輸出端口和第二輸入端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
16.如權(quán)利要求11所述的功率組合器，其特征在于，第J(J＝1，2，...，N-1)個(gè)分支線定向耦合器的第一輸入端口的阻抗與第J個(gè)輸入端子的阻抗的乘積等于在第J個(gè)分支線定向耦合器的隔離端口和第一輸入端口之間的四分之一波長線的特性阻抗的平方。
17.如權(quán)利要求10至16任何一條所述的功率組合器，其特征在于，N個(gè)所述分支線定向耦合器都由微帶線構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求10至17任何一條所述的功率組合器，其特征在于，所述阻抗變換器或所述輸入阻抗變換器由傳輸線構(gòu)成。
全文摘要
按照本發(fā)明的功率分配器的結(jié)構(gòu),通過把由6dB分支線定向耦合器7的輸入端口7a和第二輸出端口7d構(gòu)成的第一端子對(duì)的阻抗設(shè)定為小于參考阻抗(一般為50歐姆),而把由定向耦合器7的隔離端口7b和第一輸出端口7c構(gòu)成的第二端子對(duì)的阻抗設(shè)置為Z0,可以減小構(gòu)成定向耦合器的傳輸線的特性阻抗。因此,與常規(guī)情形相比,可以增加分配的路數(shù)以及降低損耗。
文檔編號(hào)H01P5/16GK1246738SQ9911850
公開日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1999年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月1日
發(fā)明者宮地正之, 石田薰, 小杉裕昭, 久鄉(xiāng)伸一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社