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一種可調(diào)頻帶復數(shù)阻抗匹配功率分配器的制造方法

文檔序號:9490876閱讀:686來源:國知局
一種可調(diào)頻帶復數(shù)阻抗匹配功率分配器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣領域,具體說涉及一種可調(diào)頻帶復數(shù)阻抗匹配功率分配器。
【背景技術】
[0002] 在微波射頻通信系統(tǒng)中,功率分配器是一種不可或缺的基本構成器件,它可以將 一路信號的功率等分地或者不等分地分配到兩路或者多路;同時,如果將其反接,功率分配 器可以將一路或者多路信號合成到一路。因此,功率分配器也可用作功率合成器。
[0003] 傳統(tǒng)的無耗功率分配器能夠?qū)崿F(xiàn)輸入輸出端口的完全匹配,但是兩個輸出端口之 間卻不能實現(xiàn)隔離,這樣當兩個輸出端口被用作輸入時,總有一部分能量會在兩個端口之 間傳遞,而不是全部傳輸?shù)胶铣啥丝?。為了解決這個問題,威爾金森提出了使用隔離電阻的 有耗功率分配器,即威爾金森功率分配器。
[0004] 隨著通信技術的進一步發(fā)展,現(xiàn)代通信系統(tǒng)向多功能、多標準化方向發(fā)展。這就需 要構成系統(tǒng)的功率分配器具有工作頻帶的適應性,即功率分配器的工作頻帶可以隨著通信 頻率的改變而自由調(diào)節(jié)。另外,隨著無線通信系統(tǒng)的集成度不斷提高,對功率分配器的功能 性要求也不斷提高。因此,需要一種新的功率分配器以適應不斷發(fā)展的新通信系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了適應不斷發(fā)展的新通信系統(tǒng),本發(fā)明提供了一種可調(diào)頻帶復數(shù)阻抗匹配功率 分配器,所述功率分配器包括第一端口、第二端口、第三端口、第一導體、第二導體、第三導 體、第四導體、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻以及第三電阻,其中:
[0006] 所述第一端口、所述第一導體、所述第一電容、所述第三導體以及所述第二端口依 次串聯(lián);
[0007] 所述第一端口、所述第二導體、所述第二電容、所述第四導體以及所述第三端口依 次串聯(lián);
[0008] 所述第一電阻一端連接到所述第一信號導體與所述第一電容的連接點,另一端連 接到所述第二信號導體與所述第二電容的連接點;
[0009] 所述第二電阻一端連接到所述第三信號導體與所述第一電容的連接點,另一端連 接到所述第四信號導體與所述第二電容的連接點;
[0010] 所述第三電阻一端連接到所述第三信號導體與所述第二端口的連接點,另一端連 接到所述第四信號導體與所述第三端口的連接點;
[0011] 所述第一導體、所述第一電容以及所述第三導體分別與所述第二導體、所述第二 電容以及所述第四導體具有相同的特征參數(shù);
[0012] 在所述功率分配器中所述第一導體、所述第一電容以及所述第三導體的串聯(lián)結構 與所述第二導體、所述第二電容以及所述第四導體的串聯(lián)結構對稱;
[0013] 所述第一電容以及所述第二電容為可變電容,所述第一電容以及所述第二電容的 容值始終保持一致,在應用所述功率分配器時,改變所述第一電容以及所述第二電容的電 容值以改變所述功率分配器的工作頻帶。
[0014] 在一實施例中,所述第一 /二導體與所述第三/四導體具有不同的電學特性。
[0015] 在一實施例中,所述第一導體、所述第二導體、所述第三導體與所述第四導體被構 造成在奇模和偶模激勵狀態(tài)下具有不同的特性阻抗。
[0016] 在一實施例中,所述功率分配器還包括第一隔直電容、第二隔直電容、第三隔直電 容以及第四隔直電容,其中:
[0017] 所述第一隔直電容、所述第二隔直電容、所述第三隔直電容以及所述第四隔直電 容分別將所述第一導體、所述第二導體、所述第三導體與所述第四導體分割為兩部分并將 所述兩部分串聯(lián)連接;
[0018] 所述第一導體、所述第三導體與所述第二導體、所述第四導體的被分割位置保持 對稱。
[0019] 在一實施例中,所述第一導體和所述第二導體被組合構造成第一耦合傳輸線并且 所述第三導體和所述第四導體被組合構造成第二耦合傳輸線。
[0020] 在一實施例中:
[0021] 所述第一電阻被安裝在所述第一耦合傳輸線的上下導體之間的縫隙中;
[0022] 所述第二電阻和所述第三電阻被安裝在所述第二耦合傳輸線的上下導體之間的 縫隙中。
[0023] 在一實施例中,所述第一端口、所述第二端口以及所述第三端口被構造成具有可 變的復數(shù)端口阻抗,其中:
[0024] 所述第二端口與所述第三端口的端口阻抗相同。
[0025] 在一實施例中,所述功率分配器還包括一端接地的第三電容、第四電容、第五電容 以及第六電容,其中:
[0026] 所述第三電容、所述第四電容、所述第五電容以及所述第六電容的非接地端分別 連接到所述第一導體與所述第一端口的連接點、所述第二導體與所述第一端口的連接點、 所述第三導體與所述第二端口的連接點以及所述第四導體與所述第三端口的連接點上;
[0027] 所述第三電容與所述第四電容為參數(shù)相同的可變電容,所述第三電容與所述第四 電容的容值始終保持一致,并且所述第三電容與所述所述第四電容的安裝位置以及相關電 路結構保持對稱;
[0028] 所述第五電容與所述第六電容為參數(shù)相同的可變電容,所述第三電容與所述第四 電容的容值始終保持一致,并且所述第五電容與所述所述第六電容的安裝位置以及相關電 路結構保持對稱;
[0029] 在應用所述功率分配器時,當輸入輸出匹配以及隔離條件惡化時,調(diào)節(jié)所述第三 電容、所述第四電容、所述第五電容以及所述第六電容的容值以改善輸入輸出匹配以及輸 出端口隔離。
[0030] 在一實施例中,所述功率分配器還包括分別串聯(lián)在所述第三電容、所述第四電容、 所述第五電容以及所述第六電容的非接地端的第五隔直電容、第六隔直電容、第七隔直電 容以及第八隔直電容。
[0031] 在一實施例中,在應用所述功率分配器的過程中有:
[0032] 所述第一端口具有阻抗Rs+jXs,所述第二端口和所述第三端口分別具有阻抗 Rl+J'Xl;
[0033] 所述第一導體和所述第二導體的集合體具有偶模特性阻抗奇模特性阻抗Zcil 和電長度Θ 1;
[0034] 所述第三導體和所述第四導體的集合體具有偶模特性阻抗奇模特性阻抗Zci2 和電長度θ2;
[0035] 所述第一電容和所述第二電容分別具有容值C2,所述第三電容和所述第四電容分 別具有容值C 1,所述第五電容和所述第六電容分別具有容值C3;
[0036] 所述第一電阻、所述第二電阻和所述第三電阻分別具有阻值札、R2、R3;
[0037] 當所述功率分配器的隔離條件滿足且輸入輸出匹配理想時,其所有的電路參數(shù)滿 足下列約束關系:

[0049] 其中,4成、(;、隊分別代表偶模激勵下的電路參數(shù),B。、D。分別代表奇模激勵下的 電路參數(shù),ω為電角度,R e {}和Im {}分別代表取實部和虛部。
[0050] 與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的功率分配器電路結構簡單、對稱、緊湊、實用,能夠?qū)崿F(xiàn) 源到負載的復數(shù)阻抗變換;本發(fā)明的功率分配器不僅實現(xiàn)了功率分配器工作頻帶的可調(diào), 而且實現(xiàn)了在不同工作頻帶內(nèi)的輸入輸出匹配和輸出隔離。
[0051] 本發(fā)明的其它特征或優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述。并且,本發(fā)明的部分特征或 優(yōu)點將通過說明書而變得顯而易見,或者通過實施本發(fā)明而被了解。本發(fā)明的目的和部分 優(yōu)點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實現(xiàn)或獲得。
【附圖說明】
[0052] 附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解,并且構成說明書的一部分,與本發(fā)明的實 施例共同用于解釋本發(fā)明,并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0053] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的電路結構圖;
[0054] 圖2是根據(jù)圖1所示的功率分配器在偶模激勵下的部分等效電路圖;
[0055] 圖3是根據(jù)圖1所示的功率分配器在奇模激勵下的部分等效電路圖;
[0056] 圖4根據(jù)本發(fā)明一實施例的版圖結構;
[0057] 圖5-圖8分別是根據(jù)本發(fā)明一實施例基于無耗傳輸線和理想元件模型的輸入端 口回轉損耗、功率分配量、輸出端口回轉損耗以及輸出端口隔離度曲線圖;
[0058] 圖9-圖12分別是根據(jù)本發(fā)明一實施例基于有耗微帶線的輸入端口回轉損耗、功 率分配量、輸出端口回轉損耗以及輸出端口隔離度曲線圖。
【具體實施方式】
[0059] 以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式,借此本發(fā)明
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