CN103700918A - 一种一分六等功率分配器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种一分六等功率分配器，该功率分配器包括盒体、PCB板、盒盖和sma连接器接头；所述PCB板从下到上依次为金属覆铜底层、下层介质层、中间传输线层、上层介质层和金属覆铜顶层，在中间传输线层的一边设置输入端，输入端引出后连接一分三等功分电路，一分三等功分电路的末端分别连接一分二等功分电路，一分二等功分电路的末端均为输出端并延伸至中间传输线层的另一边；PCB板和盒盖固定在盒体的空腔内，PCB板的金属覆铜底层与盒体的空腔底部贴合，盒盖与PCB板的金属覆铜底层贴合，PCB板的输入端、输出端分别与盒体上的sma连接器接头位置相对应，sma连接器接头上安装sma连接器；本发明能够实现宽频带、低损耗、高隔离度且成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种一分六等功率分配器，属于微波技术领域。
背景技术
功率分配器是一种常见的无源器件，其主要用于将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不等能量的器件，也可以反过来将多路信号合成一路输出。
现有技术设计一分六等功率分配器，多采用微带线，三级一分二功分器级联，即第一级为两端口输出1:2不等功分，第二、三级采用两端口输出1:1等功分，实现一分六等功率分配。但这种形式由于使用不等分功分，传输线不连续性增大，难实现宽带匹配，会引起更多的反射，而且电磁波在微带线属于半开放电场分布，传输损耗大，降低传输效率。因此，设计一种具有宽频带、低损耗、高隔离度和结构紧凑的低成本小型功分器受到人们关注。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种一分六等功率分配器，能够实现宽频带、低损耗、高隔离度且成本低等特点。
一种一分六等功率分配器，该功率分配器包括盒体、PCB板、盒盖和sma连接器接头；
所述盒体为顶端开口的矩形空腔结构，盒体的内腔底部留有安装孔，其相对的两个侧面上留有sma连接器接头的安装孔；
所述PCB板从下到上依次为金属覆铜底层、下层介质层、中间传输线层、上层介质层和金属覆铜顶层，在中间传输线层的一边设置输入端，输入端引出后连接一分三等功分电路，一分三等功分电路的末端分别连接一分二等功分电路，一分二等功分电路的末端均为输出端并延伸至中间传输线层的另一边；
其中，一分三等功分电路由输入端引出后分成两个大支路，每个大支路按2:1功率再分成两个支路，两个大支路中功率小的支路合成一路，从而形成三个输出端；一分三等功分电路中两个大支路之间设置隔离电阻，每个大支路分成的两个支路之间也设置隔离电阻；
上层介质层上开窗露出中间传输线层，且开窗位置与PCB板上输入端、输出端和隔离电阻位置相对应；
安装关系：PCB板和盒盖固定在盒体的空腔内，PCB板的金属覆铜底层与盒体的空腔底部贴合，盒盖与PCB板的金属覆铜底层贴合，PCB板的输入端、输出端分别与盒体上的sma连接器接头位置相对应，sma连接器接头上安装sma连接器，sma连接器针状接头焊接到开窗露出的中间传输线层上。
所述盒体和盒盖材料均选用铝LV12，且两者的表面均导电氧化处理。
所述PCB板采用罗杰斯5880，上层介质层和下层介质层的厚度都为0.508mm，两者采用高温压合工艺，金属覆铜顶层厚度为0.018mm，金属覆铜底层和金属覆铜顶层表面沉金处理。
有益效果：
本发明采用传输线局部开窗的传输形式，使电磁波在传输线不属于半开放电场分布，其传输损耗小，解决了传输线传输损耗大的问题，同时局部开窗也方便于连接器接头的焊接，解决了传输线与同轴连接器焊接困难，保证了电磁信号长距离低损耗传输。
本发明应用三等分电路与二等分电路相结合的方式，并通过调节各路输出传输线的长度保证输出相位基本一致，且三等分电路能够形成宽带信号，即实现宽频带信号匹配。
本发明在等分电路上设置隔离电阻，其隔离度高且成本低；此外，盒体与盒盖将PCB板紧密安装，保证其性能稳定、信号屏蔽，更广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明一分六等功率分配器的半剖视图。
图2为本发明功率分配器中PCB板的结构示意图。
图3为本发明功率分配器的阻抗效果图。
图4为本发明功率分配器的功率传输损耗效果图。
图5为本发明功率分配器功率的隔离度效果图。
其中，1-盒体，2-PCB板，3-盒盖，4-sma连接器接头
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种一分六等功率分配器，该功率分配器包括盒体1、PCB板2、盒盖3和sma连接器接头4。
盒体1为顶端开口的矩形空腔结构，盒体1和盒盖3材料均选用铝LV12，且两者的表面均导电氧化处理，盒体1的内腔底部留螺纹孔和通孔，其相对的两个侧面留有sma连接器接头4的安装孔。
如附图2所示，PCB板2为多层介质板，从下到上依次为金属覆铜底层、下层介质层、中间传输线层、上层介质层和金属覆铜顶层。PCB板2采用罗杰斯5880，上下两层介质层厚度都为0.508mm，金属覆铜顶层厚度为0.018mm，覆铜表面沉金处理，上下介质层采用高温压合工艺，其型号与尺寸为本发明最优实施例，经过实验得到其效果好、功能可靠。
中间传输线层分为一分三等功分电路和一分二等功分电路，其中一分二等功分电路使用两级1/4阻抗变换器级联，扩展工作频带，在两级1/4阻抗变换器末端分别焊接表贴电阻。
功分器输入端位置可以调整，本实例在中间传输线层的一边上设置输入端，输入端引出后连接一分三等功分电路，一分三等功分电路的末端分别连接一分二等功分电路，一分二等功分电路的末端均为输出端并延伸至中间传输线层的另一边，从而实现整个分配器一分六等的功率分配。
其中，一分三等功分电路由输入端引出后分成两个大支路，每个大支路按2:1功率再分成两个支路，两个大支路中功率小的支路合成一路，从而形成三个输出端，这样相比输入端直接引出三个支路作为输出端，能形成宽带信号，从而实现宽带匹配。为保证等分电路输出相位基本一致，即要保证连接一分三等功分电路和三个一分二等功分电路之间的传输线长度也相同，中间一个输出端连接一分二等功分电路时，传输线需要拐弯进行调整相位。
一分三等功分电路中两个大支路之间设置50Ω隔离电阻，每个大支路分成的两个支路之间设置100Ω隔离电阻，一分二等功分电路使用两级1/4阻抗变换器级联，并在两级1/4阻抗变换器末端分别焊接隔离电阻，即一分二等功分电路中两个支路之间由输入端至输出端依次设置有100Ω、200Ω、470Ω隔离电阻，所有传输线的两侧均加工有金属过孔，为了将电磁信号束缚在较小区域，使其尽可能集中在传输线上，保证电磁信号由输入端向输出端传输，而不会向别的方向传输。
上层介质层上开窗露出中间传输线层，且开窗位置与PCB板2上输入端、输出端和隔离电阻位置相对应，方便焊接隔离电阻和sma连接器接头4。
安装关系：PCB板2和盒盖3固定在盒体1的空腔内，PCB板2的金属覆铜底层与盒体1的空腔底部贴合，盒盖3与PCB板2的金属覆铜底层贴合，PCB板2的输入端、输出端分别与盒体1上的sma连接器接头4位置相对应，sma连接器接头4上安装sma连接器，sma连接器针状接头焊接到介质开窗露出的中间传输线层上，保证电磁信号实现同轴转微带，再通过微带转带状线实现电磁信号长距离低损耗传输。
测试使用矢量网络分析仪，测试端口驻波、各个端口之间的传输幅值和相位，图3为输出端口1、2、4的驻波曲线，图4为输入端口1到输出端口2、4、6功率传输曲线，图5为输出端口2-3、4-5、6-7之间的隔离度，通过测试结果可以看出本发明能够实现Ku波段电磁波良好的阻抗效果、功率传输的低损耗、高隔离度等效果。
本发明不限于Ku波段，同样适用于K、X、C、S、L等波段。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种一分六等功率分配器，其特征在于，该功率分配器包括盒体（1）、PCB板（2）、盒盖（3）和sma连接器接头（4）；
所述盒体（1）为顶端开口的矩形空腔结构，盒体（1）的内腔底部留有安装孔，其相对的两个侧面上留有sma连接器接头（4）的安装孔；
所述PCB板（2）从下到上依次为金属覆铜底层、下层介质层、中间传输线层、上层介质层和金属覆铜顶层，在中间传输线层的一边设置输入端，输入端引出后连接一分三等功分电路，一分三等功分电路的末端分别连接一分二等功分电路，一分二等功分电路的末端均为输出端并延伸至中间传输线层的另一边；
其中，一分三等功分电路由输入端引出后分成两个大支路，每个大支路按2:1功率再分成两个支路，两个大支路中功率小的支路合成一路，从而形成三个输出端；一分三等功分电路中两个大支路之间设置隔离电阻，每个大支路分成的两个支路之间也设置隔离电阻；
上层介质层上开窗露出中间传输线层，且开窗位置与PCB板（2）上输入端、输出端和隔离电阻位置相对应；
安装关系：PCB板（2）和盒盖（3）固定在盒体（1）的空腔内，PCB板（2）的金属覆铜底层与盒体（1）的空腔底部贴合，盒盖（3）与PCB板（2）的金属覆铜底层贴合，PCB板（2）的输入端、输出端分别与盒体（1）上的sma连接器接头（4）位置相对应，sma连接器接头（4）上安装sma连接器，sma连接器针状接头焊接到开窗露出的中间传输线层上。
2.如权利要求1所述的Ku波段一分六等功率分配器，其特征在于，所述盒体（1）和盒盖（3）材料均选用铝LV12，且两者的表面均导电氧化处理。
3.如权利要求1所述的Ku波段一分六等功率分配器，其特征在于，所述PCB板（2）采用罗杰斯5880，上层介质层和下层介质层的厚度都为0.508mm，两者采用高温压合工艺，金属覆铜顶层厚度为0.018mm，金属覆铜底层和金属覆铜顶层表面沉金处理。
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