CN103887585A - 3dB电桥功分器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3dB电桥功分器，包括四个端口，分别为输入端口、0度输出端口、90度输出端口和隔离端口，所述输入端口与90度输出端口之间和所述0度输出端口与隔离端口之间设有微带线，所述3dB电桥功分器还包括多个电容，所述多个电容设置于所述输入端口与90度输出端口之间和所述0度输出端口与隔离端口之间，本发明提供的3dB电桥功分器能够通过在输入端口与隔离端口之间和0度输出端口与90度输出端口之间设置电容，以起到调节整个3dB电桥功分器工作频率的作用，使其能够运用于磁共振不同频率多通道发射的系统上。

Description

3dB电桥功分器

技术领域

本发明涉及一种功分器，尤其涉及一种3dB电桥功分器。

背景技术

3dB电桥是一种四端口设备，可以在其工作频率内将输入的射频信号的功率平分输出两个相等功率的信号，或者混合两个输入的信号的功率作为混合器使用，90度3dB电桥功分器是3dB电桥作为功率分配器使用的一种，并通过其设计，将输出的两个信号的相位成正交90度。在高功率射频磁共振系统中，需要用一个90度3dB电桥功分器将输入的高功率射频脉冲进行等量平分，相位成90度正交，从而可以勾成一个均匀的圆极化磁场。

请参考图1，图1为现有技术中90度3dB电桥功分器的结构示意图，如图1所示，目前现有技术中的高功率的90度3dB电桥功分器一般包括输入端口1’、0度输出端口2’、90度输出端口3’和隔离端口4’四个端口，所述输入端口1’与0度输出端口2’之间、输入端口1’与隔离端口4’之间、90度输出端口3’与隔离端口4’之间和90度输出端口3’与0度输出端口2’之间均设有0.25λ长度的微带线5’，其中，λ为该3dB电桥功分器工作频率的波长，其工作频率是固定的，该90度3dB电桥功分器中的所有端口及微带线5’均位于同一平面内，在安装时，使用元器件搭建，或者直接在印刷电路板(PCB)上进行布板，高功率射频磁共振系统所用的大多数3dB电桥功分器是和其他元器件组合集成在PCB上的，相比使用元器件构建成本要低，但由于核磁共振系统的频率要求，用这种传统的90度3dB电桥会使微带线5’很长，从而占用很大的PCB空间，降低了其空间的利用率和形象外观，还增加了PCB的制作成本，并且这种90度3dB电桥功分器的输入信号可能在频率上有误差，但其无法自身作出调整到相应频率，以达到最高效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种3dB电桥功分器，以克服上述用于高功率射频磁共振系统中的3dB电桥功分器无法调节其工作频率的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种3dB电桥功分器，包括四个端口，分别为输入端口、0度输出端口、90度输出端口和隔离端口，所述输入端口与0度输出端口之间和所述90度输出端口与隔离端口之间设有微带线，所述输入端口与隔离端口之间和所述0度输出端口与90度输出端口之间均设有至少一个电容。

进一步的，所述输入端口与90度输出端口之间和所述0度输出端口与隔离端口之间均设有至少一个电容。

进一步的，所述多个电容还设置于所述0度输出端口与地之间和所述90度输出端口与地之间。

进一步的，所述输入端口、0度输出端口和设置于所述输入端口与0度输出端口之间的微带线位于第一平面内，所述90度输出端口、隔离端口和设置于所述90度输出端口与隔离端口之间的微带线位于第二平面内，所述第一平面和第二平面不共面。

进一步的，所述3dB电桥的S参数为

$S=\frac{-1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cccc}0& j& 1& 0\\ j& 0& 0& 1\\ 1& 0& 0& j\\ 0& 1& j& 0\end{array}\right).$

进一步的，所述多个电容均为可调电容。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的3dB电桥功分器能够通过在输入端口与隔离端口之间和0度输出端口与90度输出端口之间设置电容，以起到调节整个3dB电桥功分器工作频率的作用，使其能够运用于磁共振不同频率多通道发射的系统上。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为现有技术中90度3dB电桥功分器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的3dB电桥功分器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的3dB电桥功分器的等效电路图。

在图1至图3中，

1：输入端口；2：0度输出端口；3：90度输出端口；4：隔离端口；5：微带线；1’：输入端口；2’：0度输出端口；3’：90度输出端口；4’：隔离端口；5’：微带线；C1、C2、C3、C4、C5、C6：电容。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的3dB电桥功分器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种3dB电桥功分器，包括四个端口，分别为输入端口、0度输出端口、90度输出端口和隔离端口，所述输入端口与0度输出端口之间和所述90度输出端口与隔离端口之间设有微带线，所述3dB电桥功分器还包括多个电容，所述多个电容设置于所述输入端口与90度输出端口之间和所述0度输出端口与隔离端口之间，本发明提供的3dB电桥功分器能够通过在输入端口与隔离端口之间和0度输出端口与90度输出端口之间设置电容，以起到调节整个3dB电桥功分器工作频率的作用，使其能够运用于磁共振不同频率多通道发射的系统上。

请参考图2和图3，图2为本发明实施例提供的3dB电桥功分器的结构示意图；图3为本发明实施例提供的3dB电桥功分器的等效电路图。

请重点参考图2和图3，如图2和图3所示，本发明实施例提供一种3dB电桥功分器，包括四个端口，分别为输入端口1、0度输出端口2、90度输出端口3和隔离端口4，所述输入端口1与0度输出端口2之间和所述90度输出端口3与隔离端口4之间设有微带线5，上述3dB电桥功分器还包括多个电容，所述多个电容中的两个电容C1、C2分别设置于所述输入端口1与隔离端口4之间和所述0度输出端口2与90度输出端口3之间。

本发明提供的3dB电桥功分器能够通过在输入端口1与90度输出端口3之间和0度输出端口2与隔离端口4之间分别设置电容C1、C2，改变电容C1、C2的电容值以起到调节整个3dB电桥功分器工作频率的作用，使其能够运用于磁共振不同频率多通道发射的系统上。

进一步的，所述多个电容中的两个电容C5、C6分别设置于所述输入端口1与90度输出端口3之间和所述0度输出端口2与隔离端口4之间，电容C3、C4分别设置于所述0度输出端口2与地之间和所述90度输出端口3与地之间，电容C3、C4、C5、C6均设置于上下两层微带线5之间，且能够调节其自身电容值，使其与整个电路的阻抗匹配，还可以调节该3dB电桥功分器的工作频率，有效地减小了微带线5所需提供的电容，因此微带线5所需的长度也能够大大减小，增大了该3dB电桥功分器的空间利用率。

进一步的，所述输入端口1、0度输出端口3和设置于所述输入端口1与0度输出端口2之间的微带线5均位于第一平面内，所述90度输出端口3、隔离端口4和设置于所述90度输出端口2与隔离端口4之间的微带线5均位于第二平面内，所述第一平面和第二平面不共面，该3dB电桥功分器采用上下两层的设计，减小其所占的横向面积，有效地增加了该3dB电桥功分器的空间利用率。

进一步的，所述3dB电桥的S参数为

$S=\frac{-1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cccc}0& j& 1& 0\\ j& 0& 0& 1\\ 1& 0& 0& j\\ 0& 1& j& 0\end{array}\right),$

S参数是微波电路的重要性能指标，该S参数符合3dB电桥的要求。

进一步的，所述上述电容均为可调电容。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种3dB电桥功分器，包括四个端口，分别为输入端口、0度输出端口、90度输出端口和隔离端口，所述输入端口与0度输出端口之间和所述90度输出端口与隔离端口之间分别设有微带线，其特征在于，所述输入端口与隔离端口之间和所述0度输出端口与90度输出端口之间均设有至少一个电容。

2.根据权利要求1所述3dB电桥功分器，其特征在于，所述输入端口与90度输出端口之间和所述0度输出端口与隔离端口之间均设有至少一个电容。

3.根据权利要求2所述3dB电桥功分器，其特征在于，所述0度输出端口与地之间和所述90度输出端口与地之间均设有至少一个电容。

4.根据权利要求1所述3dB电桥功分器，其特征在于，所述输入端口、0度输出端口和设置于所述输入端口与0度输出端口之间的微带线位于第一平面内，所述90度输出端口、隔离端口和设置于所述90度输出端口与隔离端口之间的微带线位于第二平面内，所述第一平面和第二平面不共面。

5.根据权利要求1所述3dB电桥功分器，其特征在于，所述3dB电桥的S参数为

$S=\frac{-1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cccc}0& j& 1& 0\\ j& 0& 0& 1\\ 1& 0& 0& j\\ 0& 1& j& 0\end{array}\right).$

6.根据权利要求1至5任一项所述3dB电桥功分器，其特征在于，所述多个电容均为可调电容。

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