CN104466411B - 一种巴伦合路器一体化馈电网络 - Google Patents

一种巴伦合路器一体化馈电网络 Download PDF

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Abstract

本发明公开了无线通信及射电天文学领域中的一种巴伦合路器一体化馈电网络，包括第一阻抗匹配印制板,其特征在于：所述的阻抗匹配印制板的正面设置有两条渐变状的金属微带线，两条金属微带线的窄端各设置有一个天线接口，两条金属微带线的宽端分别与同轴端口的内导体相连；阻抗匹配印制板的背面设置有两条渐变状的金属微带地线，两条金属微带地线的窄端各设置有一个天线接口，两条金属微带地线的宽端分别与同轴端口的外导体相连。本发明具有阻抗变换、平衡‑不平衡端口的转换、端口合成、低损耗、馈电效率高、结构紧凑、低加工成本等优点，特别适用于工作在宽频带双线极化或双圆极化应用情况下的天线的馈电网络。

Description

一种巴伦合路器一体化馈电网络
技术领域
本发明涉及通信、宽带测向、遥测、遥感、射电天文等技术领域的宽频带反射面天线的馈电网络，具体为一种巴伦合路器一体化馈电网络。
背景技术
目前在宽频带反射面天线中使用的馈电网络有以下几种形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。
1.中国专利号为CN103151602，名称为《具有与频率无关的辐射特性的宽带多偶极子天线》专利中公开了一种馈电网络，8个巴伦和8个低噪声放大器形式的馈电网络，这种馈电网络结构复杂，使用8个低噪放成本高，相位一致性也得不到保证，宽带180°相移器损耗大。(如专利CN103151602中说明书附图图8所示)
2.中国专利号为CN103151602，名称为《具有与频率无关的辐射特性的宽带多偶极子天线》专利中还公开了一种馈电网络，有源巴伦形式的馈电网络，这种馈电网络需要特殊设计的精密工艺进行制造，成本很高，并且其中包含4个低噪声放大器，低噪放的相位一致性无法保证。(如专利CN103151602中说明书附图图9所示)
3.中国专利号为CN103151602，名称为《具有与频率无关的辐射特性的宽带多偶极子天线》专利中公开了一种馈电网络，4个无源巴伦形式的馈电网络，这种馈电网络只能做到3GHz～13.5GHz，倍频再高的话，其插入损耗和阻抗失配会急剧变差，导致整个馈源网络的性能变差。(如专利CN103151602中说明书附图图7所示)
4.双层并接无源巴伦形式的馈电网络，这种馈电网络在狭小的空间(1～2mm)安放两层巴伦，工艺实现上比较困难。另外，在频率为9GHz以上工作时，对驻波影响很大，馈电网络整体性能变差。
因此，研究一种结构简单、低成本、高性能的馈电网络是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中馈电网络的不足之处，提供一种具有阻抗变换、平衡-不平衡端口的转换、端口合成功能的宽频带馈电网络，既避免了使用多个低噪声放大器成本高、相位一致性得不到保证的缺点，又避免了馈电网络插入损耗大的缺点。本发明可在1～10倍频的频带范围内实现4Z0～Z0的阻抗变换，4个平衡的馈电端口到2个不平衡的馈电端口的转换，该发明还具有损耗小、成本低、效率高等优点。
本发明所采用的技术方案为：
一种巴伦合路器一体化馈电网络，包括第一阻抗匹配印制板1，其特征在于：所述的阻抗匹配印制板的正面设置有两条渐变状的金属微带线6，两条金属微带线的窄端5各设置有一个天线接口4，两条金属微带线的宽端7分别与同轴端口3的内导体相连；阻抗匹配印制板的背面设置有两条渐变状的金属微带地线10，两条金属微带地线的窄端9各设置有一个天线接口4，两条金属微带地线的宽端11分别与同轴端口3的外导体相连。
这种巴伦合路器一体化的馈电网络，还包括第二阻抗匹配印制板2，第二阻抗匹配印制板2上设置的金属微带线6和金属微带地线10的布线结构与第一阻抗匹配印制板1相同；在两条金属微带线的两个窄端之间中轴线处的第一阻抗匹配印制板上开设有插槽8，第二阻抗匹配印制板放置在插槽内且与第一阻抗匹配印制板呈正交，第一阻抗匹配印制板的两条金属微带线两个窄端的方向与第二阻抗匹配印制板的两条金属微带线两个窄端的方向相同。
另外，上面所述的第一阻抗匹配印制板1为垂直极化阻抗匹配印制板，所述的第二阻抗匹配印制板2为水平极化阻抗匹配印制板，第一阻抗匹配印制板1与第二阻抗匹配印制板2之间为绝缘设置。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1.2Z0～Z0的阻抗变换比4Z0～Z0的阻抗变换要更容易实现；
2.巴伦和合路器一体化设计，可以实现2Z0～Z0的阻抗变换和减小连接处的阻抗匹配问题；
3.馈源、巴伦和合路器可以合并在一起共同仿真设计，使得馈源整体设计方案的不确定性大大降低；
4.进行了两次合成，最终得到两路正交的线极化输出，传输损耗低。
本发明的宽频带馈电网络采用两块印制板交叉放置，与馈源焊接。实现了阻抗变换、平衡-不平衡端口的转换、端口合成等功能，并且结构简单，易于加工，成本低，并能实现良好的匹配和较小的插入损耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是第一阻抗匹配印制板的正面(微带线)俯视图。
图3是第一阻抗匹配印制板的反面(微带地线)俯视图。
图4是第二阻抗匹配印制板的正面(微带线)俯视图。
图5是第二阻抗匹配印制板的反面(微带地线)俯视图。
具体实施方式
下面，结合图1至图5对本发明作进一步说明。
本发明一种巴伦合路器一体化馈电网络，包括第一阻抗匹配印制板1和第二阻抗匹配印制板2。所述的第一阻抗匹配印制板的正面设置有两条渐变状的金属微带线6，两条金属微带线的窄端5各设置有一个天线接口4，两条金属微带线的宽端7分别与同轴端口3的内导体相连；阻抗匹配印制板的背面设置有两条渐变状的金属微带地线10，两条金属微带地线的窄端9各设置有一个天线接口4，两条金属微带地线的宽端11分别与同轴端口3的外导体相连；第二阻抗匹配印制板2上设置的金属微带线6和金属微带地线10的布线结构与第一阻抗匹配印制板1相同；在两条金属微带线的两个窄端之间中轴线处的第一阻抗匹配印制板上开设有插槽8，第二阻抗匹配印制板放置在插槽内且与第一阻抗匹配印制板呈正交，第一阻抗匹配印制板的两条金属微带线两个窄端的方向与第二阻抗匹配印制板的两条金属微带线两个窄端的方向相同，第一阻抗匹配印制板1与第二阻抗匹配印制板2之间为绝缘设置。
在实施例中，所述的第一阻抗匹配印制板1为垂直极化阻抗匹配印制板，所述的第二阻抗匹配印制板2为水平极化阻抗匹配印制板。第一阻抗匹配印制板的尺寸为35mm×33mm，第二阻抗匹配印制板的尺寸分别为35mm×25mm，阻抗匹配印制板的材料型号为TaconicTly-5-0400-C1/C1-H，厚度为1.0mm，介质相对介电常数为er＝2.17,损耗角正切tanδ＝0.00009。该实例实现了在2～13GHz的频带范围内，200Ω～50Ω的阻抗变换、平衡-不平衡端口的转换和端口合成等功能。
本发明的简要工作原理
这种巴伦合路器一体化馈电网络的工作原理为：天线接口输入阻抗为4Z0(200Ω)，首先通过两条渐变状的金属微带线完成4Z0～2Z0的阻抗变换，将阻抗变换为100Ω，而且是平衡端口到不平衡的转换，再由微带线直接合并为Z0，此时的阻抗为50Ω，由同轴端口实现Z0的阻抗输出，最终完成4Z0到Z0的阻抗变换。第一阻抗匹配印制板和第二阻抗匹配印制板正交插合设置，实现两个极化的输出和4个平衡的馈电端口到2个不平衡的馈电端口的转换。

Claims (4)

1.一种巴伦合路器一体化馈电网络，包括第一阻抗匹配印制板,其特征在于：所述的阻抗匹配印制板的正面设置有两条渐变状的金属微带线，两条金属微带线的窄端各设置有一个天线接口，两条金属微带线的宽端相互连接，并与同轴端口的内导体直接相连；阻抗匹配印制板的背面设置有两条渐变状的金属微带地线，两条金属微带地线的窄端各设置有一个天线接口，两条金属微带地线的宽端相互连接，并与同轴端口的外导体直接相连。
2.根据权利要求1所述的一种巴伦合路器一体化馈电网络，其特征在于：还包括第二阻抗匹配印制板，第二阻抗匹配印制板上设置的金属微带线和金属微带地线的布线结构与第一阻抗匹配印制板相同；在两条金属微带线的两个窄端之间中轴线处的第一阻抗匹配印制板上开设有插槽，第二阻抗匹配印制板放置在插槽内且与第一阻抗匹配印制板呈正交，第一阻抗匹配印制板的两条金属微带线两个窄端的方向与第二阻抗匹配印制板的两条金属微带线两个窄端的方向相同。
3.根据权利要求2所述的一种巴伦合路器一体化馈电网络，其特征在于：所述的第一阻抗匹配印制板为垂直极化阻抗匹配印制板，所述的第二阻抗匹配印制板为水平极化阻抗匹配印制板。
4.根据权利要求2所述的一种巴伦合路器一体化馈电网络，其特征在于：第一阻抗匹配印制板与第二阻抗匹配印制板之间为绝缘设置。
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