CN105071000A - 宽带微波六端口结构 - Google Patents

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汪立新
张亚静
陆家明
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Abstract

本发明公开了一种宽带微波六端口结构。本发明中的功分器具有三个端口，分别是信号输入端和第一信号输出端和第二信号输出端，第一信号输出端与呈T型分布的三个3dB的正交耦合器中的一个正交耦合器的信号输入端连接；第二信号输出端与呈T型分布的三个3dB的正交耦合器中的另一个正交耦合器的信号输入端连接；T型分布的三个3dB的正交耦合器中的再一个正交耦合器与功分器位置相对。本发明适用范围广，通过改变功分器和耦合器的技术指标，可以得到不同的带宽和工作频段，从而适应不同的接收系统。

Description

宽带微波六端口结构
技术领域
本发明涉及电子与通信领域，具体涉及一种由一个功分器和三个耦合器组成的宽带微波六端口结构。
背景技术
随着无线通信技术的飞速发展，对射频接收机的性能提出了更高的要求。射频接收前端需要适配不同的通信标准，处理不同频带的信号，需要支持不同的调制方式，成本较低且易于升级和重构，在射频接收前端中采用软件无线电(SDR)技术则可以满足上述的要求。但是软件无线电对模拟数字转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP)的性能要求比较高，特别是在信号频率较高的情况下尤为明显。
六端口技术最初被运用于微波网络分析，它是由功分器和定向耦合器等微波器件组成的一种六端口电路。它具有两个信号输入端口和四个信号输出端口，四个输出端口中包含了输入信号的幅度和相位信息，通过测量输出信号的幅度和功率信息就能得到输入信号的幅度和相位数据。将六端口技术运用于SDR接收机，可以将射频信号直接解调到基带信号，从而大大减小ADC和DSP的处理压力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种频带宽，体积小，稳定性高的微波六端口网络结构。
本发明所采取的具体技术方案：
本发明三层结构，包括一个3dB的功分器和三个3dB的正交耦合器，其中底层包含功分器和下接地面，中层包含正交耦合器，顶层包含上接地面；
所述的功分器具有三个端口，分别是信号输入端和第一信号输出端和第二信号输出端，第一信号输出端与呈T型分布的三个3dB的正交耦合器中的一个正交耦合器的信号输入端连接；第二信号输出端与呈T型分布的三个3dB的正交耦合器中的另一个正交耦合器的信号输入端连接；T型分布的三个3dB的正交耦合器中的再一个正交耦合器与功分器位置相对。
进一步说，所述的功分器为七级的Wilkinson功分器；通过七节阻抗变换器级联来达到增加带宽的效果，每级阻抗变换器设计成几字形来节省整个功分器的空间。
进一步说，所述的3dB的正交耦合器均具有相同的结构，每个正交耦合器均为交叉串联型的3dB正交耦合器，具体是将两个8.34dB的弱耦合耦合器通过串联的方式组合在一起，形成3dB的强耦合器；每个8.34dB耦合器都具有9级的阻抗变换器，通过增加级数来增大带宽。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
（1）体积小巧，便于集成，功分器和耦合器压合之后体积仅有82.94mm×99.16mm×1.9mm。
（2）工作频带宽，可工作于5-9Ghz的频带范围内。
（3）适用范围广，通过改变功分器和耦合器的技术指标，可以得到不同的带宽和工作频段，从而适应不同的接收系统。
附图说明
图1为本发明宽带微波六端口结构的示意图。
具体实施方式
如图1所示为六端口网络结构示意图，其中端口2对应的是Wilkinson功分器，端口3和4、端口5和6、端口7和1分别对应三个交叉串联型的3dB正交耦合器。
此功分器为一分二的功分器，具有三个端口，一个输入两个输出。两个输出端的理论损耗均为3dB，分别输出到两个耦合器的输入端口8、10。其中端口8的位置耦合器和功分器共面，所以直接相连。端口10的位置功分器和耦合器中间间隔一个基板，所以通过一个过孔相连。七节功分器中每一节都包含一个隔离电阻，保证功分器输入端和输出端保持较高的隔离度。所述的功分器为7级的Wilkinson功分器。通过多节阻抗变换器级联来达到增加带宽的效果，每级阻抗变换器设计成几字形来节省整个功分器的空间。采用了介电常数为2.65的F4B介质基板，基板厚度为0.8mm。
三个耦合器均具有相同的结构，均为交叉串联型的3dB正交耦合器。以端口3和端口4对应的耦合器为例，它由两个8.34dB的弱耦合偏置带状线耦合器串联而成，形成3dB的强耦合。耦合器包含4个端口，其中端口8对应输入端口，端口3是直通端，端口4为耦合端，9对应为隔离端口。耦合器总共有9节，采用偏置耦合的方式，所以需要三层介质基板来将上下层的导带夹在中间层基板的正反两面。耦合器的三层介质基板，厚度分别为0.8mm、0.3mm和0.8mm。上下两层基板的其中一面均为接地面，中层基板为一块双面板，上下面均有耦合器的导带并且相互交叉形成偏置耦合。
此六端口结构包含7个端口，其中端口7需要接50欧姆的匹配负载。端口1为信号输入端，端口2为本振输入端，端口3到端口6为4个输出端。理论的工作带宽能达到2-12GHz，在工作频带内，回波损耗S11、S22优于-15dB，隔离度S12优于-20dB，四个输出端口的幅度不平衡度优于±2dB，相位不平衡度优于±10°。本发明实现了宽带微波六端口网络，通过测试可以满足射频前端的要求。

Claims (1)

1.宽带微波六端口结构，该结构为三层结构，包括一个3dB的功分器和三个3dB的正交耦合器，其特征在于：其中底层包含功分器和下接地面，中层包含正交耦合器，顶层包含上接地面；
所述的功分器具有三个端口，分别是信号输入端和第一信号输出端和第二信号输出端，第一信号输出端与呈T型分布的三个3dB的正交耦合器中的一个正交耦合器的信号输入端连接；第二信号输出端与呈T型分布的三个3dB的正交耦合器中的另一个正交耦合器的信号输入端连接；T型分布的三个3dB的正交耦合器中的再一个正交耦合器与功分器位置相对；
所述的功分器为七级的Wilkinson功分器；通过七节阻抗变换器级联来达到增加带宽的效果，每级阻抗变换器设计成几字形来节省整个功分器的空间；
所述的3dB的正交耦合器均具有相同的结构，每个正交耦合器均为交叉串联型的3dB正交耦合器，具体是将两个8.34dB的弱耦合器通过串联的方式组合在一起，形成3dB的强耦合器；每个8.34dB耦合器都具有9级的阻抗变换器，通过增加级数来增大带宽。
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