CN105226365A - 一种十六分功分器小型化设计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种十六分功分器体积小型化的方法，该十六分功分器包括功分器腔体、功分器主体、功分器输入端、功分器输出端、基板，主体是由内部互联四级十五个一分二功分器来实现的。所述的三四级级联的每个一分二功分器的每节1/4波长阻抗变换器都经过五次弯曲；所述的每一级每个一分二功分器50欧姆匹配输出微带线部分都分别向其输入端方向上下折叠；所述的十六个输出端口的微带线经过折叠弯曲仍然都在一条直线上，便于安装。所述十六分功分器相对于传统的功分器来说体积更小，性能指标较好，同时，所述十六分功分器的每一个支路的输出都保持在同一直线并且微带线电路结构更加紧凑，也使得功分器美观，使用更方便。

Description

一种十六分功分器小型化设计

技术领域

本发明属于微波器件领域,特别是应用于雷达、天线、卫星通讯微波传输时的功率分配。

背景技术

功率分配器，简称功分器，主要应用于微波电路领域，其作用主要是将某一输出功率按一定的比例分配到各分支电路中，Wilkinson功分器由于其良好的相位特性和设计简单等优点被广泛应用于卫星通信系统和现代雷达中，作为天线阵列，功率合成等微波电路中的不可缺少的组成部件。但随着微波射频电路技术的不断发展，微波系统对功分器也提出了更高的要求，分支数目更多，体积更小。由于十六分功分器虽然分支数目多，但体积大，并且用平面电路形式在制作上产生困难，还不能很好的满足目前的需求。

目前，缩小功分器体积的方法是通过对每一节的1/4阻抗变换器进行弯折。公告号为201020651798.3的中国专利“宽带十六功分器”公开了将功分器体积缩小的技术，是将级联的一分二功分器的输入端口和输出端口各有一条呈正弦矩形波段的传输变换段，两条传输变换段波形相对，从而减小功分器的体积。但这样做会大幅增加功分器的宽度，尤其是对于分支数目较多，由十五个一分二功分器级联而成的十六分功分器并不能很有效的缩小功分器的体积。同时，相邻的一分二功分器的微带线之间由于弯曲靠的很近，更容易发生耦合，导致功分器性能不好。

发明内容

本发明内容针对背景技术存在的缺陷，提供了一种对十六分功分器体积小型化的结构。该结构不仅使功分器的分支数目多，体积更小，应用更广，同时功分器的隔离度高，损耗小。

本发明的技术方案如下：

一种十六分功分器，包括功分器主体、一个功分器输入端、十六个功分器输出端、基板，主体是由内部互联四级十五个一分二功分器来实现的，其特征在于，所述的三四级级联的每个一分二功分器的每节1/4波长阻抗变换器多次弯曲，所述的每一级每一个一分二功分器50欧姆匹配输出微带线部分进行弯曲折叠。

进一步地，所述十六分功分器主体设计在基板上，功分器输入端与功分器输出端都是标准的50欧姆匹配微带线，基板的材料为高性能聚四氟乙烯，功分器腔体材料为铝，重量轻。

进一步地，所述十六分功分器主体是由内部互联四级十五个一分二功分器来实现的。

进一步地，所述一分二功分器的输入端与外部输入端口相连，两个输出端分别与两个一分二功分器输入端相连，依次级联四级至有十六个输出端口。

进一步地，所述的每一个级联的一分二功分器的三节1/4波长阻抗变换器分别由五个半圆弯曲成波状。

进一步地，所述的每一个级联的一分二功分器的每节1/4波长阻抗变换器向中间弯曲的两个半圆形微带线的半径要比向两边弯曲的三个半圆形微带线的半径要小。

进一步地，所述的一分二功分器的50欧姆匹配输出部分的微带线向相反方向折叠，即将第一级一分二功分器输出端微带线向输入端口方向上下折叠，使第二级的两个功分器分别位于第一级一分二功分器的正上方和正下方，第三四级也运用同种方式。

进一步地，所述的第四级八个一分二功分器的十六个输出端口的微带线经过弯曲变换使得十六个输出端口处于一条直线上。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用将每一级的一分二功分器的1/4波长阻抗变换器和50欧姆输出微带线部分弯曲折叠的方式，减小了十六分功分器的体积，微带线电路结构更加紧凑。

2、本发明采用将每一个一分二功分器的每节1/4波长阻抗变换器向中间弯曲的两个半圆形微带线的半径要比向两边弯曲的三个半圆形微带线的半径要小的方式，使得每个一分二功分器的两个分支不会因弯曲靠的太近而产生耦合，提高了功分器的性能。

3、本发明通过对功分器十六个输出端口的微带线的弯曲变换，使得十六个输出端口都处于同一条直线并且保持了输出相位一致，既美观又使用方便。

附图说明

图1为十六分功分器整体结构图。

图2为十六分功分器部分三节1/4波长阻抗变换器弯曲方式放大图。

图3为十六分功分器部分微带线折叠方式放大图。

图4为十六分功分器实物图;

图5为十六分功分器的回波损耗仿真曲线图。

图6为十六分功分器的插入损耗仿真曲线图。

图7为十六分功分器的隔离度仿真曲线图。

图8为十六分功分器实物图实测回波损耗曲线图。

图9为十六分功分器实物图实测插入损耗曲线图。

图10为十六分功分器实物图实测隔离度曲线图。

其中，1为十六分功分器腔体，2为十六分功分器主体、3为十六分功分器总输入端，4为十六分功分器总输出端，5为十六分功分器基板。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例详述本发明的技术方案。

如图1所示为体积小型化之后的十六分功分器整体微带电路结构图，包括功分器主体2、功分器输入端3、功分器输出端4、基板5。本发明实例是由内部互联四级一分二功分器来实现十六分功分器的,即一分二功分器的输入端与外部输入端口相连，两个输出端分别与两个一分二功分器输入端相连，依次级联至有十六个输出端口，其中，每一个一分二功分器有三节1/4波长阻抗变换器，每一节阻抗变换节点处用隔离电阻连接。

如图2所示部分三节1/4波长阻抗变换器弯曲方式放大图。本发明实例中，将后半部分（三四级）的每一个级联的一分二功分器的三节1/4波长阻抗变换器分别进行五次弯曲来减小功分器整体的长度，其中向中间弯曲的半圆形微带线的半径要比向两边弯曲的半圆形微带线的半径要小，这是因为两分支微带线之间距离不宜过小，否则容易发生耦合，只能通过在两分支微带线之间加电阻来改善，设计繁琐。通过上述微带线的弯曲方式，不仅使功分器不用牺牲过多的宽度就能减小长度，并且向内弯曲的微带线之间即使不加隔离电阻对十六分功分器的隔离度也不会产生影响。

为了能进一步减小功分器的体积，将每一级的每个一分二功分器的50欧姆匹配输出部分的微带线向相反方向折叠，即将第一级一分二功分器输出端微带线向输入端口方向上下折叠，使第二级的两个功分器分别位于第一级一分二功分器的正上方和正下方。运用此种方式，再将第二级和第三级的每个一分二功分器输出端口的微带线分别向各自的输入端口方向上下折叠，使第三级和第四级在同一直线上。最后，将第四级的八个一分二功分器的十六个输出端向各自的输入端口折叠。具体折叠方式的部分放大图如图3所示。

进一步地，通过改变微带线的弯曲形状使十六个输出端在同一条垂直线上和保持功分器的相位一致性。本发明的实物图如图4所示。

本发明的方法实施加工的十六分功分器工作频率为0.8Ghz-2.5Ghz。十六分功分器的体积为22.2cm*12.8cm*0.9cm。

图8、图9、图10为本发明提供的十六分功分器实物，利用矢量网络分析仪所得的实测曲线图,如图所示，十六分功分器工作频带为0.8Ghz-2.5Ghz,回波损耗-15.1dB以下，插入损耗范围-13.5dB到-15dB,隔离度都在-22dB以下，若忽略由于加工误差造成的影响，实测曲线与仿真曲线图5、图6、图7结果接近，充分证明十六分功分器体积很小并且性能较好。

Claims (5)

1.一种十六分功分器，包括功分器主体、一个功分器输入端、十六个功分器输出端、基板，主体是由内部互联四级十五个一分二功分器来实现的，其特征在于，所述的三四级级联的每个一分二功分器的每节1/4波长阻抗变换器多次弯曲，所述的每一级每一个一分二功分器50欧姆匹配输出微带线部分进行弯曲折叠。

2.根据权利1所述的十六分功分器，其特征在于，所述的每一个级联的一分二功分器的三节1/4波长阻抗变换器分别由五个半圆弯曲成波状。

3.根据权利1所述的十六分功分器，其特征在于，所述的每一个级联的一分二功分器的每节1/4波长阻抗变换器向中间弯曲的两个半圆形微带线的半径要比向两边弯曲的三个半圆形微带线的半径要小。

4.根据权利1所述的十六分功分器，其特征在于，所述的一分二功分器的50欧姆匹配输出部分的微带线向相反方向折叠，即将第一级一分二功分器输出端微带线向输入端口方向上下折叠，使第二级的两个功分器分别位于第一级一分二功分器的正上方和正下方，第三四级也运用同种方式。

5.根据权利1所述的十六分功分器，其特征在于，所述的第四级八个一分二功分器的十六个输出端口的微带线经过弯曲变换使得十六个输出端口处于一条直线上。