CN105244590A

CN105244590A - 一种超宽带功分器

Info

Publication number: CN105244590A
Application number: CN201510698936.0A
Authority: CN
Inventors: 赵小兰; 章秀银; 徐金旭; 唐敏
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: CN105244590B

Abstract

本发明公开了一种超宽带功分器，该功分器包括上层微带结构、隔离元件、中间介质基板和底层金属地板；上层微带结构由输入部分的传输线，T型分支，三个输入/输出(I/O)端口组成；所述功分器通过增加一个传输模式，使带宽变宽，得到通带范围为1.7GHz到3.5GHz；在两输出端口加电阻和电容使隔离度大于15dB；通过使用短路枝节线，额外产生一个传输零点；对称结构使得功分器输出等分同相。

Description

一种超宽带功分器

技术领域

本发明涉及射频通信技术领域，尤其涉及一种超宽带功分器。

背景技术

现有功率分配器时将输入信号功率分成相等或不相等的几路输出的一种多端口微波网络。随着无线通信技术的快速发展，各种通讯系统的载波频率不断提高，小型化低功耗的高频电子器件及电路设计使微波技术发挥了优势，为了使系统的增益达到实际要求，必须实现多波传输，也就是将功率进行分配。功分器广泛应用于天线的馈电系统中，受到了国内外广泛研究。在过去的几十年，有大量关于功率分配器的研究。研究的焦点在于拓宽频带，减小面积，双频响应以及谐波抑制。

1960年，EmestJ.Wilkinson发表了名为AnN-wayhybridPowerDivider的论文中介绍了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功分器即威尔金森功分器。它的演变过程经历了最初的同轴形式，到现在广泛使用的微带线和带状线的形式，另外还有在大功率下回用到的空气带状线和空气同轴线形式。

然而现在通信技术日新月异，军事科技迅猛发展，再加上当今通信行业之间激励竞争，传统意义上的Wilkinson功分器由于仅能工作于单一频段或者奇次谐波，已经远远达不到要求。

传统的威尔金森功分器的狭窄带宽限制了其在宽带系统中的应用。为了进一步加宽工作带宽，可以用多节的宽频功率分配器，即增加λg/4线段和相应的隔离电阻的数目。但是这样设计的后果就是导致电路的尺寸过于庞大，为以后器件的集成带来不便，不利于后期的加工。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超宽带功分器，该功分器尺寸小、带宽为1.7GHz到3.5GHz，工作频率内隔离度大于15dB，输出信号功率等分相位相同。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种超宽带功分器，包括：上层微带结构、隔离元件、中间介质基板和底层金属地板；所述上层微带结构设置在所述中间介质基板的上表面；低层金属地板设置在中间介质的下表面；

所述上层微带结构包括输入传输线、T型分支、短路枝节线和三个输入/输出端口；所述输入传输线的中间部分设置为宽度较大的低阻抗线，用以实现双模功分器，增加带宽；所述短路枝节线设置在输入传输线与T型分支的连接处，用以产生传输零点，实现对带宽的控制；所述输出端口间设置有隔离元件，用以实现输出端口间的隔离。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

利用输入部分设置宽度较大的低阻抗线，实现双模功分器，增加了带宽，减小了电路尺寸；

输出端口间连接的隔离元件包括电容和电阻，增加了隔离度。

附图说明

图1是超宽带功分器的结构示意图；

图2是超宽带功分器的尺寸标注图；

图3是S₂₃参数,S₁₁参数,S₃₁参数和S₂₁参数的实验结果图；

图4是S₃₁参数和S₂₁参数相位差和幅度差的实验结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，为超宽带功分器结构，包括上层微带结构、隔离元件、中间介质基板和底层金属地板，上层微带结构附着在中间介质基板的上表面，中间介质基板下表面为底层金属地板，所述上层微带结构包括输入传输线、T型分支、短路枝节线和三个输入/输出端口；输入传输线的中间部分设置为宽度较大的低阻抗线，用来实现双模功分器，增加带宽；短路枝节线设置在输入传输线与T型分支的连接处，用来产生传输零点，实现对带宽的控制；在输出端口间设置隔离元件实现输出端口的隔离。

上述输入传输线与T型分支的主传输线相连，其中两个输出端口位于T型分支的两条分支线上，并上下对称；所述输入传输线由第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4、第五微带线5顺次连接而成；所述短路枝节线由第六微带线6、第七微带线7、第八微带线8和第九微带线9顺次连接而成，其中第九微带线的一端通过金属化过孔18接地；所述T型分支由它的主传输线和两条对称的分支线组成，包括第十一微带线11、第十二微带线12、第十三微带线13、第十四微带线14、第十五微带线15、第十六微带线16和第十七微带线17；第十六微带线16的一端与第一输出端口O/P1相连接，第十七微带线17的一端与第二输出端口O/P2相连接。

上述隔离元件连接在第十二微带线12和第十三微带线13之间，隔离元件包括两个电阻阻值相同的电阻19和一个电容20，所述电阻分别置于电容的两端。所述短路枝节线的长度为由该短路枝节线产生的传输零点的频率所对应的波导波长的一半。

如图2所示，为本实施例提供的具有宽带等分功器设计(但并不仅限于该尺寸)，具体电路尺寸选择如下：W₁＝W₃＝W₅＝W₈＝W₁₀＝1.86mm，W₂＝1.8mm，W₄＝3.4mm，W₆＝2mm，W₇＝0.6mm，W₉＝1.6mm，L₁＝8.1mm，L₂＝4.5mm，L₃＝0.1mm，L₄＝9.78mm，L₅＝0.6mm，L₆＝1mm，L₇＝2.4mm，L₈＝10mm，L₉＝2.1mm，L₁₀＝6.2mm，L₁₁＝2mm，L₁₂＝9.64mm，L₁₃＝4.46mm，L₁₄＝3.4mm，r₁＝0.15mm。本设计中隔离元件的加载电容值C为1.3pF，电阻值R₁＝R₂为30Ω，所用的介质基板为Rogers4003。电路整体尺寸为32.5mm×14.6mm。

如图3所示为S₂₃参数，S₁₁参数，S₃₁参数和S₂₁参数的实验结果图，可知，带宽为1.7GHz到3.5GHz且隔离度大于15dB。在通带内两端口输出信号等分。

如图4所示，为S₃₁参数和S₂₁参数相位差的实验结果图，可知，两输出信号同相。

上述实施例提供的超宽带功分器，具有宽带、隔离度高、体积小的优异性能，适合应用于无线通信系统的射频前端中。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种超宽带功分器，包括上层微带结构、隔离元件、中间介质基板和底层金属地板；所述上层微带结构设置在所述中间介质基板的上表面；低层金属地板设置在中间介质的下表面；其特征在于：

2.如权利要求1所述的超宽带功分器，其特征在于，所述输入传输线与T型分支的主传输线相连，其中两个输出端口位于T型分支的两条分支线上，并上下对称。

3.如权利要求1所述的超宽带功分器，其特征在于，

所述所述输入传输线由第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线和第五微带线顺次连接而成；

所述短路枝节线由第六微带线、第七微带线、第八微带线和第九微带线顺次连接而成，其中第九微带线的一端通过金属化过孔接地；

所述T型分支由主传输线和两条对称的分支线组成，包括第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线和第十七微带线；所述第十六微带线的一端与第一输出端口相连接，第十七微带线的一端与第二输出端口相连接。

4.如权利要求1所述的超宽带功分器，其特征在于，所述隔离元件连接在第十二微带线和第十三微带线之间；隔离元件包括一个电容和两个电阻阻值相同的电阻，两个电阻分别设置于电容的两端。

5.如权利要求1所述的超宽带功分器，其特征在于，所述短路枝节线的长度为由该短路枝节线产生的传输零点的频率所对应的波导波长的一半。