CN105337014B - 一种小型化不等分威尔金森功率分配器 - Google Patents

一种小型化不等分威尔金森功率分配器 Download PDF

Info

Publication number
CN105337014B
CN105337014B CN201510843212.0A CN201510843212A CN105337014B CN 105337014 B CN105337014 B CN 105337014B CN 201510843212 A CN201510843212 A CN 201510843212A CN 105337014 B CN105337014 B CN 105337014B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microstrip line
power divider
equal part
wilkinson power
miniaturization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510843212.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105337014A (zh
Inventor
章秀银
杜志侠
林跃龙
赵小兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201510843212.0A priority Critical patent/CN105337014B/zh
Publication of CN105337014A publication Critical patent/CN105337014A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105337014B publication Critical patent/CN105337014B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明公开一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、补偿电容、隔离电阻、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，所述上层微带结构相当于一个小型化不等分威尔金森功率分配器，具体由四个臂构成，所述补偿电容及隔离电阻分别跨接在两个臂之间，跟传统的威尔金森功率分配器相比，输入端和隔离电阻之间臂的电长度可以大幅度减短以达到缩减电路尺寸的作用。总体来说，整个不等分威尔金森功率分配器能减小将近百分之五十的面积且具有优异的性能。

Description

一种小型化不等分威尔金森功率分配器
技术领域
本发明涉及功率分配器，具体涉及一种小型化不等分威尔金森功率分配器。
背景技术
功率分配器在现代无线系统中，特别是天线阵列和功率组合网络中承担着重要的组成部分。如今，在无线系统中，紧凑的尺寸有着更多的需求。因此，它的组成部分之一，功率分配器也相应需要小型化。目前，海内外很多学者基于这方面展开了许多研究。
传统的威尔金森功率分配器由多个不同特征阻抗的四分之一波长线(基于设计频率)组成。但是，这个面积在许多应用上需要减小。通常，利用以下两种方式来减小面积：一、基于新的制造技术和新型材料，例如低温共烧陶瓷和多层液晶聚合物基板；二使用新型的设计技术，例如慢波结构，折叠或耦合结构，高低阻抗谐振单元，非均匀传输线，电磁隙单元，不对称缺陷接地结构，合成左右手传输线修饰的恒定电导型传输线的阻抗变压器等。此外，通过向传输线嵌入电感或使用容性负载，也能够减小威尔金森功率分配器的尺寸。在文献“Compact and harmonic suppression Wilkinson power divider with shortcircuit anti-coupled line”中，使用短路抗耦合线来减小面积。在文献“Compact andbroadband rectangular waveguide power divider/combiner using microstrip-fedantisymmetric tapered probe”，使用微带反馈反对称锥形探头来减小面积。在文献“Wilkinson power divider with complex isolation component and itsminiaturization”中使用补偿电容及耦合线来减少电路尺寸。在文献“New Wilkinsonpower dividers and their integration applications to four-way and filteringdividers”中，两种类型的双向等分功率分配器被组合形成了小型化四路功率分配器。然而在大多数的研究里面，更注重于等分功分器的小型化，极少研究不等分功分器的小型化。因为四个臂要求在不平等的条件下，尺寸会更加得大，所以小型化是极度需求的。在文献“Anovel power-divider design with unequal power-dividing ratio and simplelayout”中，提出了具有简单结构的不等分威尔金森功率分配器，但是尺寸偏大。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种小型化不等分威尔金森功率分配器。
本发明与传统的威尔金森功率分配器相比，本发明中输入端和隔离电阻间的两条臂可以按照需要减小长度，实现体积可控的小型化不等分功分器。使用补偿电容是为了实现阻抗匹配和相位补偿，而不是作为电容性负载。
本发明采用如下技术方案：
一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、补偿电容、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，所述上层微带结构具体包括第一路径及第二路径，所述第一路径及第二路径共用输入端口1，所述第一路径由依次连接的第一微带线2、第二微带线4、第三微带线6及第一输出端口8构成，所述第二路径由依次连接的第四微带线3、第五微带线5、第六微带线7及第二输出端口9构成，所述补偿电容10及隔离电阻11分别跨接在第一微带线2及第四微带线3之间。
在保证功分比和低损耗的同时，通过减少第一微带线2及第四微带线3的电长度实现不等分威尔金森分配器体积的可控性和小型化。
第一微带线2与第四微带线3电长度相等。
本发明的有益效果：
(1)本发明可以任意减小输入端与隔离电阻之间臂的长度，实现使整个不等分威尔金森功率分配器尺寸的可控性和小型化。
(2)在保证尺寸减小的同时，该不等分功率分配器具有较小的电路损耗。
附图说明
图1是本发明一种小型化不等分威尔金森功率分配器的结构图；
图2是图1的拓扑结构图；
图3是本实施例的尺寸标注示意图；
图4是本实施例的S21、S31及S11的仿真测试图；
图5是本实施例S22和S33的仿真测试图；
图6是本实施例S32的仿真测试图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、补偿电容、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，通过对输入端与隔离电阻之间两条不同的臂的重新设计，大幅度减小它们的电长度，同时利用补偿电容保证电路性能；所述上层微带结构为一个小型化不等分威尔金森功率分配器，包括第一路径及第二路径，所述第一路径及第二路径共用输入端口1，所述第一路径由依次连接的第一微带线2、第二微带线4、第三微带线6及第一输出端口8构成，所述第二路径由依次连接的第四微带线3、第五微带线5、第六微带线7及第二输出端口9构成，所述补偿电容10及隔离电阻11并联连接，且分别跨接在第一微带线2及第四微带线3之间。第一微带线2跟第四微带线3电长度相等。
第一路径的第一微带线2及第二路径的第四微带线3不同于传统不等分威尔金森功率分配器的电长度的四分之一波长微带线，在保证功分比和低损耗的同时，可以通过减小第一微带线2及第四微带线3的电长度实现该该不等分威尔金森功率分配器体积的可控性和小型化。
通过在第一微带线2和第四微带线3上面跨接了补偿电容10及隔离电阻11增加了对特性阻抗的匹配和对电路的相位补偿，在保证该不等分威尔金森功率分配器体积的可控性和小型化的同时，同时实现了该电路的一定功分比的作用和低损耗的优异性能。
本发明的补偿电容实现阻抗匹配和相位补偿，不作为电容性负载。
如图2所示，本发明一种小型化不等分威尔金森功率分配器的拓扑电路中得知，本发明共有四个臂，第一微带线2为一个臂，第二微带线4及第三微带线6相当于一个臂，第四微带线3为一个臂，第五微带线5及第六微带线7相当于一个臂，由各参数可通过以下公式计算得出：
Z03＝(1+k)Z01 (2)
其中k为公分比，Z01为端口特性阻抗(50Ω)，Z02、Z03、ZT2、ZT3分别为对应微带线的特性阻抗，R1和C1分别为隔离电阻和电容，ω为角频率，θ为对应微带线的电长度。从公式(1)到(6)可以看出，确定了要设计的不等分威尔金森功分器的功分比和工作频率后，可自由设计电长度θ来得到不同体积的不等分威尔金森功分器的结构参数。
如图3所示，本实施例中实现本发明小型化不等分威尔金鑫森功率分配器的设计，具体电路尺寸选择如下:输入端口1线宽W1＝4.15mm，第一微带线2线宽W2＝0.38mm，第四微带线3线宽W3＝2.01mm，第五微带线5线宽W4＝2.95mm，第二微带线4线宽W5＝1.61mm，第三微带线6线宽W6＝1.61mm，第一输出端口8线宽W7＝4.15mm，第六微带线7线宽W8＝2.95mm，第二输出端口9线宽W9＝4.15mm。输入端口1线长L1＝4.15mm，第一微带线2及第四微带线3线长L2＝3.99mm，第二微带线4线长L3＝4.45mm，第五微带线5线长L4＝4.05mm，第三微带线6线长L5＝31mm，第六微带线7线长L6＝29.77mm，第一输出端口8及第二输出端口9线长L7＝L8＝4.15mm。补偿电容10大小1.5pF，隔离电阻11大小180Ω。所用介质基板为F4B。电路整体大小为44.87mm*17.085mm。
由图3可知，本实施例的微带线结构为矩形，相邻微带线的连接角度通过相邻微带线的宽度可以确定。
如图4，图5，图6所示是本实施例的仿真测试图，由测试图中S21，S31，S11，S22，S33，S32均显示出该功率分配器工作在良好的性能上，并且综合考虑本发明的尺寸大小：比同等性能的不等分威尔金森功率分配器面积减小大约百分之五十，证明了本发明的准确性及性能的优异性。
综上，本发明提供了一种减小臂长小型化不等分威尔金森功率分配器，具有尺寸小，性能优异的优点，适合应用于天线阵列和功率分配组成部分。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、补偿电容、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，其特征在于，所述上层微带结构包括第一路径及第二路径，所述第一路径及第二路径共用输入端口(1)，所述第一路径由依次连接的第一微带线(2)、第二微带线(4)、第三微带线(6)及第一输出端口(8)构成，所述第二路径由依次连接的第四微带线(3)、第五微带线(5)、第六微带线(7)及第二输出端口(9)构成，所述补偿电容(10)及隔离电阻(11)分别跨接在第一微带线(2)及第四微带线(3)之间；
该小型化不等分威尔金森功率分配器包括四个臂，第一微带线(2)构成第一臂，特性阻抗为Z03，第二微带线(4)及第三微带线(6)构成第二臂，特性阻抗为ZT3，第四微带线(3)构成第三臂，特性阻抗为Z02，第五微带线(5)及第六微带线(7)构成第四臂，特性阻抗为为ZT2，由各参数可通过以下公式计算得出：
Z03＝(1+k)Z01 (2)
其中k为公分比，Z01为端口特性阻抗(50Ω)，Z02、Z03、ZT2、ZT3分别为对应微带线的特性阻抗，R1和C1分别为隔离电阻和电容，ω为角频率，θ为对应微带线的电长度，从公式(1)到(6)可以看出，确定了要设计的不等分威尔金森功分器的功分比和工作频率后，可自由设计电长度θ来得到不同体积的不等分威尔金森功分器的结构参数。
2.根据权利要求1所述的一种小型化不等分威尔金森功率分配器，其特征在于，在保证功分比和低损耗的同时，通过减少第一微带线(2)及第四微带线(3)的电长度实现不等分威尔金森分配器体积的可控性和小型化。
3.根据权利要求1所述的一种小型化不等分威尔金森功率分配器，其特征在于，第一微带线(2)与第四微带线(3)电长度相等。
CN201510843212.0A 2015-11-26 2015-11-26 一种小型化不等分威尔金森功率分配器 Expired - Fee Related CN105337014B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510843212.0A CN105337014B (zh) 2015-11-26 2015-11-26 一种小型化不等分威尔金森功率分配器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510843212.0A CN105337014B (zh) 2015-11-26 2015-11-26 一种小型化不等分威尔金森功率分配器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105337014A CN105337014A (zh) 2016-02-17
CN105337014B true CN105337014B (zh) 2019-05-14

Family

ID=55287409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510843212.0A Expired - Fee Related CN105337014B (zh) 2015-11-26 2015-11-26 一种小型化不等分威尔金森功率分配器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105337014B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107039736B (zh) * 2016-06-08 2022-08-19 深圳振华富电子有限公司 叠层片式功率分配模块及其制造方法
CN109390677B (zh) * 2017-08-08 2024-06-07 深圳市道通智能航空技术股份有限公司 天线组件及具有此天线组件的无线通信电子设备、遥控器
CN111416189B (zh) * 2019-12-30 2021-10-22 华南理工大学 一种三路任意功分比Gysel型功分器/合路器
CN112216942A (zh) * 2020-10-12 2021-01-12 西安博瑞集信电子科技有限公司 一种不等分功分器
CN113809053A (zh) * 2021-08-17 2021-12-17 西安理工大学 一种基于tsv的利用并联rc的紧凑型功分器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040050747A (ko) * 2002-12-09 2004-06-17 한국전자통신연구원 초고주파 윌켄슨 전력분배기
CN103390786A (zh) * 2013-08-20 2013-11-13 电子科技大学 一种具有任意功分比和相位输出特性的三端口微带功分器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100018648A (ko) * 2008-08-07 2010-02-18 전자부품연구원 다중 결합 전송선로 및 이를 이용한 전력분배기
CN102544675B (zh) * 2012-01-13 2014-07-09 重庆邮电大学 一种双频不等分功分器
CN202454709U (zh) * 2012-02-08 2012-09-26 北京琅拓科电子设备有限公司 一种定向耦合器
CN205211911U (zh) * 2015-11-26 2016-05-04 华南理工大学 一种小型化不等分威尔金森功率分配器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040050747A (ko) * 2002-12-09 2004-06-17 한국전자통신연구원 초고주파 윌켄슨 전력분배기
CN103390786A (zh) * 2013-08-20 2013-11-13 电子科技大学 一种具有任意功分比和相位输出特性的三端口微带功分器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
New Wilkinson Power Dividers and Their Integration Applications to Four-Way and Filtering Dividers;Pu-Hua Deng，and Yu-Ta Chen;《IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY》;20141130;第4卷(第11期);第1828-1837页

Also Published As

Publication number Publication date
CN105337014A (zh) 2016-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105337014B (zh) 一种小型化不等分威尔金森功率分配器
US7952458B2 (en) Balun with a 1/4 impedance ratio
US7741929B2 (en) Miniature quadrature hybrid
CN206506500U (zh) 变压器型移相器、移相电路以及通信终端装置
CN101572492A (zh) 变压器功率合成器
US9136580B2 (en) Quadrature hybrid coupler, amplifier, and wireless communication device
Chang et al. New high-directivity coupler design with coupled spurlines
CN106330128A (zh) 实现宽带巴伦的集成电路
CN205211911U (zh) 一种小型化不等分威尔金森功率分配器
CN103560312A (zh) 一种多路不等功率ltcc功分器
US20180233794A1 (en) Ultra wide band fixed phase shifter based on capacitive load
CN102820502A (zh) 一种平衡式双通带滤波器
CN108123196B (zh) 基于竖直双面平行带线的宽带滤波集成立体巴伦
CN102856620A (zh) 一种采用叠层结构的巴伦
US7199682B2 (en) Distributed balun with a non-unity impedance ratio
EP2549584B1 (en) Wideband balun structure
JP5518210B2 (ja) 結合器および増幅器機構
CN205376694U (zh) 基于容性负载的超宽带定值移相器
CN103985928B (zh) 一种基于开槽线结构的超宽带平衡滤波器
US7821353B2 (en) Directional coupler
TW201315010A (zh) 平衡不平衡轉換器
CN105609915A (zh) 基于慢波结构的双频等分威尔金森功分器及设计方法
JP5578440B2 (ja) 差動伝送線路
CN104241753A (zh) 一种采用两路反相滤波电路的ltcc滤波巴伦
CN206340652U (zh) 包含陶瓷微带的射频垂直过渡结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190514

Termination date: 20211126