CN105811065B - 一种小尺寸超宽带功分器 - Google Patents
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Abstract
一种小尺寸超宽带功分器，包括电路板以及设置在电路板上的功分电路，所述功分电路具有一个连接至输入端口的输入信号传输段和两个连接至输出端口的输出信号传输段，输入信号传输段和输出信号传输段通过一个电路节点电连接，所述输入信号传输段和输出信号传输段的信号传输路径长度均为1/6λ—1/9λ，所述的功分电路中，在连接输入信号传输段和输出信号传输段的电路节点处还接有一个信号传输路径长度为1/3λ—1/6λ的用于匹配线路阻抗的线路匹配段。减小了功分器的尺寸，使其能够应用于更多的环境中。克服了信号传输枝节长度缩短导致的线路电容电感效应、阻抗不匹配的问题，保证了功分器性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线用的功分器，具体地说是一种小尺寸超宽带功分器。
背景技术
功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，是天线阵列馈电网络中的基本元件。随着技术的发展，人们对器件小型化的要求越来越高，功分器的小型化、宽频带一直是行业内的研究方向。阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。射频电路阻抗变化为1/2波长一个周期，为实现阻抗匹配，大多功分器的每段枝节长度设置为1/4λ（其中λ为辐射阵子中心频率所对应的波长，下同）。对于器件的小型化方面，目前基本上都是从微带线排布方式、电路板结构等方面进行研究。但是由于枝节长度的限制，功分器尺寸仍然较大，限制了其使用场景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服功分器尺寸较大的问题，提供一种性能匹配良好的小尺寸超宽带功分器。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种小尺寸超宽带功分器，包括电路板以及设置在电路板上的功分电路，所述功分电路具有一个连接至输入端口的输入信号传输段和两个连接至输出端口的输出信号传输段，输入信号传输段和输出信号传输段通过一个电路节点电连接，所述输入信号传输段和输出信号传输段的信号传输路径长度均为1/6λ—1/9λ，所述的功分电路中，在连接输入信号传输段和输出信号传输段的电路节点处还接有一个信号传输路径长度为1/3λ—1/6λ的用于匹配线路阻抗的线路匹配段。
所述线路匹配段的另一端也可以为短路状态。
所述电路板的外围设有金属固定框，电路板上的功分电路与外部同轴电缆连接。
所述输入信号传输段和输出信号传输段的信号传输路径长度均为1/8λ。
所述线路匹配段的信号传输路径长度为1/4λ。
所述电路板采用PCB覆铜板的形式，功分电路为设置在PCB覆铜板上的印刷电路。
所述线路匹配段的另一端通过金属化过孔与电路板背部铜皮相连，形成短路状态。
本发明的有益效果是：将功分器电路的信号传输枝节长度缩短为1/6λ—1/9λ，从而减少了设置电路所需的电路板面积，减小了功分器的尺寸，使其能够应用于的更多的环境中。在输入信号传输段和输出信号传输段的连接节点处增加一段长度为1/3λ—1/6λ短路或者开路枝节，以改变线路阻抗，同时增加异频隔离，克服了信号传输枝节长度缩短导致的线路电容电感效应、阻抗不匹配的问题，保证了功分器性能。功分器采用金属固定框，外围同轴电缆连接，提升了功分器的三阶性能。采用常规介电常数的PCB覆铜板作为电路板的PCB板材，降低了成本。
附图说明
图1是一种功分器的实施例示意图。
图2是功分器中一个功分电路的实施例示意图。
图3是信号传输枝节为1/4λ的史密斯圆图。
图4是信号传输枝节缩短为1/8λ的史密斯圆图。
图5是增加线路匹配段对线路进行匹配的史密斯圆图匹配效果示意图。
图中标记：1、功分电路，2、金属固定框，3、电路板，4、输入信号传输段，5、输出信号传输段，6、输出信号传输段，7、线路匹配段，8、金属化过孔。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种小尺寸超宽带功分器，包括电路板3以及设置在电路板3上的功分电路1，该实施例中的电路板上设有两个相同的功分电路。每个功分电路1都如图2所示，具有一个连接至功分器输入端口的输入信号传输段4和两个连接至输出端口的输出信号传输段5、6，输入信号传输段和输出信号传输段通过一个电路节点电连接。经过输入信号传输段4的电信号在该节点处一分为二，分配到输出信号传输段5和6。如图3所示的史密斯圆图，射频电路阻抗变化为1/2波长一个周期，图中黑点为1/4波长处，位于x轴，无电容电感效应。普通功分器只需1/4波长匹配，便可实现较好匹配的功分器。但是这种功分器尺寸会较大，难以满足小型化需求。
本发明为了减小功分器尺寸，将输入信号传输段4和输出信号传输段5、6的信号传输路径长度设置为1/6λ—1/9λ，最好为1/8λ。如图4所示史密斯圆图，1/8波长位于圆图上方黑点处（或者下方，起始位置不同，会有区别）。信号传输段长度的减小导致功分电路产生电容电感效应，性能不匹配。需匹配到中心位置，常规做法是改变其阻抗，并加长1/8波长。但如此便是1/4波长匹配，变成了普通的功分器，与我们所需的小型化不符。一般在微带线电路中，通过设置短路枝节来进行滤波。
本发明中，提出线路中增加一段短路线。在通常的天线馈电电路中，短路枝节主要起到滤波的作用。而在本发明将功分器信号传输路径缩短后，如图2所示，在连接输入信号传输段和输出信号传输段的电路节点处增加一段信号传输路径长度为1/3λ—1/6λ，最好是1/4λ的线路匹配段7，能够实现1/8波长线路阻抗匹配。经匹配后，如图5所示，史密斯圆图中黑点回落至x轴。
所述电路板3可采用PCB覆铜板的形式，功分电路1为设置在PCB覆铜板上的印刷电路。
所述线路匹配段7的另一端可通过金属化过孔8与电路板背部铜皮相连，形成短路状态，实现短路线匹配段。
也可以去除金属化过孔8，使线路匹配段7的另一端成为开路状态，实现开路线匹配段。
所述电路板3的外围设有金属固定框2，电路板3上的功分电路1与外部同轴电缆连接，以提升功分器的三阶性能。
Claims (7)
1.一种小尺寸超宽带功分器，包括电路板（3）以及设置在电路板（3）上的功分电路（1），所述功分电路（1）具有一个连接至输入端口的输入信号传输段（4）和两个连接至输出端口的输出信号传输段（5、6），输入信号传输段和输出信号传输段通过一个电路节点电连接，其特征在于：所述输入信号传输段（4）和两个输出信号传输段（5、6）的信号传输路径长度均为1/9λ—1/6λ，所述的功分电路（1）中，在连接输入信号传输段和输出信号传输段的电路节点处还接有一个信号传输路径长度为1/6λ—1/3λ的用于匹配线路阻抗的线路匹配段（7），其中λ为波长。
2.如权利要求1所述的一种小尺寸超宽带功分器，其特征在于：所述线路匹配段（7）的另一端为短路状态。
3.如权利要求1所述的一种小尺寸超宽带功分器，其特征在于：所述电路板（3）的外围设有金属固定框（2），电路板（3）上的功分电路（1）与外部同轴电缆连接。
4.如权利要求1所述的一种小尺寸超宽带功分器，其特征在于：所述输入信号传输段（4）和两个输出信号传输段（5、6）的信号传输路径长度均为1/8λ。
5.如权利要求1所述的一种小尺寸超宽带功分器，其特征在于：所述线路匹配段（7）的信号传输路径长度为1/4λ。
6.如权利要求1所述的一种小尺寸超宽带功分器，其特征在于：所述电路板（3）采用PCB覆铜板的形式，功分电路（1）为设置在PCB覆铜板上的印刷电路。
7.如权利要求6所述的一种小尺寸超宽带功分器，其特征在于：所述线路匹配段（7）的另一端通过金属化过孔（8）与电路板背部铜皮相连，形成短路状态。
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