CN105870561A - 一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，包括外腔体以及嵌设于该外腔体内的内导体谐振杆；内导体谐振杆一端作为谐振杆输入端，并与输入端插针相连；内导体谐振杆另一端作为谐振杆输出端，并分别与第一输出端插针以及第二输出端插针相连。本发明所提出的一种指数渐变线传输的腔体二功率分配器，提供了一种整体结构比较紧凑，长度较短，加工较为容易，体积及重量较小、生产成本较低的腔体功率分配器，解决了现有技术带来的腔体功率分配器的长度较长，产品一致性较差，加工难度较大，生产成本较高，体积及重量均较大等不便问题。

Description

一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器

技术领域

本发明涉及蜂窝移动通信领域，特别是涉及一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器。

背景技术

目前，市场上常见的宽带腔体功率分器配大多是通过多级四分之一波长阻抗变换器级联构成的，但是通过该方法生产加工的腔体功率分配器长度较长，需要消耗更多的原材料，导致生产成本较高，又因为内导体是呈阶梯状阻抗变换的，导致内导体的生产加工难度较大，降低了生产效率，通常如果要实现800-2700MHz频段的覆盖，需要五级四分之一波长阻抗变换器级联构成，产品总长度一般在230mm以上，大大浪费了材料，加大了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，包括：一外腔体以及嵌设于该外腔体内的内导体谐振杆；所述内导体谐振杆一端作为谐振杆输入端，并与一输入端插针相连；所述内导体谐振杆另一端作为谐振杆输出端，并分别与一第一输出端插针以及一第二输出端插针相连。

在本发明一实施例中，所述内导体谐振杆与所述外腔体同轴匹配，且为同轴谐振腔。

在本发明一实施例中，所述外腔体一端开设有用于嵌设一输入端同轴连接器的第一通孔，且该输入端同轴连接器与所述输入端插针相连；所述外腔体另一端两侧面分别开设有用于嵌设一第一输出端同轴连接器的第二通孔以及用于嵌设一第二输出端同轴连接器的第三通孔，所述第一输出端同轴连接器与所述第一输出端插针相连，所述第二输出端同轴连接器与所述第二输出端插针相连。

在本发明一实施例中，所述内导体谐振杆长度根据如下指数渐变线传输模型确定：

$L=\frac{\mathrm{\λ}lnR}{8\mathrm{\π}\left|T\right|}$

其中，L为指数线长度，R为阻抗比，|T|为反射系数，λ为波长，因为指数线的长度并非任何值都可以满足，因此只要以最低工作频率(即最长波长)为标准选取指数线长度，这样对频段内的所有频率都能满足要求，即C为光在真空中的传播速度，f为频段内的最低频率。

在本发明一实施例中，所述谐振杆输入端以及所述谐振杆输出端直径通过如下方式确定：

首先，通过如下输入阻抗模型确定所述内导体谐振杆的输入特性阻抗以及输出终端特性阻抗：

$Zer=Zoo*e^{\mathrm{\α}l}\left(\frac{\cos kl+j\frac{Zoo}{zl}*\sin kl}{\frac{Zoo}{zl}*\cos kl+j\sin kl}\right)$

其中，L为指数线长度，Zoo为起始特性阻抗，zl为终端所接负载，k为指数线相位常数；

其次，根据所获取输入特性阻抗以及输出终端特性阻抗通过如下方式计算所述输入特性阻抗以及所述输出终端特性阻抗对应的尺寸，也即所述输入端直径以及所述输出端直径：

$Z0=\frac{60}{\sqrt{{\Σ}_r}}ln\frac{b}{a}$

其中，Σr为空气介电常数，b为同轴外腔体腔内径，a为谐振杆外径。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：(1)本发明所提出的腔体功率分配器频带更宽，可以实现更宽频段的覆盖，驻波、插损等指标更好。(2)本发明所提出的功率分配器结构简单、金属内导体采用锥形加工，不会像四分之一波长阻抗变换器级联构成的阶梯状内导体所存在的加工困难问题，大大降低了加工难度，加工精度容易得到满足，提高了生产效率，节约了时间成本和人工成本。(3)金属内导体长度减短，体积及重量均有减小，降低了产品材料成本、生产成本，该腔体功率分配器较目前市场上普遍使用的腔体功率分配器总长度缩短了30％以上。(4)采用渐变传输相对于每一级变换器的敏感性也降低，因此器件的连续性比较强。(5)产品一致性较好,在大批量生产时能更好的保证器件指标的一致性。(6)产品体积缩小,重量的减轻,对于工程安装也比较方便。

附图说明

图1为本发明中二功率分配器内导体谐振杆结构示意图。

图2为本发明中二功率分配器外腔体结构示意图。

图3为本发明中二功率分配器外腔体与内导体谐振杆连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，如图1～图3所示，包括：一外腔体8以及嵌设于该外腔体8内的内导体谐振杆4；所述内导体谐振杆4一端作为谐振杆输入端，并与一输入端插针1相连，所述内导体谐振杆4另一端作为谐振杆输出端，并分别与一第一输出端插针2以及一第二输出端插针3相连。如图1所示，第一输出端插针2以及一第二输出端插针相连分别与内导体谐振杆4输出端竖直固定连接，且第一输出端插针2以及第二输出端插针3规格一致。

进一步的，在本实施例中，所述内导体谐振杆4与所述外腔体8同轴匹配，且为同轴谐振腔。外腔体8采用金属铝作为加工原材料，然后整体再经过喷塑、烤漆等一系列外观处理，谐振杆4同样采用金属铝作为加工原材料，然后谐振杆整体再电镀上厚度为3um的银，谐振杆为实心内导体。

进一步的，在本实施例中，所述外腔体8一端开设有用于嵌设一输入端同轴连接器5的第一通孔，且该输入端同轴连接器5与所述输入端插针1相连；所述外腔体另一端两侧面分别开设有用于嵌设一第一输出端同轴连接器6的第二通孔以及用于嵌设一第二输出端同轴连接器7的第三通孔，所述第一输出端同轴连接器6与所述第一输出端插针2相连，所述第二输出端同轴连接器7与所述第二输出端插针3相连。

进一步的，在本实施例中，内导体谐振杆的输入输出端的直径大小是根据指数渐变传输线理论中的阻抗计算公式得到其输入端特性阻抗和终端负载特性阻抗后变换而来的；内导体的长度是根据指数渐变线传输理论中指数线长度计算公式计算得到的。具体如下：根据指数渐变线传输理论中的指数线长度L的计算公式为其中，为反射系数，λ为波长，由公式可知，当阻抗比R给定时(二功分R＝2，三功分R＝3，四功分R＝4)，指数线越长，反射系数T就越小，即指数线的特性变化的越缓慢。因此，在给定了阻抗比R、反射系数时，指数线的长度并非任意值都可以满足，而必须至少取一最小长度，只要长度大于此值，则能满足要求，因此在宽频带工作时，只要以最低频率(或最长波长)为标准选取指数线长度，则对所有其它频率均能满足匹配要求，即C为光在真空中的传播速度，f为频段内的最低频率。

然后再根据指数渐变线传输理论中可得指数线的输入阻抗Zer的计算公式为其中Zoo为起始时的特性阻抗，Zl为终端所接负载，k为指数线相位常数，根据公式可以求出内导体的输入特性阻抗和输出终端特性阻抗，知道特性阻抗后，再根据所获取输入特性阻抗以及输出终端特性阻抗通过如下方式计算输入特性阻抗以及输出终端特性阻抗对应的尺寸，也即输入端直径以及输出端直径：

$Z0=\frac{60}{\sqrt{{\Σ}_r}}ln\frac{b}{a}$

其中，Σr为空气介电常数，b为同轴外腔体腔内径，a为谐振杆外径。

在实际计算匹配过程中，还需要具体通过后期的仿真调试略微修改，得到与实际环境匹配的最佳技术指标，最终确定内导体的长度和输入输出端的直径大小。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，其特征在于，包括：一外腔体以及嵌设于该外腔体内的内导体谐振杆；所述内导体谐振杆一端作为谐振杆输入端，并与一输入端插针相连；所述内导体谐振杆另一端作为谐振杆输出端，并分别与一第一输出端插针以及一第二输出端插针相连。

2.根据权利要求1所述的一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，其特征在于，所述内导体谐振杆与所述外腔体同轴匹配，且为同轴谐振腔。

3.根据权利要求1所述的一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，其特征在于，所述外腔体一端开设有用于嵌设一输入端同轴连接器的第一通孔，且该输入端同轴连接器与所述输入端插针相连；所述外腔体另一端两侧面分别开设有用于嵌设一第一输出端同轴连接器的第二通孔以及用于嵌设一第二输出端同轴连接器的第三通孔，所述第一输出端同轴连接器与所述第一输出端插针相连，所述第二输出端同轴连接器与所述第二输出端插针相连。

4.根据权利要求1所述的一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，其特征在于，所述内导体谐振杆长度根据如下指数渐变线传输模型确定：

$L=\frac{\mathrm{\λ}\ln R}{8\mathrm{\π}\left|T\right|}$

其中，L为指数线长度，R为阻抗比，|T|为反射系数，λ为波长。

5.根据权利要求3所述的一种指数渐变线传输的宽带腔体二功率分配器，其特征在于，所述谐振杆输入端以及所述谐振杆输出端直径通过如下方式确定：

首先，通过如下输入阻抗模型确定所述内导体谐振杆的输入特性阻抗以及输出终端特性阻抗：

$Zer=Zoo*e^{\mathrm{\α}l}\left(\frac{\cos kl+j\frac{Zoo}{zl}*\sin kl}{\frac{Zoo}{zl}*\cos kl+j\sin kl}\right)$

其中，L为指数线长度，Zoo为起始特性阻抗，zl为终端所接负载，k为指数线相位常数；

其次，根据所获取输入特性阻抗以及输出终端特性阻抗通过如下方式计算所述输入特性阻抗以及所述输出终端特性阻抗对应的尺寸，也即所述输入端直径以及所述输出端直径：

$Z0=\frac{60}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_r}}ln\frac{b}{a}$

其中，∑_r为空气介电常数，b为同轴外腔体腔内径，a为谐振杆外径。