CN106299576B - 一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法 - Google Patents
一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106299576B CN106299576B CN201610718906.6A CN201610718906A CN106299576B CN 106299576 B CN106299576 B CN 106299576B CN 201610718906 A CN201610718906 A CN 201610718906A CN 106299576 B CN106299576 B CN 106299576B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transmission line
- characteristic impedance
- parameters
- power divider
- electrical length
- 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.)
- Active
Links
Images
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
- Transmitters (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法。功率分配器包括输入端、第一输出端、第二输出端、第一传输线、第二传输线、两条第三传输线、两条第四传输线和隔离电路；第二传输线一端连接输入端，另一端连接第一输出端；第二传输线与输入端连接的一端并联一条第三传输线且并联一条第四传输线，第三传输线的另一端接地；第二传输线与第一输出端连接的一端并联一条第三传输线且并联一条第四传输线，第三传输线的另一端接地；第一传输线的一端连接输入端，另一端连接第二输出端；第一输出端与第二输出端之间连接有隔离电路。因此，本发明实施例提供的技术方案能够解决现有的功率分配器难以实现任意功率分配比的问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及功率分配器技术领域，尤其涉及一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法。
【背景技术】
目前，功率分配器广泛应用于微波通信、卫星通信、导弹制导、雷达，电子对抗，测试仪器仪表等系统中，主要作用是将工作频段的微波功率分配给不同路数的下级级联设备，从而实现功率的分配或合成。
现有的功率分配器主要包括采用微带线设计较宽频带Wilkinson功率分配器和采用微带线设计以及隔离电阻为并联形式的Gysel功率分配器。为了实现反相功率分配器的反相特性，一般采用微带-槽线结构、共面波导结构以及平行带线等平衡传输线方式。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有的功率分配器一般采用短路平行耦合线实现功率分配，在物理上难以实现较高的功率分配比和较低的功率分配比，即现有的功率分配器的设计难以实现任意功率分配比。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法，用以解决现有的功率分配器难以实现任意功率分配比的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种功率分配器，所述功率分配器包括输入端、第一输出端、第二输出端、第一传输线、第二传输线、两条第三传输线、两条第四传输线和隔离电路；
所述第二传输线一端连接所述输入端，另一端连接所述第一输出端；
所述第二传输线与所述输入端连接的一端并联一条第三传输线且并联一条第四传输线，所述第三传输线的另一端接地；
所述第二传输线与所述第一输出端连接的一端并联一条第三传输线且并联一条第四传输线，所述第三传输线的另一端接地；
所述第一传输线的一端连接所述输入端，另一端连接所述第二输出端；
所述第一输出端与所述第二输出端之间连接有所述隔离电路。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述隔离电路包括：第五传输线、第六传输线和隔离电阻；
所述第五传输线的一端连接所述第一输出端，另一端连接所述第六传输线；
所述第六传输线的另一端连接所述第二输出端。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述隔离电阻的一端接地，另一端连接在所述第五传输线和所述第六传输线之间。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第五传输线与所述第一传输线相同。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例中，功率分配器采用微带的电路结构，微带电路结构为平面结构，容易与其他微波组件或电路进行集成，灵活性较高，能够降低集成成本，而且，本发明实施例提供的功率分配器中，第一输出端和第二输出端之间有良好的反相特性；并且，本发明实施例中，只需要在功率分配器中合理的选择指定的传输线的特性阻抗和电长度，就可以实现功率分配器的任意目标功率分配比，在物理实现方面简便可行。因此，本发明实施例解决了现有的功率分配器难以实现任意功率分配比的问题。
另一方面，本发明实施例提供了一种功率分配器中器件参数的获取方法，应用于如权利要求1所述的功率分配器；
所述方法包括：
根据目标功率分配比，获取两个传输线参数，所述两个传输线参数包括第一传输线的特性阻抗、第一传输线的电长度、第六传输线的特性阻抗和第六传输线的电长度中任意两个；
根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取所述功率分配器中各器件的参数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述功率分配器中各器件的参数包括：
所述第一传输线和所述第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数；以及，
第二传输线的特性阻抗和电长度；以及，
第三传输线的特性阻抗；以及，
第四传输线的特性阻抗；以及，
第五传输线的特性阻抗和电长度；以及
隔离电阻的阻值。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取所述功率分配器中各器件的参数，包括：
根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取第一传输线和第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数；
根据所述第六传输线的传输线参数，获取所述第三传输线的特性阻抗；
根据所述第六传输线的传输线参数和所述三传输线的特性阻抗，获取所述第四传输线的特性阻抗。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，利用如下公式组，根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取第一传输线和第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数：
其中，K2为所述目标功率分配比，P1为所述第一输出端的功率，P2为所述第二输出端的功率，Z6为所述第六传输线的特性阻抗，Z1为所述第一传输线的特性阻抗，θ6为所述第六传输线的电长度，θ1为所述第一传输线的电长度，Z0为所述系统的特性阻抗。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，利用如下公式，根据第四传输线的传输线参数，获取所述第三传输线的特性阻抗：
其中，Zoe为所述第三传输线的特性阻抗，Z6为第六传输线的特性阻抗，C为耦合系数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，利用如下公式，根据所述第六传输线的传输线参数和所述第三传输线的特性阻抗，获取所述第四传输线的特性阻抗：
Z4＝Zoetanθ4tanθ6
其中，Z4为所述第四传输线的特性阻抗，Zoe为所述第三传输线的特性阻抗，θ4为所述第四传输线的电长度，θ6为所述第六传输线的电长度。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，
所述第二传输线的特性阻抗等于所述第六传输线的特性阻抗；以及，
所述第二传输线的电长度为所述第六传输线的电长度加上180°。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，
所述第五传输线的特性阻抗等于所述第一传输线的特性阻抗；以及，
所述第五传输线的电长度等于所述第一传输线的电长度。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述隔离电阻的阻值等于所述系统的特性阻抗。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例中提供的功率分配器中参数的获取方法，可以通过合理获取两条传输线的特性阻抗和电长度来实现功率分配，相较于现有技术中通过两条传输线的特性阻抗之比实现功率分配的方式，本发明实施例可以根据两条传输线的4 个参数进行合理选择，在满足功率分配器的任意功率分配比的同时，物理实现的方式简单可靠，并且，功率分配器中参数的选择灵活性较高，可以在一定程度上能够降低集成成本；而且，本发明实施例中，功率分配器的第一输出端和第二输出端之间有良好的反相特性。因此，本发明实施例解决了现有的功率分配器难以实现任意功率分配比的问题。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的功率分配器的电路拓扑结构图；
图2是本发明实施例中输入端11激励情况下的功率分配器的偶模等效电路示意图；
图3是本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为1时的频率响应示意图；
图4是本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为1时的输出端口的相位角示意图；
图5是为本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为1GHz，目标功率分配比K2为2时的频率响应示意图；
图6是本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为1GHz，目标功率分配比K2为2时的输出端口的相位角示意图；
图7是本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为4时的频率响应示意图；
图8是本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为4时的输出端口的相位示意图；
图9是本发明实施例所提供的功率分配器中器件参数的获取方法的流程示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述传输线等，但这些传输线不应限于这些术语。这些术语仅用来将传输线彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一传输线也可以被称为第二传输线，类似地，第二传输线也可以被称为第一传输线。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例一
本发明实施例提供了一种功率分配器，请参考图1，其为本发明实施例提供的功率分配器的电路拓扑结构图。
如图1所示，该功率分配器包括输入端11、第一输出端12、第二输出端 13、第一传输线14、第二传输线15、两条第三传输线16(包括第三传输线161 和第三传输线162)、两条第四传输线17(包括第四传输线171和第四传输线172)和隔离电路18；
第二传输线15一端连接输入端11，另一端连接第一输出端12；
第二传输线15与输入端11连接的一端并联一条第三传输线161且并联一条第四传输线171，第三传输线161的另一端接地；
第二传输线15与第一输出端12连接的一端并联一条第三传输线162且并联一条第四传输线172，第三传输线162的另一端接地；
第一传输线14的一端连接输入端11，另一端连接第二输出端13；
第一输出端12与第二输出端13之间连接有隔离电路18。
具体的，本发明实施例中，输入端11的特性阻抗、第一输出端12的特性阻抗和第二输出端13的特性阻抗均相等。
在一个具体的实现过程中，第二传输线15的特性阻抗等于第六传输线 182的特性阻抗；以及，第二传输线15的电长度为第六传输线182的电长度加上180°。
具体的，本发明实施例中，第二传输线15的电长度为180°+θ6，特性阻抗为Z2，则在第二传输线15和两条第三传输线16的电路结构中，第二传输线15两端的两条第三传输线16会在工作频点时产生较大的导纳，进而对功率分配器的反相特性有较大影响，因此，本发明实施例中，在第二传输线15 的两端还分别并联了一条第四传输线17，以抵消工作频点时，第二传输线15 两端并联的第三传输线16产生的导纳，从而，使得第二传输线15和并联的两条第三传输线16组成的电路可以等效为电长度为180°+θ6，等效特性阻抗为Z2的传输线15，进而，可以实现功率分配器的第一输出端12和第二输出端 13之间的反相特性。
如图1所示，第一输出端12与第二输出端通过隔离电路18进行连接。
在一个具体的实现过程中，如图1所示，隔离电路18包括：第五传输线 181、第六传输线182和隔离电阻183。第五传输线181的一端连接第一输出端12，另一端连接第六传输线182；第六传输线182的另一端连接第二输出端13。具体的实现过程中，隔离电阻183的一端接地，另一端连接在第五传输线181和第六传输线182之间。
具体的，本发明实施例中，第五传输线181与第一传输线14相同。也即，第五传输线181的特性阻抗等于第一传输线14的特性阻抗，第五传输线181 的电长度等于第一传输线14的电长度。
在一个具体的实现过程中，电阻的阻值R等于输入端的特性阻抗Z0。
具体的，如图1所示的功率分配器中，各器件的参数包括：第一传输线 14的特性阻抗和电长度、第二传输线15的特性阻抗和电长度、第三传输线16 的特性阻抗、第四传输线17的特性阻抗、第五传输线181的特性阻抗和电长度、第六传输线182的特性阻抗和电长度、隔离电阻183的阻值。
本发明实施例中，根据目标功率分配比，获取两个传输线参数，两个传输线参数包括第一传输线14的特性阻抗、第一传输线14的电长度、第六传输线182的特性阻抗和第六传输线182的电长度中任意两个；然后，可以根据目标功率分配比和获取到的两个传输线参数，获取功率分配器中各器件的参数。
具体的，本发明实施例中，根据目标功率分配比，获取两个传输线参数的具体实现方式不进行特别限定。
在一个具体的实现过程中，可以优先以物理实现更为容易为原则，根据目标功率分配比，在物理实现容易的范围内选择两个传输线参数。例如，更容易得到物理实现的第一传输线14的特性阻抗的范围可以为[30Ω，120Ω]，更容易得到物理实现的第六传输线182的特性阻抗的范围可以为大于150Ω。可以理解的是，以上举例仅用以说明本方案，并不用以限制本发明。
基于此，本发明实施例中，根据目标功率分配比和两个传输线参数，获取功率分配器中各器件的参数，可以包括以下步骤：
根据目标功率分配比和两个传输线参数，获取第一传输线14和第六传输线 182除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数；
根据第六传输线182的传输线参数，获取第三传输线16的特性阻抗；
根据第六传输线182的传输线参数和第三传输线16的特性阻抗，获取第四传输线17的特性阻抗。
具体的，根据第六传输线182的特性阻抗，获取第三传输线16的特性阻抗。
具体的，根据第六传输线182的电长度和第三传输线16的特性阻抗，获取第四传输线17的特性阻抗。
本发明实施例中，在输入端11激励的情况下，假设传输线无功率消耗，微波功率只传输到第一输出端12和第二输出端13中，因此，目标功率分配比为第二输出端13的输出的功率P2与第一输出端12的输出的功率P1之比，也即目标功率分配比K2的表达式可以表述为如下公式：
其中，K2为目标功率分配比，P1为第一输出端12的功率，P2为第二输出端13的功率，Z6为第六传输线182的特性阻抗，Z1为第一传输线14的特性阻抗，θ6为第六传输线182的电长度，θ1为第一传输线14的电长度。
请参考图2，其为本发明实施例中输入端11激励情况下的功率分配器的偶模等效电路示意图。
如图2所示，将功率分配器中由输入端11经第二传输线15、第一输出端 12、第五传输线181的支路作为上行支路，该上行支路的输入导纳为Yu；并且，将功率分配器中由输入端11经第一传输线14、第二输出端13、第六传输线182的支路作为下行支路，下行支路的输入导纳为YL。
基于此，根据传输线理论，可以得到如下公式组：
其中，Y0为输入端11的特性导纳，Y1为第一传输线14的特性导纳，Y6为第六传输线182的特性导纳，θ1为第一传输线14的电长度，θ6为第六传输线 182的电长度，j为虚数单位。
需要说明的是，本发明实施例中特性导纳与特性阻抗之间存在如以下公式之间的关系：
Y0＝1/Z0
其中，Z0表示系统的特性阻抗，Y0表示系统的特性导纳。
根据上述公式，可以得到第一传输线14的特性阻抗Z1，第一传输线14的特性阻抗Z1的表达式如以下的公式所示：
其中，K2为目标功率分配比，Z6为第六传输线182的特性阻抗，θ6为第六传输线182的电长度，Z1为第一传输线14的特性阻抗，θ1为第一传输线14的电长度，Z0为系统的特性阻抗。
因此，根据K2的表达式公式与Z1的表达式公式组成的公式组，当第一传输线 14的特性阻抗Z1、第一传输线14的电长度θ1、第六传输线182的特性阻抗Z6和第六传输线182的电长度θ6这四个参数中的任意两个参数确定的时候，结合目标功率分配比K2，就可以得到其他两个参数。
例如，根据目标功率分配比K2，可以根据实际需要选择合适的第一传输线14 的电长度θ1和第六传输线182的电长度θ6，然后，将目标功率分配比K2、第一传输线14的电长度θ1和第六传输线182的电长度θ6带入K2的表达式公式与Z1的表达式公式组成的公式组，求解该公式组，即可得到第一传输线14的特性阻抗Z1和第六传输线182的特性阻抗Z6。可以理解的是，该举例仅用以说明本方案，并不用以限制本发明。
在一个具体的实现过程中，针对本发明实施例中如图1所示的功率分配器，可以利用如下公式，根据第六传输线182的传输线参数，获取第三传输线16的特性阻抗：
其中，Zoe为第三传输线16的特性阻抗，Z6为第六传输线182的特性阻抗， C为耦合系数。
本发明实施例中，耦合系数C可以根据实际需要进行取值，本发明实施例对此不进行特别限定。
在一个具体的实现过程中，耦合系数C可以在小于0.45的范围内进行取值。
在另一个具体的实现过程中，耦合系数C可以取值0.3。
本发明实施例中，如图1所示，还利用如下的公式，根据第六传输线182的传输线参数和第三传输线16的特性阻抗，获取第四传输线17的特性阻抗：
Z4＝Zoetanθ4tanθ6
其中，Z4为第四传输线17的特性阻抗，Zoe为第三传输线16的特性阻抗，θ4为第四传输线17的电长度，θ6为第六传输线182的电长度。
需要说明的是，第四传输线17的特性阻抗Z4可以根据实际需要进行选择，本发明实施例对此不进行特别限定。
在一个具体的实现过程中，隔离电阻183的阻值R等于系统的特性阻抗Z0。
本发明实施例提供的功率分配器，可以得到任意目标功率分配比。以下以图1所示的功率分配器为例进行举例说明。
例如，若功率分配器的工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为1，该电路中第一传输线14的电长度θ1为90°，第六传输线182的电长度θ6为20°，第一传输线14的特性阻抗Z1为52.84Ω，第六传输线182的特性阻抗Z6为 154.5Ω，选择的耦合系数C为0.3，根据上述公式组得到的第三传输线16的特性阻抗Zoe为66.21Ω，选择的第四传输线17的电长度为70°，通过上述公式得到的第四传输线17的特性阻抗Z4为66.21Ω，隔离电路18中的隔离电阻183的阻值R为50Ω。
请参考图3，其为本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为1时的频率响应示意图。
如图3所示，图3中的曲线1A和曲线1B为表示散射参数(S-Parameter， S参数)S23，表示第一输出端12和第二输出端13之间隔离状况；图3中的曲线2A和曲线2B表示散射参数S33，S33表示第二输出端13的回波损耗/反射系数；图3中的曲线3A和曲线3B表示散射参数S11，S11表示第输入端 11的回波损耗/反射系数；图3中的曲线4A和曲线4B表示散射参数S22， S22表示第第一输出端12的回波损耗/反射系数；图3中的曲线5表示散射参数S21，S21表示第一输出端12输出功率与输入端11输入的功率之比，S21 表示第一输出端12的插入损耗；图3中的曲线6表示散射参数S31，S31表示第二输出端13输出功率与输入端11输入的功率之比，S31表示第二输出端13的插入损耗。
如图3所示，曲线1A和曲线1B在图3中的6条曲线中数值最低，并且，在工作频率2GHz时趋于负无穷，这说明本发明实施例所提供的功率分配器的第一输出端12和第二输出端13之间的端口隔离状况良好。
请参考图4，其为本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为1时的输出端口的相位角示意图。
如图4所示，图4中的曲线6为第二输出端13的相位角，图4中的曲线 7为第一输出端12的相位角，图4中的曲线8为第一输出端12的相位角与第二输出端13的相位角之差。
如图4所示，在工作频率为2GHz时，曲线8的数值为180°，这说明第一输出端12的相位角与第二输出端13的相位角之差为180°，第一输出端 12与第二输出端13之间有良好的反相特性，该功率分配器有良好的反相特性。
或者，又例如，若功率分配器的工作频率为1GHz，目标功率分配比K2为 2，该电路中第一传输线14的电长度θ1为90°，第六传输线182的电长度θ6为30°,第一传输线14的特性阻抗Z1为53Ω，第六传输线182的特性阻抗Z6为150Ω，选择的耦合系数C为0.3，根据上述的公式组得到的第三传输线16的特性阻抗Zoe为64.28Ω，选择的第四传输线17的电长度为60°，通过上述公式得到的第四传输线17的特性阻抗Z2为64.28Ω，隔离电路18中的隔离电阻 183的阻值R为50Ω。
请参考图5，其为本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为1GHz，目标功率分配比K2为2时的频率响应示意图。
如图5所示，图5中的曲线1A和曲线1B为表示散射参数(S-Parameter， S参数)S23，表示第一输出端12和第二输出端13之间的隔离状况；图5中的曲线2A和曲线2B表示散射参数S33，S33表示第二输出端13的回波损耗 /反射系数；图5中的曲线3A和曲线3B表示散射参数S11，S11表示第输入端11的回波损耗/反射系数；图5中的曲线4A和曲线4B表示散射参数S22， S22表示第第一输出端12的回波损耗/反射系数；图5中的曲线5表示散射参数S21，S21表示第一输出端12输出功率与输入端11输入的功率之比，S21 表示第一输出端12的插入损耗；图5中的曲线6表示散射参数S31，S31表示第二输出端13输出功率与输入端11输入的功率之比，S31表示第二输出端13的插入损耗。
如图5所示，曲线1A和曲线1B在图5中的6条曲线中数值最低，并且，在工作频率2GHz时趋于负无穷，这说明本发明实施例所提供的功率分配器的第一输出端12和第二输出端13之间的隔离状况良好。
请参考图6，其为本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为1GHz，目标功率分配比K2为2时的输出端口的相位角示意图。
如图6所示，图6中的曲线6为第二输出端13的相位角，图6中的曲线 7为第一输出端12的相位角，图6中的曲线8为第一输出端12的相位角与第二输出端13的相位角之差。
如图6所示，在工作频率为2GHz时，曲线8的数值为180°，这说明第一输出端12的相位角与第二输出端13的相位角之差为180°，第一输出端 12与第二输出端13之间有良好的反相特性，该功率分配器有良好的反相特性。
或者，又例如，若功率分配器的工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为 4，该电路中第一传输线14的电长度θ1为90°，第六传输线172的电长度θ6为20°,第一传输线14的特性阻抗Z1为52.84Ω，第六传输线172的特性阻抗Z6为154.5Ω，选择的耦合系数C为0.3，根据上述的公式组得到的第三传输线 16的特性阻抗Zoe为66.21Ω，选择的第四传输线17的电长度为70°，通过上述公式得到的第四传输线17的特性阻抗Z2为66.21Ω，隔离电路18中的隔离电阻183的阻值R为50Ω。
请参考图7，其为本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为4时的频率响应示意图。
如图7所示，图7中的曲线1A和曲线1B为表示散射参数(S-Parameter， S参数)S23，表示第一输出端12和第二输出端13之间的隔离状况；图7中的曲线2A和曲线2B表示散射参数S33，S33表示第二输出端13的回波损耗 /反射系数；图7中的曲线3A和曲线3B表示散射参数S11，S11表示第输入端11的回波损耗/反射系数；图7中的曲线4A和曲线4B表示散射参数S22， S22表示第第一输出端12的回波损耗/反射系数；图7中的曲线5表示散射参数S21，S21表示第一输出端12输出功率与输入端11输入的功率之比，S21 表示第一输出端12的插入损耗；图7中的曲线6表示散射参数S31，S31表示第二输出端13输出功率与输入端11输入的功率之比，S31表示第二输出端13的插入损耗。
如图7所示，曲线1A和曲线1B在图7中的6条曲线中数值最低，并且，在工作频率1GHz时趋于负无穷，这说明本发明实施例所提供的功率分配器的第一输出端12和第二输出端13之间的端口隔离状况良好。
请参考图8，其为本发明实施例提供的功率分配器在工作频率为2GHz，目标功率分配比K2为4时的输出端口的相位示意图。
如图8所示，图8中的曲线6为第二输出端13的相位角，图8中的曲线 7为第一输出端12的相位角，图8中的曲线10为第一输出端12的相位角与第二输出端13的相位角之差。
如图8所示，在工作频率为2GHz时，曲线8的数值为180°，这说明第一输出端12的相位角与第二输出端13的相位角之差为180°，第一输出端 12与第二输出端13之间有良好的反相特性，该功率分配器有良好的反相特性。
可以理解的是，以上举例仅用以说明本方案，并不用以限制本发明。本发明实施例对具体的求解过程不再进行赘述。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例中，功率分配器采用微带的电路结构，微带电路结构为平面结构，容易与其他微波组件或电路进行集成，灵活性较高，能够降低集成成本，而且，本发明实施例提供的功率分配器中，第一输出端和第二输出端之间有良好的反相特性；并且，本发明实施例中，只需要在功率分配器中合理的选择指定的传输线的特性阻抗和电长度，就可以实现功率分配器的任意目标功率分配比，在物理实现方面简便可行。因此，本发明实施例解决了现有的功率分配器难以实现任意功率分配比的问题。
实施例二
本发明实施例提供了一种功率分配器中器件参数的获取方法，应用于如权利要求1的功率分配器；
请参考图9，其为本发明实施例所提供的功率分配器中器件参数的获取方法的流程示意图。如图9所示，该方法包括：
S901，根据目标功率分配比，获取两个传输线参数。
具体的，两个传输线参数包括第一传输线的特性阻抗、第一传输线的电长度、第六传输线的特性阻抗和第六传输线的电长度中任意两个；
S902，根据目标功率分配比和两个传输线参数，获取功率分配器中各器件的参数。
具体的，本发明实施例中，功率分配器中各器件的参数包括：
第一传输线和第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数；以及，
第二传输线的特性阻抗和电长度；以及，
第三传输线的特性阻抗；以及，
第四传输线的特性阻抗；以及，
第五传输线的特性阻抗和电长度；以及，
隔离电阻的阻值。
具体的，本发明实施例中，根据目标功率分配比和两个传输线参数，获取功率分配器中各器件的参数，包括：
根据目标功率分配比和两个传输线参数，获取第一传输线和第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数；
根据第六传输线的传输线参数，获取第三传输线的特性阻抗；
根据第六传输线的传输线参数和三传输线的特性阻抗，获取第四传输线的特性阻抗。
在一个具体的实现过程中，利用如下公式组，根据目标功率分配比和两个传输线参数，获取第一传输线和第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数：
其中，K2为目标功率分配比，P1为第一输出端的功率，P2为第二输出端的功率，Z6为第六传输线的特性阻抗，Z1为第一传输线的特性阻抗，θ6为第六传输线的电长度，θ1为第一传输线的电长度，Z0为系统的特性阻抗。
在一个具体的实现过程中，利用如下公式，根据第四传输线的传输线参数，获取第三传输线的特性阻抗：
其中，Zoe为耦合线的偶模阻抗，Zoo为耦合线的奇模阻抗，Z6为第六传输线的特性阻抗，C为耦合系数。
在一个具体的实现过程中，利用如下公式，根据第六传输线的传输线参数和第三传输线的特性阻抗，获取第四传输线的特性阻抗：
Z4＝Zoetanθ4tanθ6
其中，Z4为第四传输线的特性阻抗，Zoe为第三传输线的特性阻抗，θ4为第四传输线的电长度，θ6为第六传输线的电长度。
在一个具体的实现过程中，第二传输线的特性阻抗等于第六传输线的特性阻抗；以及，
第二传输线的电长度为第六传输线的电长度加180°。
在一个具体的实现过程中，第五传输线的特性阻抗等于第一传输线的特性阻抗；以及，
第五传输线的电长度等于第一传输线的电长度。
在一个具体的实现过程中，隔离电阻的阻值等于系统的特性阻抗。
本发明实施例中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例中提供的功率分配器中参数的获取方法，可以通过合理获取两条传输线的特性阻抗和电长度来实现功率分配，相较于现有技术中通过两条传输线的特性阻抗之比实现功率分配的方式，本发明实施例可以根据两条传输线的4个参数进行合理选择，在满足功率分配器的任意功率分配比的同时，物理实现的方式简单可靠，并且，功率分配器中参数的选择灵活性较高，可以在一定程度上能够降低集成成本；而且，本发明实施例中，功率分配器的第一输出端和第二输出端之间有良好的反相特性。因此，本发明实施例解决了现有的功率分配器难以实现任意功率分配比的问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种功率分配器，其特征在于，所述功率分配器包括输入端、第一输出端、第二输出端、第一传输线、第二传输线、两条第三传输线、两条第四传输线和隔离电路；
所述第二传输线一端连接所述输入端，另一端连接所述第一输出端；
所述第二传输线与所述输入端连接的一端并联一条第三传输线且并联一条第四传输线，所述第三传输线的另一端接地；
所述第二传输线与所述第一输出端连接的一端并联另一条第三传输线且并联另一条第四传输线，所述另一条第三传输线的另一端接地；
所述第一传输线的一端连接所述输入端，另一端连接所述第二输出端；
所述第一输出端与所述第二输出端之间连接有所述隔离电路。
2.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述隔离电路包括：第五传输线、第六传输线和隔离电阻；
所述第五传输线的一端连接所述第一输出端，另一端连接所述第六传输线；
所述第六传输线的另一端连接所述第二输出端。
3.根据权利要求2所述的功率分配器，其特征在于，所述隔离电阻的一端接地，另一端连接在所述第五传输线和所述第六传输线之间。
4.根据权利要求2所述的功率分配器，其特征在于，所述第五传输线与所述第一传输线相同。
5.一种功率分配器中器件参数的获取方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的功率分配器；
所述方法包括：
根据目标功率分配比，获取两个传输线参数，所述两个传输线参数包括第一传输线的特性阻抗、第一传输线的电长度、第六传输线的特性阻抗和第六传输线的电长度中任意两个；
根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取所述功率分配器中各器件的参数；
所述功率分配器中各器件的参数包括：
所述第一传输线和所述第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数；以及，
第二传输线的特性阻抗和电长度；以及，
第三传输线的特性阻抗；以及，
第四传输线的特性阻抗；以及，
第五传输线的特性阻抗和电长度；以及，
隔离电阻的阻值；
根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取所述功率分配器中各器件的参数，包括：
根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取第一传输线和第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数；
根据所述第六传输线的传输线参数，获取所述第三传输线的特性阻抗；
根据所述第六传输线的传输线参数和所述三传输线的特性阻抗，获取所述第四传输线的特性阻抗；
利用如下公式组，根据所述目标功率分配比和所述两个传输线参数，获取第一传输线和第六传输线除已获取的两个传输线参数以外的其他两个传输线参数：
其中，K2为所述目标功率分配比，P1为所述第一输出端的功率，P2为所述第二输出端的功率，Z6为所述第六传输线的特性阻抗，Z1为所述第一传输线的特性阻抗，θ6为所述第六传输线的电长度，θ1为所述第一传输线的电长度，Z0为系统的特性阻抗。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用如下公式，根据第六传输线的传输线参数，获取所述第三传输线的特性阻抗：
其中，Zoe为所述第三传输线的特性阻抗，Z6为第六传输线的特性阻抗，C为耦合系数。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用如下公式，根据所述第六传输线的传输线参数和所述第三传输线的特性阻抗，获取所述第四传输线的特性阻抗：
Z4＝Zoetanθ4tanθ6
其中，Z4为所述第四传输线的特性阻抗，Zoe为所述第三传输线的特性阻抗，θ4为所述第四传输线的电长度，θ6为所述第六传输线的电长度。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述第二传输线的特性阻抗等于所述第六传输线的特性阻抗；以及，
所述第二传输线的电长度为所述第六传输线的电长度加上180°。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述第五传输线的特性阻抗等于所述第一传输线的特性阻抗；以及，
所述第五传输线的电长度等于所述第一传输线的电长度。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述隔离电阻的阻值等于系统的特性阻抗。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610718906.6A CN106299576B (zh) | 2016-08-24 | 2016-08-24 | 一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610718906.6A CN106299576B (zh) | 2016-08-24 | 2016-08-24 | 一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106299576A CN106299576A (zh) | 2017-01-04 |
| CN106299576B true CN106299576B (zh) | 2021-10-08 |
Family
ID=57615079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610718906.6A Active CN106299576B (zh) | 2016-08-24 | 2016-08-24 | 一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106299576B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410281A (en) * | 1993-03-09 | 1995-04-25 | Sierra Technologies, Inc. | Microwave high power combiner/divider |
| US5467063A (en) * | 1993-09-21 | 1995-11-14 | Hughes Aircraft Company | Adjustable microwave power divider |
| US6570466B1 (en) * | 2000-09-01 | 2003-05-27 | Tyco Electronics Logistics Ag | Ultra broadband traveling wave divider/combiner |
| CN103427145A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-12-04 | 卑璐璐 | 新型双频Wilkinson功率分配器设计 |
| CN103490131A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-01-01 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种传输线结构微波射频功率分配器 |
| CN203932285U (zh) * | 2014-06-11 | 2014-11-05 | 南京航空航天大学 | 一种微波四频功分器 |
| CN104393389A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-04 | 电子科技大学 | 一种具有幅度和相位补偿功能的宽带移相功分器 |
| CN205911412U (zh) * | 2016-08-24 | 2017-01-25 | 深圳天珑无线科技有限公司 | 一种功率分配器 |
-
2016
- 2016-08-24 CN CN201610718906.6A patent/CN106299576B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410281A (en) * | 1993-03-09 | 1995-04-25 | Sierra Technologies, Inc. | Microwave high power combiner/divider |
| US5467063A (en) * | 1993-09-21 | 1995-11-14 | Hughes Aircraft Company | Adjustable microwave power divider |
| US6570466B1 (en) * | 2000-09-01 | 2003-05-27 | Tyco Electronics Logistics Ag | Ultra broadband traveling wave divider/combiner |
| CN103427145A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-12-04 | 卑璐璐 | 新型双频Wilkinson功率分配器设计 |
| CN103490131A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-01-01 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种传输线结构微波射频功率分配器 |
| CN203932285U (zh) * | 2014-06-11 | 2014-11-05 | 南京航空航天大学 | 一种微波四频功分器 |
| CN104393389A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-04 | 电子科技大学 | 一种具有幅度和相位补偿功能的宽带移相功分器 |
| CN205911412U (zh) * | 2016-08-24 | 2017-01-25 | 深圳天珑无线科技有限公司 | 一种功率分配器 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Modified Wilkinson Power Divider for nth Harmonic Suppression;Kun-Hui Yi等;《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》;20030531;第13卷(第5期);全文 * |
| 一种微带结构的新型不等分功分器设计;傅世强等;《现代电子技术》;20130131;第36卷(第4期);全文 * |
| 不等分Gysel功分器的简化设计方法;张轶江等;《雷达与对抗》;20100630;第30卷(第2期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106299576A (zh) | 2017-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | An analytical design method for a novel dual-band unequal coupler with four arbitrary terminated resistances | |
| CN108417938B (zh) | 一种微带滤波功分器 | |
| US20150255865A1 (en) | Decoupling circuit | |
| WO2019091032A1 (zh) | 威尔金森功分器 | |
| CN104966881A (zh) | 一种双频带平衡式功分器 | |
| CN104659450B (zh) | 一种基于十字型谐振器的宽带差分带通滤波器 | |
| CN210182549U (zh) | 功率分配器 | |
| US9178263B1 (en) | Divider/combiner with bridging coupled section | |
| CN100568620C (zh) | 一种具有多种功率分配比的微波功分器 | |
| CN106410352B (zh) | 一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法 | |
| CN106299576B (zh) | 一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法 | |
| US20160365617A1 (en) | Power divider and power combiner | |
| WO2018076519A1 (zh) | 一种双频带非均匀传输线阻抗变换器的设计方法及电路 | |
| KR101602440B1 (ko) | 전력 분배기 | |
| US8981871B2 (en) | High directivity directional coupler | |
| TWI740170B (zh) | 功率分配器 | |
| CN210693883U (zh) | 移相电路、天线装置和信号处理器 | |
| CN105322263B (zh) | 微波一分n功率分配器 | |
| Sharma et al. | Design and simulation of compact hairpin band pass filter | |
| CN107959479B (zh) | 一种微波平面180度混合网络 | |
| CN205985288U (zh) | 一种功率分配器 | |
| CN110752833A (zh) | 移相电路、天线装置和信号处理器 | |
| KR101665237B1 (ko) | 평면형 매직-티 | |
| Kim et al. | A Branch line hybrid having arbitrary power division ratio and port impedances 1| Yong-Beom Kim | |
| Chen et al. | A planar balanced branch-line coupler with filtering function |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220114 Address after: 523000 building 3, No. 6, HongMian Road, Songshanhu Park, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: Weike terminal technology (Dongguan) Co.,Ltd. Address before: 518053 H3 501B, east industrial area of overseas Chinese town, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Patentee before: SHENZHEN TINNO WIRELESS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |