CN106410352B - 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

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、耦合线、两条第二传输线和隔离电路；耦合线的一端连接输入端，另一端连接第一输出端；耦合线与输入端连接的一端并联一条第二传输线；耦合线与第一输出端连接的一端并联另一条第二传输线；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

一种功率分配器和功率分配器中器件参数的获取方法

【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、耦合线、两条第二传输线和隔离电路；

所述耦合线的一端连接所述输入端，另一端连接所述第一输出端；

所述耦合线与所述输入端连接的一端并联一条第二传输线；所述耦合线与所述第一输出端连接的一端并联另一条第二传输线；

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，所述耦合线包括：第三传输线和第四传输线；

所述第三传输线与所述第四传输线平行耦合；

所述第三传输线的一端接地，另一端连接所述输入端；

所述第四传输线的一端接地，另一端连接所述第一输出端。

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。

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，本发明实施例中，通过在输入端和第一输出端之间连接的耦合线，使得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，应用于上述功率分配器；

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，

耦合线的偶模阻抗、奇模阻抗和电长度；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，获取所述耦合线的偶模阻抗和奇模阻抗；

根据所述第六传输线的传输线参数和所述耦合线的偶模阻抗，获取所述第二传输线的特性阻抗。

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，根据第六传输线的特性阻抗，获取所述耦合线的偶模阻抗和奇模阻抗：

其中，Z_oe为所述耦合线的偶模阻抗，Z_oo为所述耦合线的奇模阻抗，Z₆为第六传输线的特性阻抗，C为耦合系数。

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耦合线的偶模阻抗，获取所述第二传输线的特性阻抗：

Z₂＝Z_oetanθ₂tanθ₆

其中，Z₂为所述第二传输线的特性阻抗，Z_oe为所述耦合线的偶模阻抗，θ₂为所述第二传输线的电长度，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是本发明实施例中耦合线15的等效电路的结构示意图；

图3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时的频率响应示意图；

图5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6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7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时的频率响应示意图；

图9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10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、耦合线15、两条第二传输线16(包括第二传输线161和第二传输线162)和隔离电路17。

具体的，耦合线15的一端连接输入端11，另一端连接第一输出端12；

耦合线15与输入端11连接的一端并联一条第二传输线161；耦合线15与第一输出端12连接的一端并联另一条第二传输线162；

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11与第二输出端12之间连接有隔离电路17。

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的特性阻抗相等，都等于系统的特性阻抗Z₀。

具体的，如图1所示，耦合线15包括：第三传输线151和第四传输线152；

第三传输线151与第四传输线152平行耦合；

第三传输线151的一端接地，另一端连接输入端11；

第四传输线152的一端接地，另一端连接第一输出端12。

请参考图2，其为本发明实施例中耦合线15的等效电路的结构示意图。

如图2所示，若耦合线15的偶模阻抗为Z_oe，耦合线15的奇模阻抗为Z_oo，耦合线15的电长度为θ₃，则耦合线15可以等效为：一条传输线181与两条传输线182组成的电路结构，其中，传输线181两端分别并联一条传输线182，每条传输线182中不与传输线181相连接的一端接地。具体的，传输线181的电长度为180°+θ₃、等效特性阻抗为Z₆；传输线182的长度为θ₃，特性阻抗为Z_oe。

具体的，由于耦合线15可以等效为如图2所示的电路结构，该电路结构中，当耦合线的电长度不等于90°时，传输线181两端的两条传输线182会在工作频点时产生较大的导纳，进而对功率分配器的匹配有较大影响，因此，本发明实施例中，在耦合线15的两端分别并联了一条第二传输线16，以抵消工作频点时，耦合线15的等效电路中传输线181两端并联的传输线182产生的导纳，从而，使得耦合线15和并联的两条第二传输线16组成的电路结构可以等效为传输线181，也即，由耦合线15和并联的两条第二传输线16组成的电路结构可以等效为电长度为180°+θ₃、等效特性阻抗为Z₆的传输线，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17进行连接。

在一个具体的实现过程中，如图1所示，隔离电路17包括：第五传输线171、第六传输线172和隔离电阻173。第五传输线171的一端连接第一输出端12，另一端连接第六传输线172。第六传输线172的另一端连接第二输出端13。隔离电阻173的一端接地，另一端连接在第五传输线171和第六传输线172之间。

具体的，本发明实施例中，第五传输线171与第一传输线14相同。也即，第五传输线171的特性阻抗等于第一传输线14的特性阻抗，第五传输线171的电长度等于第一传输线14的电长度。

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16的特性阻抗和电长度、耦合线15的偶模阻抗、奇模阻抗和电长度、第五传输线171的特性阻抗和电长度、第六传输线172的特性阻抗和电长度、隔离电阻173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172的特性阻抗和第六传输线172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]，。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172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172的传输线参数，获取耦合线15的偶模阻抗和奇模阻抗；

根据第六传输线172的传输线参数和耦合线15的偶模阻抗，获取第二传输线16的特性阻抗。

具体的，根据第六传输线172的特性阻抗，获取耦合线15的偶模阻抗和奇模阻抗。

具体的，根据第六传输线172的电长度和耦合线15的偶模阻抗，获取第二传输线16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172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172的电长度，θ₁为第一传输线14的电长度。

请参考图3，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3所示，将功率分配器中由输入端11经等效传输线18、第一输出端12、第五传输线171的支路作为上行支路，该上行支路的输入导纳为Y_u；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172的支路作为下行支路，下行支路的输入导纳为Y_L。

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172的特性导纳，θ₁为第一传输线14的电长度，θ₆为第六传输线172的电长度，j为虚数单位。

需要说明的是，本发明实施例中系统的特性导纳与系统的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172的特性阻抗，θ₆为第六传输线172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172的特性阻抗Z₆和第六传输线172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172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172的电长度θ₆带入上述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172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，耦合线15的电长度θ₃与第六传输线172的电长度θ₆相等。

在另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，可以利用如下公式组，根据第六传输线172的传输线参数，获取耦合线15的偶模阻抗和奇模阻抗：

其中，Z_oe为耦合线15的偶模阻抗，Z_oo为耦合线15的奇模阻抗，Z₆为第六传输线172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172的传输线参数和耦合线15的偶模阻抗，获取第二传输线16的特性阻抗：

Z₂＝Z_oetanθ₂tanθ₆

其中，Z₂为第二传输线16的特性阻抗，Z_oe为耦合线15的偶模阻抗，θ₂为第二传输线16的电长度，θ₆为第六传输线172的电长度。

需要说明的是，第二传输线16的电长度θ₂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，选择的耦合线15的耦合系数C为0.3，根据上述的公式组得到的耦合线15的偶模阻抗Z_oe为66.21Ω，耦合线15的奇模阻抗Z_oo为35.65Ω,选择的第二传输线16的电长度为70°，通过上述公式得到的第二传输线16的特性阻抗Z₂为66.21Ω，隔离电路17中的隔离电阻173的阻值R为50Ω。

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时的频率响应示意图。

如图4所示，图4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4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4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4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4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4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4所示，曲线1A和曲线1B在图4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5，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5所示，图5中的曲线6为第二输出端13的相位角，图5中的曲线7为第一输出端12的相位角，图5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5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12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172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172的特性阻抗Z₆为150Ω，选择的耦合线15的耦合系数C为0.3，根据上述的公式组得到的耦合线15的偶模阻抗Z_oe为64.28Ω，耦合线15的奇模阻抗Z_oo为34.62Ω,选择的第二传输线16的电长度为60°，通过上述公式得到的第二传输线16的特性阻抗Z₂为64.28Ω，隔离电路17中的隔离电阻173的阻值R为50Ω。

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时的频率响应示意图。

如图6所示，图6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6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6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6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6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6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6所示，曲线1A和曲线1B在图6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之间的隔离状况良好。

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7所示，图7中的曲线6为第二输出端13的相位角，图7中的曲线7为第一输出端12的相位角，图7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7所示，在工作频率为1GHz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，选择的耦合线15的耦合系数C为0.3，根据上述的公式组得到的耦合线15的偶模阻抗Z_oe为66.21Ω，耦合线15的奇模阻抗Z_oo为35.65Ω,选择的第二传输线16的电长度为70°，通过上述公式得到的第二传输线16的特性阻抗Z₂为66.21Ω，隔离电路17中的隔离电阻173的阻值R为50Ω。

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时的频率响应示意图。

如图8所示，图8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8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8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8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8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8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8所示，曲线1A和曲线1B在图8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9，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9所示，图9中的曲线6为第二输出端13的相位角，图9中的曲线7为第一输出端12的相位角，图9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9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12的相位角之差为180°，第一输出端12与第二输出端12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。

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，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，本发明实施例中，通过在输入端和第一输出端之间连接的耦合线，使得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无法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，应用于如实施例1的功率分配器中。

请参考图10，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10所示，该方法包括：

S1001，根据目标功率分配比，获取两个传输线参数。

具体的，根据目标功率分配比，获取到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。

S1002，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。

在一个具体的实现过程中，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，

耦合线的偶模阻抗、奇模阻抗和电长度；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，获取耦合线的偶模阻抗和奇模阻抗；

根据第六传输线的传输线参数和耦合线的偶模阻抗，获取第二传输线的特性阻抗。

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，根据第六传输线的特性阻抗，获取耦合线的偶模阻抗和奇模阻抗：

其中，Z_oe为耦合线的偶模阻抗，Z_oo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耦合线的偶模阻抗及其电长度，获取第二传输线的特性阻抗：

Z₂＝Z_oetanθ₂tanθ₆

其中，Z₂为第二传输线的特性阻抗，Z_oe为耦合线的偶模阻抗，θ₂为第二传输线的电长度，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。

本实施例未详述的部分，请参考实施例1的相关说明。

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无法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 (8)

1.一种功率分配器中器件参数的获取方法，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、耦合线、两条第二传输线和隔离电路；所述耦合线的一端连接所述输入端，另一端连接所述第一输出端；所述耦合线与所述输入端连接的一端并联一条第二传输线；所述耦合线与所述第一输出端连接的一端并联另一条第二传输线；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；

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；

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，在输入端激励、传输线无功率消耗的情况下，所述目标功率分配比为第二输出端的输出的功率与第一输出端的输出的功率之比；

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。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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，

耦合线的偶模阻抗、奇模阻抗和电长度；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。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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，获取所述耦合线的偶模阻抗和奇模阻抗；

根据所述第六传输线的传输线参数和所述耦合线的偶模阻抗，获取所述第二传输线的特性阻抗。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用如下公式，根据第六传输线的特性阻抗，获取所述耦合线的偶模阻抗和奇模阻抗：

其中，Z_oe为所述耦合线的偶模阻抗，Z_oo为所述耦合线的奇模阻抗，Z₆为第六传输线的特性阻抗，C为耦合线的耦合系数。

6.根据权利要求3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耦合线的偶模阻抗，获取所述第二传输线的特性阻抗：

Z₂＝Z_oetanθ₂tanθ₆

其中，Z₂为所述第二传输线的特性阻抗，Z_oe为所述耦合线的偶模阻抗，θ₂为所述第二传输线的电长度，θ₆为所述第六传输线的电长度。

7.根据权利要求2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。

8.根据权利要求2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。

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