CN107403988A - 功率分配电路及应用所述功率分配电路的功率分配器 - Google Patents
功率分配电路及应用所述功率分配电路的功率分配器 Download PDFInfo
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Abstract
一种功率分配电路，所述功率分配电路设置于一功率分配器中的基板的上表面，所述功率分配电路包括一输入端口、一第一微带线及由第一微带线末端处所分的第一传输支路及第二传输支路，所述第一传输支路包括一第一谐振单元及一输入端口，所述第一谐振单元连接于所述第一输出端口与所述输入端口之间，所述第二传输支路包括一第二谐振单元及一第二输出端口，所述第二谐振单元连接于所述第二输出端口与所述输入端口之间，所述第一输出端口与所述第二输出端口之间并接有一个匹配元件。本发明还提供一种具有所述功率分配电路的功率分配器。本发明功率分配电路及具有所述功率分配电路的功率分配器可以有效避免载波信号受到高频谐波的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率分配电路及应用所述功率分配电路的功率分配器。
背景技术
功率分配器是微波电路中的一个基础的部分，因为其有分离和组合信号的功能，所以几乎在所有天线阵列和平衡电路中都要用到。威尔森功分器作为微波系统中非常重要的器件，它是由E.
Wilkinson于1960年首次提出，它一般都被设计为单频工作，但是随着无线通信系统的发展，现在对功分器的功能要求越来越多，越来越高。
通常，传统的威尔森功分器的长度设计为操作频率的四分之一波长，如此将会占用较多的PCB（ Printed Circuit Board，印刷电路板）面积。并且，威尔森功分器具有宽频的操作频宽，不能有效的抑制谐波。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种能够有效抑制谐波的功率分配电路及应用所述功率分配电路的功率分配器。
一种功率分配电路，所述功率分配电路包括一输入端口、一第一微带线及由第一微带线末端处所分的第一传输支路及第二传输支路，所述第一传输支路包括一第一谐振单元及一输入端口，所述第一谐振单元连接于所述第一输出端口与所述输入端口之间，所述第二传输支路与所述第一传输支路上的电路结构完全一致，所述第二传输支路包括一第二谐振单元及一第二输出端口，所述第二谐振单元连接于所述第二输出端口与所述输入端口之间，所述第一输出端口与所述第二输出端口之间并接有一个匹配元件。
进一步地，所述第一传输支路还包括一第二微带线及一第三微带线，所述第一谐振单元包括一第一谐振器及一第二谐振器，所述第一谐振器及所述第二谐振器串接在所述第一传输支路上，所述第一谐振器与所述第二谐振器通过所述第二微带线相连，所述第二谐振器通过所述第三微带线与所述第一输出端口相连。
进一步地，所述第一谐振器包括一第一电容及一第一电感，所述第一电容并联于所述第一电感，所述第二谐振器包括一第二电容及一第二电感，所述第二电容并联于所述第二电感。
进一步地，所述第二传输支路还包括一第四微带线及一第五微带线，所述第二谐振单元包括一第三谐振器及一第四谐振器，所述第三谐振器及所述第四谐振器串接在所述第二传输支路上，所述第三谐振器与所述第四谐振器通过所述第四微带线相连，所述第四谐振器通过所述第五微带线与所述第二输出端口相连。
进一步地，所述第三谐振器包括一第三电容及一第三电感，所述第三电容并联于所述第三电感，所述第四谐振器包括一第四电容及一第四电感，所述第四电容并联于所述第四电感。
进一步地，所述功率分配电路还包括一第六微带线，所述第六微带线的第一端连接至所述输入端口，所述第六微带线的第二端呈开路状态，以用于调整所述输入端口的匹配。
一种功率分配器，包括一基板、一接地金属板及一设于所述基板的上表面的功率分配电路，所述接地金属板附着在所述基板的下表面，所述功率分配电路包括所述功率分配电路包括一输入端口、一第一微带线及由第一微带线末端处所分的第一传输支路及第二传输支路，所述第一传输支路包括一第一谐振单元及一输入端口，所述第一谐振单元连接于所述第一输出端口与所述输入端口之间，所述第二传输支路与所述第一传输支路上的电路结构完全一致，所述第二传输支路包括一第二谐振单元及一第二输出端口，所述第二谐振单元连接于所述第二输出端口与所述输入端口之间，所述第一输出端口与所述第二输出端口之间并接有一个匹配元件。
进一步地，所述第一传输支路还包括一第二微带线及一第三微带线，所述第一谐振单元包括一第一谐振器及一第二谐振器，所述第一谐振器及所述第二谐振器串接在所述第一传输支路上，所述第一谐振器与所述第二谐振器通过所述第二微带线相连，所述第二谐振器通过所述第三微带线与所述第一输出端口相连，所述第一谐振器包括一第一电容及一第一电感，所述第一电容并联于所述第一电感，所述第二谐振器包括一第二电容及一第二电感，所述第二电容并联于所述第二电感。
进一步地，所述第二传输支路还包括一第四微带线及一第五微带线，所述第二谐振单元包括一第三谐振器及一第四谐振器，所述第三谐振器及所述第四谐振器串接在所述第二传输支路上，所述第三谐振器与所述第四谐振器通过所述第四微带线相连，所述第四谐振器通过所述第五微带线与所述第二输出端口相连，所述第三谐振器包括一第三电容及一第三电感，所述第三电容并联于所述第三电感，所述第四谐振器包括一第四电容及一第四电感，所述第四电容并联于所述第四电感。
进一步地，所述功率分配电路还包括一第六微带线，所述第六微带线的第一端连接至所述输入端口，所述第六微带线的第二端呈开路状态，以用于调整所述输入端口的匹配。
本发明功率分配电路及应用所述功率分配电路的功率分配器可以通过第一微带线及由第一微带线末端处所分的第一及第二支路上的谐振器所产生的谐振频率，以对载波信号中的高频谐波进行过滤。如此，可以有效避免载波信号受到高频谐波的干扰。
附图说明
图1为本发明功率分配器的较佳实施方式的示意图。
图2为图1中功率分配电路的较佳实施方式的电路图。
图3为图1中功率分配电路的较佳实施方式的示意图。
图4为本发明功率分配器的较佳实施方式的仿真结果图。
主要元件符号说明
| 功率分配电路 | 100 |
| 功率分配器 | 200 |
| 基板 | 300 |
| 匹配元件 | 20 |
| 第一传输支路 | 30 |
| 第一谐振单元 | 32 |
| 第二传输支路 | 40 |
| 第二谐振单元 | 42 |
| 谐振器 | Q1-Q4 |
| 电容 | C1-C4 |
| 电感 | L1-L4 |
| 微带线 | TL1-TL6 |
| 输入端口 | P1 |
| 第一输出端口 | P2 |
| 第二输出端口 | P3 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图及实施方式，对本发明中的功率分配器作进一步详细描述及相关说明。
请参考图1至图3，本发明较佳实施方式提供一种功率分配电路100，所述功率分配电路100应用于一功率分配器200中。本实施方式中，所述功率分配电路100设置于一功率分配器200中的一基板300的上表面，所述基板300的下表面设有一接地金属板（图未示）。
在本实施方式中，所述功率分配电路100包括一输入端口P1、一第一微带线TL1、一第六微带线TL6及由第一微带线TL1末端处所分的第一传输支路30及第二传输支路40。
本实施方式中，所述第一传输支路30包括一第一谐振单元32及一第一输出端口P2，所述第一谐振单元32连接于所述第一输出端口P2与所述输入端口P1之间。
本实施方式中，所述第一谐振单元32包括一第一谐振器Q1及一第二谐振器Q2，所述第一谐振器Q1及所述第二谐振器Q2串接在所述第一传输支路30上。所述第一谐振器Q1包括一第一电容C1及一第一电感L1，所述第一电容C1并联于所述第一电感L1。
所述第二谐振器Q2包括一第二电容C2及一第二电感L1，所述第二电容C2并联于所述第二电感L2。
所述第一传输支路30还包括一第二微带线TL2及一第三微带线TL3，所述第一谐振器Q1与所述第二谐振器Q2通过所述第二微带线TL2相连，所述第二谐振器通过所述第三微带线TL3与所述第一输出端口P2相连。
本实施方式中，所述第一传输支路30与所述第二传输支路40上的电路结构完全一致。其中所述第一传输支路30与所述第二传输支路40对称分布在所述基板300的上表面。
本实施方式中，所述第二传输支路40包括一第二谐振单元42及一第二输出端口P3，所述第为谐振单元42连接于所述第二输出端口P3与所述输入端口P1之间。
本实施方式中，所述第二谐振单元42包括一第三谐振器Q3及一第四谐振器Q4，所述第三谐振器Q3及所述第四谐振器Q4串接在所述第二传输支路40上。所述第三谐振器Q3包括一第三电容C3及一第三电感L3，所述第三电容C3并联于所述第三电感L3。
所述第四谐振器Q4包括一第四电容C4及一第四电感L4，所述第四电容C4并联于所述第四电感L4。
所述第二传输支路40还包括一第四微带线TL4及一第五微带线TL5，所述第三谐振器Q3与所述第四谐振器Q4通过所述第四微带线TL4相连，所述第四谐振器通过所述第五微带线TL5与所述第二输出端口P3相连。
本实施方式中，所述第六微带线TL6的第一端连接至所述输入端口P1，所述第六微带线TL6的第二端呈开路状态，以用于调整所述输入端口P1的匹配。
所述第一输出端口P2与所述第二输出端口之间并接有一个匹配元件20，以实现良好的隔离及匹配效果。
本实施方式中，所述匹配元件20为一电阻，其阻值为100欧姆。
本实施方式中，第一谐振单元32与第二谐振单元42分别连接于所述输入端口P1与所述第一输出端口P2之间及所述输入端口P1与所述第二输出端口P3之间，用于产生谐振频率以抑制高频谐波。
本实施方式中，所述第一传输支路30与所述第二传输支路40上的电路结构完全相同。如此，所述第一传输支路30与所述第二传输支路40上的谐振器将产生的相同的谐振频率。
本实施方式中，所述功率分配器200的工作频率2.45GHz，所述基板300的长度为5.22mm，所述基板300的宽度为4.1mm，所述基板300的高度为0.254mm，所述基板300的介电常数为4.4，所述基板300的损耗角正切为0.02。
本实施方式中，所述第一电容C1的电容值为0.5pF，所述第一电感L1的电感值为2nH，所述第二电容C2的电容值为0.3pF，所述第二电感L2的电感值为2.1nH。
所述第三电容C3的电容值为0.5pF，所述第三电感L3的电感值为2nH，所述第四电容C4的电容值为0.3pF，所述第四电感L4的电感值为2.1nH。
下面以第一传输支路30上的第一谐振器Q1及第二谐振器Q2所产生的谐振频率为例进行说明：
根据基本电路原理知识可得到所述第一谐振器Q1所产生的第一谐振频率满足以下公式：
f1= 1/(2π×√l1c1)
其中 f1为第一谐振器Q1所产生的第一谐振频率，c1为第一电容C1的电容值，l1为第一电感L1的电感值。所述第二谐振器Q2所产生的第二谐振频率满足以下公式：
f2= 1/(2π×√l2c2)
其中 f2为第二谐振器Q2所产生的第二谐振频率，c2为第二电容C2的电容值，l2为第二电感L2的电感值。
如此，当适当的调节所述第一电感L1电感值大小及第一电容C1的电容值大小，所述第一谐振频率f1也将会相应的调整。
类似地，当适当的调节所述第二电感L2的电感值大小及第二电容C2的电容值大小，所述第二谐振频率f2也将会相应的调整。
请继续参考图3，其示出了S参数的仿真结果图，可以看出通带的中心频率为2.45GHz。
同时在图中也可以看出，在频率幅度为-20dB以下时，所述功率分配器100抑制高频谐波的带宽在5GHz-8.4GHz之间。
如此，当载波输入信号由所述输入端口P1馈入时，经过位于上下分支的第一传输支路30及第二传输支路40并分成两路信号，第一路信号经过匹配元件20达到第一输出端口P2，第二路信号经过所述匹配元件20到达所述第二输出端口P3，从而实现了功率分配功能。同时，当输入信号经过位于上下分支的第一传输支路30及第二传输支路40时，由于所述谐振器的作用下，所述谐振器所产生的两个谐振频率f1及f2在高频段，将有效的抑制住在f1及f2频带之间的高频谐波。
在其他实施方式中，可以在所述输入端口P1与所述第一输出端口P2及所述第二输出端口P3之间串接更多的谐振器，以产生更多的谐振频率，并能够达到一个超宽带谐波压抑的功能。在其他实施方式中，可通过将多个功率分配器进行串接，以增强功率分配器的滤波性能。
如此，本发明功率分配电路及应用所述功率分配电路的功率分配器将通过位于上下支路的第一传输支路30及第二传输支路40实现了功率的分配，并通过所述第一传输支路30及第二传输支路40所产生的两个不同的谐振频率，以抑制通过上下支路的两路信号中的高频谐波信号，避免载波信号受到高频谐波的干扰。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。并且，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种功率分配电路，所述功率分配电路包括一输入端口、一第一微带线及由第一微带线末端处所分的第一传输支路及第二传输支路，所述第一传输支路包括一第一谐振单元及一输入端口，所述第一谐振单元连接于所述第一输出端口与所述输入端口之间，所述第二传输支路与所述第一传输支路上的电路结构完全一致，所述第二传输支路包括一第二谐振单元及一第二输出端口，所述第二谐振单元连接于所述第二输出端口与所述输入端口之间，所述第一输出端口与所述第二输出端口之间并接有一个匹配元件。
2.如权利要求1所述的功率分配电路，其特征在于：所述第一传输支路还包括一第二微带线及一第三微带线，所述第一谐振单元包括一第一谐振器及一第二谐振器，所述第一谐振器及所述第二谐振器串接在所述第一传输支路上，所述第一谐振器与所述第二谐振器通过所述第二微带线相连，所述第二谐振器通过所述第三微带线与所述第一输出端口相连。
3.如权利要求2所述的功率分配电路，其特征在于：所述第一谐振器包括一第一电容及一第一电感，所述第一电容并联于所述第一电感，所述第二谐振器包括一第二电容及一第二电感，所述第二电容并联于所述第二电感。
4.如权利要求3所述的功率分配电路，其特征在于：所述第二传输支路还包括一第四微带线及一第五微带线，所述第二谐振单元包括一第三谐振器及一第四谐振器，所述第三谐振器及所述第四谐振器串接在所述第二传输支路上，所述第三谐振器与所述第四谐振器通过所述第四微带线相连，所述第四谐振器通过所述第五微带线与所述第二输出端口相连。
5.如权利要求4所述的功率分配电路，其特征在于：所述第三谐振器包括一第三电容及一第三电感，所述第三电容并联于所述第三电感，所述第四谐振器包括一第四电容及一第四电感，所述第四电容并联于所述第四电感。
6.如权利要求5所述的功率分配电路，其特征在于：所述功率分配电路还包括一第六微带线，所述第六微带线的第一端连接至所述输入端口，所述第六微带线的第二端呈开路状态，以用于调整所述输入端口的匹配。
7.一种功率分配器，包括一基板、一接地金属板及一设于所述基板的上表面的功率分配电路，所述接地金属板附着在所述基板的下表面，所述功率分配电路包括所述功率分配电路包括一输入端口、一第一微带线及由第一微带线末端处所分的第一传输支路及第二传输支路，所述第一传输支路包括一第一谐振单元及一输入端口，所述第一谐振单元连接于所述第一输出端口与所述输入端口之间，所述第二传输支路与所述第一传输支路上的电路结构完全一致，所述第二传输支路包括一第二谐振单元及一第二输出端口，所述第二谐振单元连接于所述第二输出端口与所述输入端口之间，所述第一输出端口与所述第二输出端口之间并接有一个匹配元件。
8.如权利要求7所述的功率分配器，其特征在于：所述第一传输支路还包括一第二微带线及一第三微带线，所述第一谐振单元包括一第一谐振器及一第二谐振器，所述第一谐振器及所述第二谐振器串接在所述第一传输支路上，所述第一谐振器与所述第二谐振器通过所述第二微带线相连，所述第二谐振器通过所述第三微带线与所述第一输出端口相连，所述第一谐振器包括一第一电容及一第一电感，所述第一电容并联于所述第一电感，所述第二谐振器包括一第二电容及一第二电感，所述第二电容并联于所述第二电感。
9.如权利要求8所述的功率分配器，其特征在于：所述第二传输支路还包括一第四微带线及一第五微带线，所述第二谐振单元包括一第三谐振器及一第四谐振器，所述第三谐振器及所述第四谐振器串接在所述第二传输支路上，所述第三谐振器与所述第四谐振器通过所述第四微带线相连，所述第四谐振器通过所述第五微带线与所述第二输出端口相连，所述第三谐振器包括一第三电容及一第三电感，所述第三电容并联于所述第三电感，所述第四谐振器包括一第四电容及一第四电感，所述第四电容并联于所述第四电感。
10.如权利要求9所述的功率分配器，其特征在于：所述功率分配电路还包括一第六微带线，所述第六微带线的第一端连接至所述输入端口，所述第六微带线的第二端呈开路状态，以用于调整所述输入端口的匹配。
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