CN107464980A

CN107464980A - 一种超宽带六十四路功分器

Info

Publication number: CN107464980A
Application number: CN201710802263.8A
Authority: CN
Inventors: 杨洋; 陈国伟; 楚然
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2017-12-12

Abstract

本发明提供了一种超宽带六十四路功分器，包括九个超宽带八路功分器级联而成，每一超宽带八路功分器由7个二路功分器级联组成，每一二路功分器的微带电路的布局如下：以微带电路的输入端为原点建立直角坐标系，输入端沿x轴正方向设置，第一输出电路所连接的输出端沿y轴正方向设置，第二输出电路所连接的输出端沿y轴负方向设置，第一输出电路和第二输出电路关于x轴对称，第一输出电路包括7个阻抗变换段和7个过渡段且每个阻抗变换段的弯折方式为依次向y轴正方向、x轴正方向、y轴负方向且过渡段连接相邻的阻抗变换段或最后一阻抗变换段与相应输出端，第一输出电路和第二输出电路的对应的过渡段之间通过隔离电阻连接。

Description

一种超宽带六十四路功分器

技术领域

本发明涉及一种射频通信技术，特别是一种超宽带六十四路功分器。

背景技术

功率分配器作为一种低耗的无源器件广泛应用于射频微波通信系统，其功能是将一路输入信号功率分配成均等或者不均等的多路输出。功率分配器可以逆向使用作为功率合成，它可以将多路微波信号通过功率合成器合成一路微波信号实现信号的叠加以及微波信号功率的合成。功率分配器作为阵列天线中馈电网络的重要元件，其性能对天线的整体性能有着重要的影响。

在微波系统中要求微波功分器具有很小的差损，并且要求各个支路的幅度和相位一致性好，这样才能使得微波信号实现高效的分配和合成。此外，功率分配器的各个支路之间要求较高的隔离度，以保证各个通道的独立性；微波功分器还要求较大的功率容量，以满足相应的功率需求；小型化对微波功分器来说是另一个重要的要求，较大尺寸的电路对于器件的集成以及系统的小型化有着诸多的不便；最后微波功分器的宽频带是其重要的指标之一，特别是随着现代通信设备的发展，对宽频带的功分器的需求也越来越大，因此功分器的超宽带设计具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超宽带六十四路功分器，包括第一超宽带八路功分器和与第一超宽带八路功分器8个输出端分别连接的第二至第九超宽带八路功分器，每一超宽带八路功分器由7个二路功分器级联组成，每一二路功分器包括上层微带电路、中间介质板、底部金属地板，中间介质板设置于底部金属地板上，上层微带电路印制于中间介质板上，上层微带电路的布局如下：上层微带电路包括输入端、两个输出端、第一输出电路和第二输出电路，以输入端为原点建立直角坐标系，输入端沿x轴正方向设置，第一输出电路所连接的输出端沿y轴正方向设置，第二输出电路所连接的输出端沿y轴负方向设置，第一输出电路和第二输出电路关于x轴对称，第一输出电路包括7个阻抗变换段和7个过渡段且每个阻抗变换段的弯折方式为依次向y轴正方向、x轴正方向、y轴负方向且过渡段连接相邻的阻抗变换段或最后一阻抗变换段与相应输出端，第一输出电路和第二输出电路的对应的过渡段之间通过隔离电阻连接。

采用上述功分器，上层微带电路每一阻抗变换段的弯折处和阻抗变换段一与过渡段连接处做切脚处理。

采用上述功分器，上层微带电路的每一过渡段设置台阶，台阶的宽度分别与两侧的阻抗变换段、输出端的宽度相同。

本发明的超宽带六十四路功分器，其中所述的超宽带八路功分器是由七个超宽带二路功分器级联而成，而内部级联的微带线长度与四分之一波长相关。超宽带二路功分器采用七节四分之一波长微带线进行阻抗变换，从而来实现超宽带。并且对微带匹配线段进行弯曲，以实现更小的尺寸。输出两端口设有隔离电阻，以实现较高的隔离度。微带线进行切角处理，以实现较好的阻抗匹配

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1是本发明的超宽带六十四路功分器结构原理图。

图2是本发明的超宽带八路功分器结构原理图。

图3是本发明的超宽带二路功分器结构原理图。

图4是本发明的超宽带八路功分器电路版图正面示意图。

图5是本发明的超宽带八路功分器电路版图反面示意图。

图6是本发明的超宽带八路功分器差损及隔离度特性曲线示意图。

图7是本发明的超宽带八路功分器输入驻波特性曲线示意图。

附图标记：输入端1、超宽带八路功分器2-10、输出端11、八路功分器输入端12、内部级联微带线13-14、八路功分器输出端15、二路功分器输入端16、二路功分器阻抗变换段17、二路功分器隔离电阻18、二路功分器阻抗变换节点19、二路功分器输出端20-21。

具体实施方式

结合图1，本发明的超宽带六十四路功分器，一个超宽带八路功分器2的输入端口连接外部输入信号，其八个输出端口分别连接八个放大器，而放大器的输出端再连接八个超宽带八功分器3-10的输入端口，后者的八个超宽带功分器的输出端11对外输出信号，形成一入六十四出的结构。

结合图2，前述的超宽带八路功分器由七个二路功分器级联而成，且用于功分器之间级联的微带线13长度与相应频率的四分之一波长相关；如图3所示，所述二路功分器采用七节四分之一波长微带线进行阻抗变换，以实现超带宽；并且对微带匹配线段进行弯曲，以实现更小的尺寸。输出端口间设置有隔离元件，，用以实现输出端口间的隔离。如图4所示，采用过孔的形式对内部电路进行隔离，防止它们相互影响。

结合图3，每一二路功分器包括上层微带电路、中间介质板、底部金属地板，中间介质板设置于底部金属地板上，上层微带电路印制于中间介质板上，其特征在于，上层微带电路的布局如下：上层微带电路包括输入端、两个输出端、第一输出电路和第二输出电路，以输入端为原点建立直角坐标系，所述微带匹配线段弯曲具体实现为以一分二功分器输入端16到输出端20和输出端21之间中点的连线自左向右作为x轴的正方向，以x轴垂直向上的为y轴正向输入端沿x轴正方向设置，第一输出电路所连接的输出端沿y轴正方向设置，第二输出电路所连接的输出端沿y轴负方向设置，第一输出电路和第二输出电路关于x轴对称，第一输出电路包括7个阻抗变换段17和7个过渡段且每个阻抗变换段17的弯折方式为依次向y轴正方向、x轴正方向、y轴负方向且过渡段连接相邻的阻抗变换段17或最后一阻抗变换段17与相应输出端，第一输出电路和第二输出电路的对应的过渡段之间通过隔离电阻连接。

结合图3，上层微带电路每一阻抗变换段17的弯折处和阻抗变换段17一与过渡段连接处做切脚处理。上层微带电路的每一过渡段设置台阶，台阶处为二路功分器阻抗变换节点，台阶的宽度分别与两侧的阻抗变换段17、输出端的宽度相同。

所述七节四分之一微带阻抗变换线的线宽依次为∶W1＝0.17mm，W2＝0.26mm，W3＝0.32mm，W4＝0.36mm，W5＝0.46mm，W6＝0.5mm，W7＝0.59mm，50ohm输入/输出端口尺寸为：输出端长L0＝2mm，宽度W0＝0.94mm，输出端的L17＝5mm，宽度W0＝0.94mm。

由于两路输出电路对称设置，因此只以第一路为例描述其尺寸。则输入端到输出端20微带匹配连接为依次沿y轴正方向L1＝2.21mm、x轴正方向L2＝0.74mm、y轴负方向L3＝2.22mm、x轴正方向2*D1＝0.8mm、y轴正方向L4＝1.99mm、x轴正方向L5＝1.07mm、y轴负方向L4＝1.99mm、x轴正方向2*D1＝0.8mm、y轴正方向L6＝1.1mm、x轴正方向L7＝1.12mm、y轴负方向L6＝1.1mm、x轴正方向2*D1＝0.8mm、y轴正方向L8＝1.27mm、x轴正方向L9＝0.99mm、y轴负方向L8＝1.27mm、x轴正方向2*D1＝0.8mm、y轴正方向L10＝1.62mm、x轴正方向L11＝1.56mm、y轴负方向L10＝1.62mm、x轴正方向2*D1＝0.8mm、y轴正方向L12＝1.18mm、x轴正方向L13＝1.54mm、y轴负方向L12＝1.18mm、x轴正方向2*D1＝0.8mm、y轴正方向L14＝2.42mm、x轴正方向L15＝1.48mm、y轴负方向L14＝2.42mm、x轴正方向D1+L16＝0.9mm、y轴正方向L17＝5mm弯折；并进行切角处理，以实现较好的阻抗匹配。

所述超宽带二路功分器隔离电阻从输入端16到输出端20、21方向的阻值依次为∶R1＝150ohm，R2＝100ohm，R3＝250ohm，R4＝330ohm，R5＝400ohm，R6＝450ohm，R7＝470ohm。

如图4所示，所述各个输出端口相位补偿是在超宽带八功分器的输出端的微带线两侧均匀增加较小的微带线段。

如图4、5所示，分别为超宽带八路功分器电路版图的正面和反面。

如图6、图7所示，分别为超宽带八路功分器差损、隔离度以及输入端驻波特性曲线。超宽带八路功分器的频带范围为0.9GHz-10GHz，差损小于10.5dB，隔离度大于20dB，回波损耗大于10dB。

Claims

1.一种超宽带六十四路功分器，包括第一超宽带八路功分器和与第一超宽带八路功分器8个输出端分别连接的第二至第九超宽带八路功分器，每一超宽带八路功分器由7个二路功分器级联组成，每一二路功分器包括上层微带电路、中间介质板、底部金属地板，中间介质板设置于底部金属地板上，上层微带电路印制于中间介质板上，其特征在于，上层微带电路的布局如下：

上层微带电路包括输入端、两个输出端、第一输出电路和第二输出电路，以输入端为原点建立直角坐标系，

输入端沿x轴正方向设置，

第一输出电路所连接的输出端沿y轴正方向设置，

第二输出电路所连接的输出端沿y轴负方向设置，

第一输出电路和第二输出电路关于x轴对称，

第一输出电路包括7个阻抗变换段和7个过渡段且每个阻抗变换段的弯折方式为依次向y轴正方向、x轴正方向、y轴负方向且过渡段连接相邻的阻抗变换段或最后一阻抗变换段与相应输出端，

第一输出电路和第二输出电路的对应的过渡段之间通过隔离电阻连接。

2.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，上层微带电路每一阻抗变换段的弯折处和阻抗变换段一与过渡段连接处做切脚处理。

3.根据权利要求2所述的功分器，其特征在于，上层微带电路的每一过渡段设置台阶，台阶的宽度分别与两侧的阻抗变换段、输出端的宽度相同。

4.根据权利要求3所述的功分器，其特征在于，第一输出电路的每一阻抗变换段的尺寸如下：

(1)第一阻抗变换段

线宽W1＝0.17mm，y轴正方向长度L1＝2.21mm，x轴正方向长度为L2＝0.74mm，y轴负方向长度为L3＝2.22mm；

(2)第二阻抗变换段

线宽W2＝0.26mm，y轴正方向长度L4＝1.99mm，x轴正方向长度为L5＝1.07mm，y轴负方向长度为L4＝1.99mm；

(3)第三阻抗变换段

线宽W3＝0.32mm，y轴正方向长度L6＝1.1mm，x轴正方向长度为L7＝1.12mm，y轴负方向长度为L6＝1.1mm；

(4)第四阻抗变换段

线宽W4＝0.36mm，y轴正方向长度L8＝1.27mm，x轴正方向长度为L9＝0.99mm，y轴负方向长度为L8＝1.27mm；

(5)第五阻抗变换段

线宽W5＝0.46mm，y轴正方向长度L10＝1.62mm，x轴正方向长度为L11＝1.56mm，y轴负方向长度为L10＝1.62mm；

(6)第六阻抗变换段

线宽W6＝0.5mm，y轴正方向长度L12＝1.18mm，x轴正方向长度为L13＝1.54mm，y轴负方向长度为L12＝1.18mm；

(7)第七阻抗变换段

线宽W7＝0.59mm，y轴正方向长度L14＝2.42mm，x轴正方向长度为L15＝1.48mm，y轴负方向长度为L14＝2.42mm。

5.根据权利要求4所述的功分器，其特征在于，过渡段设置两种长度，连接最后一阻抗变换段和输出端20、21的过渡段长为D1+L16＝0.9mm，其余过渡段长为2*D1＝0.8mm；其中长度为0.9mm的过渡段第一台阶长为0.4mm，长度为0.8mm的过渡段两节台阶均为0.4mm。

6.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，隔离元件为电阻且长为A＝0.6mm，宽为B＝0.3mm。

7.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，输出端长L0＝2mm，宽度W0＝0.94mm，输出端的L17＝5mm，宽度W0＝0.94mm。

8.根据权利要求5所述的功分器，其特征在于，电阻的阻值依次为R1＝150ohm，R2＝100ohm，R3＝250ohm，R4＝330ohm，R5＝400ohm，R6＝450ohm，R7＝470ohm。

9.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，中间介质板的介电常数为6.15。