CN107994309A - 一种四相位功分器及通信终端 - Google Patents

一种四相位功分器及通信终端 Download PDF

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    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

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Abstract

本发明属于通信领域，公开了一种四相位功分器及通信终端，用于解决现有移动卫星通信手持终端四臂螺旋天线中四相位功分器插入损耗大，成本高问。本发明实施例提供的四相位功分器由四段λ/4阻抗线组成，四段λ/4阻抗线阻抗串联连接，四段λ/4阻抗线的阻抗分别为25Ω、16.67Ω、25Ω和50Ω。四相位功分器的输入端接在25Ω阻抗线端，四个输出端分别接在四段阻抗线的连接点，四个端口输出功率幅度相等均为‑6db，四个输出端口信号输出相位相对于输入端口输入相位分别为‑90°、‑180°、‑270°和360°。本发明实施例提供的四相位功分器具有插入损耗小，成本低等特点。

Description

一种四相位功分器及通信终端
技术领域
本发明属于卫星通信领域，尤其是卫星通信手持终端天线领域，涉及一种四相位功分器及通信终端。
背景技术
天线是发射和接收电磁波的一个重要无线电设备。随着移动卫星通信技术的快速发展，市场对于高性能天线产品的需求也越来越高，尤其对体积小、携带方便、高灵敏度和高稳定性的手持终端设备的需求更加迫切。
在移动卫星通信地球站和卫星导航设备中，要求天线具有宽波束、圆极化特性，以便在运动中保持卫星在天线波束的覆盖范围内。同时，天线必须有宽频带或双频工作特性，以便收、发共用一付天线。四臂螺旋天线具有优良的圆极化特性和宽波束特性，因此被广泛用于移动卫星通信。普通的四臂螺旋天线的四个臂馈电的相位，相邻两臂之间相差90°，四个臂的相位分别为0°、90°、180°和270°顺序顺时针或逆时针排列。
目前S波段卫星手持终端天线直径为15左右，天线直径限制，传统功分器电路如图1所示，无法放进直径为15天线内部，四相位功分器只能使用集成四相位功分器件，集成四相位功分器存在插入损耗大，成本高问题。
发明内容
本发明的目的提供一种四相位功分器及通信终端，旨在解决目前四臂螺旋天线四相位功分器存在插入损耗大，天线效率低的的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：一种四相位功分器，所述四相位功分器由四段λ/4阻抗线组成，所述四段λ/4阻抗线阻抗串联连接，四个输出端分别连接在四段阻抗线的连接点。
进一步的，所述四段λ/4阻抗线的阻抗分别为25Ω、16.67Ω、25Ω以及50Ω，四相位功分器的输入端接在25Ω阻抗线端。
进一步的，所述4个端口输出的功率幅度均相等，四个输出端口输出相位相对于输入端口输入相位分别为-90°、-180°、-270°和360°。
进一步的，所述四段λ/4阻抗线为均微带线，且制作在同一个PCB板上，通过对所述微带线的宽度进行调节，从而调节所述微带线的阻抗。
进一步的，所述的四段λ/4阻抗线根据不同天线馈点位置的要求弯曲为不同形状。
本发明实施例还提供了一种通信终端，所述通信终端包括上述所述的四相位功分器。
在本发明实施例提供的四相位功分器由四段λ/4阻抗线组成，四段λ/4阻抗线阻抗串联连接，四段λ/4阻抗线的阻抗分别为25Ω、16.67Ω、25Ω和50Ω，四相位功分器的输入端接在25Ω阻抗线端，四个输出端分别接在四段阻抗线的连接点，四个端口输出功率幅度相等，本发明提供的四相位功分器电路简单，集功分器和移相器与一体，具有插入损耗小，成本低等特点。
附图说明
图1是传统的微带线设计的四相位功分器示意图；
图2是本发明实施例提供的四相位功分器的原理示意图；
图3是本发明实施例提供的四相位功分器仿真原理示意图；
图4是本发明实施例提供的四相位功分器相位仿真结果图
图5是本发明实施例提供的四相位功分器回损仿真结果图
图6是本发明实施例提供的四相位功分器幅度仿真结果图
图7是本发明实施例提供的四相位功分器在直径15四臂螺旋天线示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。
本发明实施例提供了一款大S波段(RX频率：1980—2010MHZ，TX频率：2170—2200MHZ)，直径为15的卫星通信终端天线所用的的四相位功分器。
如图2-7所示，本发明实施例提供的四相位功分器，由四段λ/4阻抗线组成，所述四段λ/4阻抗线阻抗串联连接，四个输出端分别连接在四段阻抗线的连接点。
作为本发明一优选实施例，所述四段λ/4阻抗线的阻抗分别为25Ω、16.67Ω、25Ω以及50Ω，四相位功分器的输入端接在25Ω阻抗线端。
作为本发明一优选实施例，所述4个端口输出的功率幅度均相等，四个输出端口输出相位相对于输入端口输入相位分别为-90°、-180°、-270°和360°。
作为本发明一优选实施例，所述四段λ/4阻抗线为均微带线，且制作在同一个PCB板上，通过对所述微带线的宽度进行调节，从而调节所述微带线的阻抗。
作为本发明一优选实施例，所述的四段λ/4阻抗线根据不同天线馈点位置的要求弯曲为不同形状。
本发明实施例还提供了一种通信终端，所述通信终端包括上述所述的四相位功分器。
下面对本发明实施例提供的四相位功分器的工作原理和方式进行详细说明：
本发明实施例提供的四相位功分器的四段λ/4阻抗线均使用微带线设计，微带线选用的PCB板材Rogers RO3210，介电常数为10.2，PCB板材厚度0.254
，这种板材λ/4阻抗线长度大约为13.5左右，直径15四臂螺旋天线的4个馈电点，正交分布在直径15的圆周上，参照图7，图中01、02、04和05为四臂螺旋天线的四个馈电点，也是本发明实施例四相位功分器的四个输出端口，四相位功分器的四个输出端口须在四臂螺旋天线的4个馈电点，因此，四段λ/4阻抗线需弯曲才可以满足，图7中01为四相位功分器的输入端，四段λ/4阻抗线分别为201、202和203，使用本发明四相位功分器的四臂螺旋天线，测试结果见表一。
检测结果统计表
表一
根据不同的PCB板材，在满足四个输出端口输出相位的幅度和相位相同时，所述四段λ/4阻抗线的阻抗可以微调。
四臂螺旋天线是圆极化天线，四臂馈电组件是一个四相位功分器，四相位功分器有一个输入口，四个输出口，其作用是把一路RF信号等分为幅度相等，相位分别为0°、90°、180°和270°的四路信号，四路信号分别接到四臂螺旋天线辐射体4组螺旋臂的四个馈电端口上，原理图如图2所示。传统微带线设计的4相位功分器如图1所示，由三个一分二功分器11、12、和13，和一个180°移相器22组成、电路复杂，占用PCB面积大。
本发明四相位功分器集移相器和功分器于一体，以减小PCB面积和插入损耗，由四段λ/4阻抗线组成，输入信号先经过第一段25Ωλ/4阻抗线后，分为两路，两路信号功率比为1比3，能量为1路直接输出，为四相位功分器的0°信号，能量为3的一路经过第二段16.67Ωλ/4阻抗线，延时90°后再分为两路，两路功率比为1比2两路，能量为1的一路输出为四相位功分器的-90°信号，能量为2信号的一路经过第三段25Ωλ/4阻抗线，信号再延时延时90°后等分为两路，一路直接输出，为四相位功分器的-180°信号，另一路经过第四段50Ωλ/4阻抗线，延时90°后为四相位功分器的-270°信号，本发明原理图如图3所示，选用PCB板材介电常数为10.2，中心频率在2080MHZ仿真结果见图4、5、6所示，图4示出的四相位功分器的四路输出相位，相位误差在2°以内，图5示出的四相位功分器的带宽仿真结果，带宽大于200MHZ，图6示出的四相位功分器的输出幅度仿真结果插入损耗＜0.25DB，完全满足卫星移动终端四臂螺旋天线要求。比传统微带线设计功分器+移相器方式占用PCB面积减小70％以上，比集成四相位功分器插入损耗低0.3DB。
在本发明实施例提供的四相位功分器由四段λ/4阻抗线组成，四段λ/4阻抗线阻抗串联连接，四段λ/4阻抗线的阻抗分别为25Ω、16.67Ω、25Ω和50Ω，四相位功分器的输入端接在25Ω阻抗线端，四个输出端分别接在四段阻抗线的连接点，四个端口输出功率幅度相等，本发明提供的四相位功分器电路简单，集功分器和移相器与一体，具有插入损耗小，成本低等特点。
以上描述仅是本发明的具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明的内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种四相位功分器，其特征在于，所述四相位功分器由四段λ/4阻抗线组成，所述四段λ/4阻抗线阻抗串联连接，四个输出端分别连接在四段阻抗线的连接点。
2.根据权利要求1所述的四相位功分器，其特征在于，所述四段λ/4阻抗线的阻抗分别为25Ω、16.67Ω、25Ω以及50Ω，四相位功分器的输入端接在25Ω阻抗线端。
3.根据权利要求1所述的四相位功分器，其特征在于，所述4个端口输出的功率幅度均相等，四个输出端口输出相位相对于输入端口输入相位分别为-90°、-180°、-270°和360°。
4.根据权利要求1所述的四相位功分器，其特征在于，所述四段λ/4阻抗线为均微带线，且制作在同一个PCB板上，通过对所述微带线的宽度进行调节，从而调节所述微带线的阻抗。
5.根据权利要求1所述的4相位功分器，其特征在于，所述的四段λ/4阻抗线根据不同天线馈点位置的要求弯曲为不同形状。
6.一种通信终端，其特征在于，所述通信终端包括上述权利要求1-5任一项所述的四相位功分器。
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