CN108400418A - 一种威尔金森功分器 - Google Patents
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- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
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- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
Abstract
本发明公开了一种威尔金森功分器，包括对称设置的第一分支线结构、第二分支线结构以及用于通信的第一端口、第二端口和第三端口，第一分支线结构和第二分支线结构内设置有电容、金丝键合线、第一传输线以及第二传输线；第一分支线结构和第二分支线结构内部设置有相同数量且对称的电容和金丝键合线，第一分支线结构由内部的电容通过金丝键合线级联形成，第二分支线结构由内部的电容通过金丝键合线级联形成；第一传输线设置在第一端口位置处，第一端口通过第一传输线与第一分支线结构和第二分支线结构连接，所述第二传输线设置在所述第二端口和第三端口位置处；本发明既实现了良好的谐波抑制，又实现了功分器的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种威尔金森功分器。
背景技术
功分器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，被广泛应用于各种电子器件中，为了使得功分器的在应用中具备更高的性能，更长的使用寿命，一般需要对功分器进行谐波抑制等操作，同时这也是行业内的一大挑战。传统的方式是使用一些线性方式，通过使用额外有源元件以减少谐波和噪声相位，如预失真和反馈技术。但是，由于它们的慢波和带阻效应，许多无源元件的紧凑结构，如周期性的光子带隙、电磁带隙和缺陷地结构不断被用来抑制高次谐波，然而，与光子带隙和电磁带隙相同的是，缺陷地结构也需要在背平面上的刻蚀工艺和精确定位，从而增加了加工时间和难度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种威尔金森功分器，具体技术方案如下：
一种威尔金森功分器，包括对称设置的第一分支线结构、第二分支线结构以及用于通信的第一端口、第二端口和第三端口，所述第一分支线结构和第二分支线结构内设置有电容、金丝键合线、第一传输线以及第二传输线；
其中，所述第一分支线结构和第二分支线结构内部设置有相同数量且对称的所述电容和金丝键合线，所述第一分支线结构由内部的所述电容通过所述金丝键合线级联形成，所述第二分支线结构由内部的所述电容通过所述金丝键合线级联形成；
所述第一传输线设置在所述第一端口位置处，所述第一端口通过所述第一传输线与所述第一分支线结构和第二分支线结构连接，所述第二传输线设置在所述第二端口和第三端口位置处，所述第二端口通过所述第二传输线与所述第一分支线结构内部的所述电容连接，所述第三端口通过所述第二传输线与所述第二分支线结构内部的所述电容连接。
本发明的进一步改进在于：所述功分器还包括一电阻R，所述电阻R贴设在所述第二传输线上。
本发明的进一步改进在于：所述电容和所述第一端口、第二端口和第三端口以及第一传输线和第二传输线均为微带样式。
本发明的进一步改进在于：一个所述金丝键合线和一个所述电容组合形成一个BWMI单元，所述第一分支线结构和第二分支线结构均由六个所述BWMI单元构成。
本发明提出的功分器中两个分支线结构对称设置，并且在每一个分支线结构中将内部的电容通过金丝键合线级联连接，电容以微带模式制备，在实际情况中，可对电容的面积和金丝键合线的长度进行调节，增加金丝键合线的长度时，可以提高整个功分器的电感值，增大电容面积时，可以提高整个功分器的电容值，这样，可以实现功分器不同程度的谐波抑制效果，同时实现功分器整体的小型化；本发明相对于现有技术的优点为：一方面通过调节电容和金丝键合线实现不同效果的谐波抑制，另一方面可有效缩减功分器的尺寸。
附图说明
图1为本发明威尔金森功分器的结构组成示意图；
图2为本发明分支线结构中的BWMI单元的结构组成示意图；
图3为本发明分支线结构中部分结构的等效电路图；
图4为本发明分支线结构的S参数仿真图；
图5为本发明6个BWMI单元传输特性的仿真结果；
图6为本发明威尔金森功分器S参数的仿真和测量结果示意图。
标示说明：10-第一分支线结构、11-第二分支线结构、12-第一端口、13-第二端口、14-第三端口、15-第一传输线、16-第二传输线、17-金丝键合线、18-电容。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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,附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，在本发明实施例中，提出了一种适用频率为3GHz的威尔金森功分器，包括对称设置的第一分支线结构10、第二分支线结构11以及用于通信的第一端口12、第二端口13和第三端口14，第一分支线结构10和第二分支线结构11内设置有电容18、金丝键合线17、第一传输线15以及第二传输线16；其中第一分支线结构10和第二分支线结构11内部设置有相同数量且对称的电容18和金丝键合线17，第一分支线结构10由内部的电容通过金丝键合线级联形成，第二分支线结构11由内部的电容通过金丝键合线级联形成；第一传输线15设置在第一端口12位置处，第一端口12通过第一传输线15与第一分支线结构10和第二分支线结构11连接，第二传输线16设置在第二端口13和第三端口14位置处，第二端口13通过第二传输线16与第一分支线结构10内部的电容连接，第三端口14通过第二传输线16与第二分支线结构11内部的电容连接；此外，功分器还包括一电阻R，电阻R贴设在第二传输线16上。
进一步的，电容和第一端口12、第二端口13和第三端口14以及第一传输线15和第二传输线16均为微带样式；结合图2和图3，在本发明实施例中，一个金丝键合线17和一个电容18可组合形成一个BWMI单元，第一分支线结构10和第二分支线结构11均由六个BWMI单元构成；优取电容长a=7.1mm，宽b=1mm，每个电容间隔距离g=0.4mm，由于每个电容间隔距离远小于电容的宽度，所以可以忽略相邻电容之间形成的耦合效应；一个分支线结构的总物理长度取设置在两端的第一传输线15和第二传输线16长度加上内部的全部电容的总宽度之和，在本发明中，优取第一传输线15和第二传输线16的长为1.1mm，由此计算得到本发明提供的功分器每个分支线结构的总长度为10.3mm，相较于传统功分器每个分支线结构的15.2mm长度，本发明减小了30%的长度，有效减小了每个分支线结构的尺寸，即功分器整体尺寸减小。
由于功分器的分支线结构中连接电容的金丝键合线为电感，即可通过金丝键合线来产生电感，这样，本发明中可以通过增加金丝键合线的长度来提高功分器的电感，从而实现增强功分器慢波效应的效果。
结合图4，在本发明中，在DC到11GHz的宽频范围内，本发明提供的功分器中每一个BWMI单元可根据15dB的输入回波损耗标准进行匹配，即功分器具有良好的谐波抑制效果。
结合图5，在本发明实施例中，由于分支线结构中的电容是由微带形式制备，所以可以通过改变微带电容的宽度来改变电容的带阻特性，经试验得到，当微带电容的宽a=7mm时，每一个分支线结构的阻带频率在8.1GHz左右，而当微带电容的宽度a=9mm和5mm时，每一个分支线结构阻带频率偏移至6.1GHz和10.1GHz，由此可说明，通过调节电容的电容值，功分器可实现分支线结构阻带频率的调节。
参阅图6，经试验测试得到本发明提供的新型威尔金森功分器在频率低于5GHz时插入损耗在3.2dB~3.8dB之间，在三次谐波下抑制效果为39dB，在五次谐波下抑制效果为52dB，且输入端口和输出端口的回波损耗均优于15dB，两个输出端口的隔离度亦优于15dB，所以本发明中的功分器在实际应用中具备良好的谐波抑制效果。
本发明中提供的功分器，其每个分支线结构的制备与传统功分器的分支线结构的制备有以下优点：1、使用喷射线、螺旋线和扇区电容加载的方式，每一个BWMI单元使用微带电容进行简单排列得到，整体制作工艺简单；2、实现了每个BWMI单元在DC到11GHz的宽频范围内的15dB输入回波损耗标准的匹配；同时，每个BWMI单元提供了高电感和高密度的特性，且不会影响品质因数；3、精确地通过级联方式将电容和金丝键合线连接在一起。
本发明提出的功分器中两个分支线结构对称设置，并且在每一个分支线结构中将内部的电容通过金丝键合线级联连接，电容以微带模式制备，在实际情况中，可对电容的面积和金丝键合线的长度进行调节，增加金丝键合线的长度时，可以提高整个功分器的电感值，增大电容面积时，可以提高整个功分器的电容值，这样，可以实现功分器不同程度的谐波抑制效果，同时实现功分器整体的小型化；本发明相对于现有技术的优点为：一方面通过调节电容和金丝键合线实现不同效果的谐波抑制，另一方面可有效缩减功分器的尺寸。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
Claims (4)
1.一种威尔金森功分器，包括对称设置的第一分支线结构、第二分支线结构以及用于通信的第一端口、第二端口和第三端口，其特征在于，所述第一分支线结构和第二分支线结构内设置有电容、金丝键合线、第一传输线以及第二传输线；
其中，所述第一分支线结构和第二分支线结构内部设置有相同数量且对称的所述电容和金丝键合线，所述第一分支线结构由内部的所述电容通过所述金丝键合线级联形成，所述第二分支线结构由内部的所述电容通过所述金丝键合线级联形成；
所述第一传输线设置在所述第一端口位置处，所述第一端口通过所述第一传输线与所述第一分支线结构和第二分支线结构连接，所述第二传输线设置在所述第二端口和第三端口位置处，所述第二端口通过所述第二传输线与所述第一分支线结构内部的所述电容连接，所述第三端口通过所述第二传输线与所述第二分支线结构内部的所述电容连接。
2.根据权利要求1所述的一种威尔金森功分器，其特征在于，所述功分器还包括一电阻R，所述电阻R贴设在所述第二传输线上。
3.根据权利要求1所述的一种威尔金森功分器，其特征在于，所述电容和所述第一端口、第二端口和第三端口以及第一传输线和第二传输线均为微带样式。
4.根据权利要求1所述的一种威尔金森功分器，其特征在于，一个所述金丝键合线和一个所述电容组合形成一个BWMI单元，所述第一分支线结构和第二分支线结构均由六个所述BWMI单元构成。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201810245224.7A CN108400418A (zh) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 一种威尔金森功分器 |
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| CN201810245224.7A CN108400418A (zh) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 一种威尔金森功分器 |
Publications (1)
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ID=63091713
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Country Status (1)
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105609915A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-05-25 | 广东工业大学 | 基于慢波结构的双频等分威尔金森功分器及设计方法 |
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2018
- 2018-03-23 CN CN201810245224.7A patent/CN108400418A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105609915A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-05-25 | 广东工业大学 | 基于慢波结构的双频等分威尔金森功分器及设计方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| B. ZHOU，ET AL: "Slow-wave effect enhanced branch line power divider using crossing bond wires", 《ELECTRONICS LETTERS》 * |
| BO ZHOU，ET AL: "Bandwidth Expansion and Slow-wave Effect Achievement of Bond Wire Interconnection on LTCC Substrate", 《IEEE ELECTRICAL DESIGN OF ADVANCED PACKAGING AND SYSTEMS SYMPOSIUM (EDAPS)》 * |
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