CN109346810A - 一种5g超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，针对5G功分器，通过功分器算法，扩宽产品频率，开发出适用于5G应用的功率分配器。同时，针对现有产品结构外形，做归一化设计，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明经过对4G功分器进行频段扩宽，然后经过精确设计对产品外形进行压缩，达到5G和4G同款外形，该方法采用不同波长设计，将内导体经过高精度仿真软件进行设计，达到1/6波长铜1/4波长相同长度的要求，同时经过增加级数的方法将产品频段扩宽，达到了归一化设计。

Description

一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法

技术领域

本发明是一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，属于功分器领域。

背景技术

现有4G功分器频段到2700MHz，而新的5G通信规定其频段分为3800MHz和6000MHz两个频段，无法满足5G通信频段的要求，此项目根据具体要求，目前考虑先设计到3800MHz。

4G功分器目前无法满足未来5G通信的应用，需要重新开发。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，包括：

针对5G功分器，通过功分器算法，扩宽产品频率，开发出适用于5G应用的功率分配器。同时，针对现有产品结构外形，做归一化设计。

进一步地，功分器由金属铝腔、金属导电杆和连接器组成，金属导电杆长度采用1/6波长，采用同轴腔体设计。

进一步地，金属铝腔、金属导电杆由于采用的是电磁场能量分配方式，根据导电性能，金属铝腔、金属导电杆需要镀银处理，以增加导电性能。

本发明的有益效果：本发明的一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，1.本发明经过对4G功分器进行频段扩宽，然后经过精确设计对产品外形进行压缩，达到5G和4G同款外形。

2.该方法采用不同波长设计，将内导体经过高精度仿真软件进行设计，达到1/6波长铜1/4波长相同长度的要求，同时经过增加级数的方法将产品频段扩宽，达到了归一化设计。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中10倍频程5G二功分器结构原理图；

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明提供一种技术方案：一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，包括：

针对5G功分器，通过功分器算法，扩宽产品频率，开发出适用于5G应用的功率分配器。同时，针对现有产品结构外形，做归一化设计。

功分器由金属铝腔、金属导电杆和连接器组成，其原理是通过金属导电杆在金属铝腔中形成电场耦合，而形成的一种功率分配器。是一种可以将一路输入信号能量分成两路或多路信号输出相等或不相等能量的微波网络端口。

常用功率分配器都是等功率分配，主要有微带线、带状线、同轴腔体功率分配器。几者之间有一定的区别。首先，同轴腔功率分配器长处是承受功率大，插损小，平衡度较好，弊端是输出端驻波比大，而且输出端口间无任何隔离。微带线功率分配器长处是价格便宜，输出端口间有很好的隔离，弊端是插损大、承受功率小。其次微带线、带状线和同轴腔的实现方式也不同。

金属导电杆长度采用1/6波长，采用同轴腔体设计，便于装配、安装。

金属铝腔、金属导电杆由于采用的是电磁场能量分配方式，根据导电性能，金属铝腔、金属导电杆需要镀银处理，以增加导电性能。

功分器的功能是将输入功率分配到各个支路中，因此功率分配器在射频电路和测量体系中有着重要的意义。是移动通讯系统中必不可少的微波信号分配器件，主要应用于基站、直放站、室内分布系统等移动通信工程领域，对微波信号进行均值分配处理。随着移动通信技术的不断发展，4G网络建设的不断深入，移动通信的业务范围的不断拓宽，信号覆盖能力也在不断的加大，腔体功分器的使用量越来越大，逐渐高端化、小型化。5G二功分器是针对目前5G市场研发的新品，其频率能达到3800MHz。

作为本发明的一个实施例：以10倍频程5G二功分器设计为例进行了分析。

该传输线结构理论通信系统终端负载都是50Ω，就是分支节处的阻抗并联后到阻抗结处的阻值应为50Ω。如图1，从输入端口看Z in＝Z 0＝50Ω，而Z in＝Z in1//Z in2＝50Ω，由于是等分的，是以Z in1＝Z in2，输入阻抗应当是100Ω，这样由①处和②处到输出端50Ω需要利用八分之一波长阻抗变换来实现匹配。

依据八分之一波长阻抗变换器原理：Z in＝(Z 01)2/2R L，其中Z in为匹配以后的输入阻抗，Z 01为四分之一波长特性阻抗，R L为负载阻抗，则其长度L为在中心频率下波长1/8，即L＝λg/8(空气介质。相当于电尺寸长度为θ(θ＝π/2)。

四分之一波长变换器与其他变换器相比其长处是简单，用任意一种模式的传输线均能实现，但是当频率偏离中心时，其电长度不再是π/2将发生变化，其变换特性也随之恶化。本项目根据四分之一波长进行转换，转换成八分之一波长进行能量分配。由于它对频率非常敏感，所以它仅适合于窄带。

在需要宽带匹配的场合，应采用拥有多级阶梯阻抗变换器有时也选用各种渐变线变换器等方法来处理带宽匹配问题，在多节阶梯阻抗变换器中，匹配的频率得以展宽是因为各阻抗阶梯所产生的反射波彼此相互抵消，多级阶梯阻抗变换器中每节长度是1/6波长阻抗变换器，多级阶梯阻抗变换器与起始频率和终止频率有关。

上面运用阶梯阻抗变换器原理只对功率分配器的传输部分进行了匹配，输出端口之间没有进行匹配，所以端口间没有隔离。

当节数m＝1时，在分配原理中进行了分析，此时1/10波长阻抗为100Ω，则R//100Ω＝Z0＝50Ω，隔离电阻R＝100Ω。

当m≥3时，也可以利用二端口网络已匹配情况下进行分析，在工程中可以查找附表，阻抗分别为Z0归一化后值。

微波功率分配器是移动通讯系统中必不可少的微波信号分配器件，主要应用于基站、直放站、室内分布系统等移动通信工程领域，对微波信号进行均值分配处理。随着移动通信技术的不断发展，其应用范围不断扩大，用户的不断增加，导致数据流量的的增大，对器件的环境适应能力提出更强的要求；高质量、低成本是今后发展的趋势，怎样在降低成本的同时，提高产品质量是通信器件的发展的更高目标之一。

本项目在降低产品成本的同时，提高了产品的电性能指标。其具有体积小、工作频段宽、指标稳定、一致性好、互调低、带内波动小、插入损耗小、驻波比小、自动化程度高、免调率高、防震抗冲击、环境适应性强等特点。

经过以上设计，最终5G功分器的产品成本是4G原有成本的80％，相较于目前新开发产品5G项目来说，大大的减少了生产投入，对市场竞争有较大的优势。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，其特征在于：包括：

针对5G功分器，通过功分器算法，扩宽产品频率，开发出适用于5G应用的功率分配器。同时，针对现有产品结构外形，做归一化设计。

2.根据权利要求1所述的一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，其特征在于：功分器由金属铝腔、金属导电杆和连接器组成，金属导电杆长度采用1/6波长，采用同轴腔体设计。

3.根据权利要求2所述的一种5G超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法，其特征在于：金属铝腔、金属导电杆由于采用的是电磁场能量分配方式，根据导电性能，金属铝腔、金属导电杆需要镀银处理，以增加导电性能。