CN109585993A - 功率处理电路及多路功率处理电路 - Google Patents

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Abstract

一种功率处理电路，设置于基板上，包括：第一端部、第二端部及第三端部；隔离元件，电连接于第二端部与第三端部之间；第一传输支路，设置于隔离元件的一侧，电连接于第一端部与第二端部之间；第二传输支路，设置于隔离元件的另一侧，电连接于第一端部与第三端部之间，第二传输支路与第一传输支路对称设置于隔离元件的两侧；其中，第一传输支路与第二传输支路均包括：信号传输线、第一开路传输线及第二开路传输线，第一开路传输线及第二开路传输线分别电连接于信号传输线首尾两端的一侧。本发明还提供一种多路功率处理电路。本发明功率处理电路及多路功率处理电路可以有效抑制谐波，并且体积较小，达到了低成本、小型化的目的。

Description

功率处理电路及多路功率处理电路
技术领域
本发明涉及一种功率处理技术领域，尤其涉及一种功率处理电路及多路功率处理电路。
背景技术
功率处理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，所以常用在天线阵列、平衡电路混频器、移相器中。目前，比较常用的功率处理器是威尔森功分器，它是由E.Wilkinson于1960年首次提出。然而，传统的威尔金森功分器的长度设计为操作频率的四分之一，占用了很大的PCB面积。而且，传统的威尔金森功分器具有较宽的操作频宽，而其本身又缺少谐波抑制的功能，为了抑制谐波，需要外接滤波器，这极大地增加了成本。
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处理电路及多路功率处理电路，以降低成本。
一种功率处理电路，设置于基板上，述功率处理电路包括：
第一端部、第二端部及第三端部；
隔离元件，电连接于所述第二端部与所述第三端部之间；
第一传输支路，设置于隔离元件的一侧，电连接于所述第一端部与所述第二端部之间；
第二传输支路，设置于所述隔离元件的另一侧，电连接于所述第一端部与所述第三端部之间，所述第二传输支路与所述第一传输支路对称设置于所述隔离元件的两侧；
其中，所述第一传输支路与所述第二传输支路均包括：信号传输线、第一开路传输线及第二开路传输线，所述第一开路传输线及所述第二开路传输线分别电连接于所述信号传输线首尾两端的一侧。
可选地，所述第一开路传输线包括：
第一微带线，所述第一微带线呈L型，所述第一微带线的一端垂直电连接于所述信号传输线的首端一侧；
第二微带线，所述第二微带线呈J型，所述第二微带线的一端电连接于所述第一微带线的另一端，所述第二微带线的另一端呈开路状态。
可选地，所述第二开路传输线包括：
第三微带线，所述第三微带线呈L型，所述第三微带线的弯曲方向与所述第一微带线的弯曲方向相反，所述第三微带线的一端垂直电连接于所述信号传输线的末端一侧；
第四微带线，所述第四微带线呈J型，所述第四微带线的弯曲方向与所述第二微带线的弯曲方向相反，所述第四微带线的一端电连接于所述第三微带线的另一端，所述第四微带线的另一端呈开路状态。
可选地，所述第一微带线的宽度比所述第二微带线的宽度窄，所述第三微带线的宽度比所述第四微带线的宽度窄。
可选地，所述第二微带线与所述第四微带线之间形成矩形间隙。
可选地，所述信号传输线包括依次串联连接的匹配部、第五微带线、电感及第六微带线。
可选地，所述匹配部为微带线结构，所述匹配部的微带线宽度由所述第一端部向所述第五微带线逐渐变宽。
可选地，所述隔离元件为隔离电阻。
本发明实施方式提供的多路功率处理电路包括多个相连的功率处理电路。
可选地，其中一个所述功率处理电路的第二端部和第三端部分别于另外两个所述功率处理电路的第一端部连接。
本发明功率处理电路及多路功率处理电路可以通过信号传输线、第一开路传输线及第二开路传输线共同形成的低通谐振电路，从而可以有效抑制谐波，并且体积较小，达到了低成本、小型化的目的。
附图说明
图1为本发明功率处理电路一实施方式的结构示意图。
图2为本发明功率处理电路一实施方式的尺寸标注图。
图3为本发明功率处理电路一实施方式的等效电路图。
图4为本发明功率处理电路一实施方式的S参数(散射参数)模拟曲线图。
图5为本发明功率处理电路另一实施方式的S参数模拟曲线图。
图6为本发明功率处理电路另一实施方式的S参数模拟曲线图。
图7是本发明一实施方式的两路功率处理电路连接示意图。
图8为本发明另一实施方式的多路功率处理电路连接示意图。
主要元件符号说明
功率处理电路 100
第一端部 10
第二端部 20
第三端部 30
隔离元件 40
第一传输支路 50
第二传输支路 60
信号传输线 51、51'
第一开路传输线 52、52'
第二开路传输线 53、53'
第一微带线 521
第二微带线 522
第三微带线 531
第四微带线 532
匹配部 511
第五微带线 512
电感 L
第六微带线 513
第一电感 L1
第二电感 L2
第一电容 C1
第二电容 C2
第三电容 C3
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，对本发明中的功率处理电路及多路功率处理电路作进一步详细描述及相关说明。
请参考图1，图1为本发明功率处理电路100一实施方式的结构示意图。
在本实施方式中，功率处理电路100设置于基板(未示出)上，包括第一端部10、第二端部20、第三端部30、隔离元件40、第一传输支路50及第二传输支路60。
在本实施方式中，功率处理电路100可以作为功率分配电路，也可以作为功率合成电路。当功率处理电路100作为功率分配电路时，第一端部10连接外部元件的输出端，用于接收信号；第二端部20和第三端部30分别连接外部元件的输入端，用于输出第一路输出信号和第二路输出信号；当功率处理电路100作为功率合成电路时，第一端部10连接外部元件的输入端，用于输出信号；第二端部20和第三端部30分别连接外部元件的输出端，用于接收第一路输入信号和第二路输入信号。
隔离元件40，电连接于第二端部20及第三端部30之间，用于隔离第二端部20与第三端部30中传输的信号，从而减小两个不同传输路径之间的相互干扰。在本实施方式中，该隔离元件优选为隔离电阻，比如为0402封装形式的电阻。
第一传输支路50，设置于隔离元件40的一侧，电连接于第一端部10及第二端部20之间。第一传输支路50包括信号传输线51、第一开路传输线52及第二开路传输线53。第一开路传输线52及第二开路传输线53分别电连接于信号传输线51首尾两端的一侧。
第二传输支路60，设置于隔离元件40的另一侧，电连接于第一端部10及第三端部30之间。在本实施方式中，第一传输支路50与第二传输支路60的电路结构一致，且第一传输支路50与第二传输支路60对称设置于隔离元件40的两侧。第二传输支路60包括信号传输线51'、第一开路传输线52'及第二开路传输线53'，第一开路传输线52'及第二开路传输线53'分别电连接于信号传输线51'首尾两端的一侧。
在一实施方式中，第一传输支路50中的第一开路传输线52包括第一微带线521、第二微带线522。第一微带线521呈L型，一端垂直电连接于信号传输线51的首端一侧，第二微带线呈J型，第二微带线的一端电连接于第一微带线521的另一端，第二微带线522的另一端呈开路状态。在本实施方式中，第一微带线521的宽度比第二微带线522的宽度窄。
在另一实施方式中，第一传输支路50中的第二开路传输线53包括第三微带线531及第四微带线532。第三微带线531呈L型，第三微带线531的弯曲方向与第一微带线521的弯曲方向相反，即第三微带线531所呈的L型为第一微带线521所呈的L型经旋转180度后的形状。第三微带线531的一端垂直电连接于信号传输线51的末端一侧。第四微带线532呈J型，第四微带线532的弯曲方向与第二微带线522的弯曲方向相反，即第四微带线532所呈的J型为第二微带线522所呈的J型经旋转180度后的形状。第四微带线532的一端电连接于第三微带线531的另一端，第四微带线532的另一端呈开路状态。在本实施方式中，第三微带线531的宽度比第四微带线532的宽度窄，第三微带线531的宽度与第一微带线521的宽度相同，第四微带线532的宽度与第二微带线522的宽度相同。在本实施方式中，第二微带线522与第四微带线532之间不相连，第二微带线522与第四微带线532之间形成矩形间隙70。通过调整该矩形间隙的宽度可以改变第二微带线522与第四微带线532之间的耦合电容值。
在另一实施方式中，第一传输支路50中的信号传输线51包括依次串联连接的匹配部511、第五微带线512、电感L及第六微带线513。该匹配部511为微带线结构，该匹配部511的微带线宽由第一端部10向第五微带线512逐渐变宽，从而实现阻抗匹配。
需要说明的是，由于第一传输支路50与第二传输支路60关于隔离元件40对称设置，即第一传输支路50与第二传输支路60的的电路结构一致，故对于第二传输支路60的信号传输线51'、第一开路传输线52'及第二开路传输线53'，第一开路传输线52'及第二开路传输线53'的结构不再赘述。
请参阅图2，图2为本发明功率处理电路100一实施方式的尺寸标注图,其中，图2中的各个标注的尺寸数字的单位为毫米。
请继续参阅图3，图3为本发明功率处理电路100一实施方式的等效电路图。在本实施方式中，第一开路传输线52等效于串联连接的第一电感L1及第一电容C1，第一电感L1的一端电连接于第五微带线512的一端，另一端电连接于第一电容的C1一端，第一电容的另一端接地。第二开路传输线53等效于串联连接的第二电感L2及第二电容C2，第二电感L2的一端电连接于第六微带线513的一端，第二电感L2的另一端电连接于第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地。第二微带线522与第四微带线532之间形成的耦合电容可等效为第三电容C3，电容C3的一端与第一电感L1与第一电容C1的公共端连接，电容C3的另一端与第二电感L2与第二电容C2的公共端连接。第一端部10电连接于第一电感L1的一端与第五微带线512的一端，第五微带线512的另一端电连接于电感L的一端，电感L的另一端电连接于第六微带线513的一端，第六微带线513的另一端电连接于第二端部20(或第三端部30)。在本实施方式中，第一电感L1与第一电容C1组成的串联谐振电路的谐振频率与第二电感L2与第二电容C2组成的串联谐振电路的谐振频率相等。
参阅图4，图4为本发明功率处理电路100一实施方式的S参数(散射参数)模拟曲线图。其中，曲线S11表示第一端部10的反射损耗(回波损耗)模拟曲线，曲线S12表示第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线，曲线S13表示第一端部10到第三端部30的插入损耗模拟曲线，曲线S23表示第二端部20与第三端部30之间的隔离度模拟曲线。从图中可知，当功率处理电路100工作于5.5GHz附近工作频段时，反射损耗在30db以下，说明射频信号可以很好的在第一端部10与第二端部20(或第三端部30)之间传输；当功率处理电路100工作于10-14GHz时，反射损耗约等于0db，说明频率为10-14GHz的射频信号不能在在第一端部10与第二端部20(或第三端部30)之间传输。当功率处理电路100工作于5.5GHz附近工作频段时，第一端部10到第二端部20的插入损耗及第一端部10到第三端部30的插入损耗约4db，插入损耗符合相关要求，当功率处理电路100工作于10-14GHz时，第一端部10到第二端部20的插入损耗及第一端部10到第三端部30的插入损耗均在20db以下，且在工作频率为11GHz附近频段时，插入损耗小于40db，工作频率为13.8GHz附近频段时，插入损耗接近40db，说明可以有效抑制二倍频谐波，特别是可以有效抑制工作频率为5.5GHz及7.9GHz附件频段的二倍频谐波。当功率处理电路100工作于5.5GHz附近工作频段时，第二端部20与第三端部30之间的隔离度小于40db，隔离度非常低，隔离度也符合要求。
参阅图5，图5为本发明功率处理电路100另一实施方式的S参数(散射参数)模拟曲线图。其中，曲线M1、N1分别为本发明功率处理电路100中的电感L的电感值为1.5nH时第一端部10的反射损耗模拟曲线及第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线。曲线M2、N2分别为本发明功率处理电路100中的电感L的电感值为1.3nH时第一端部10的反射损耗模拟曲线及第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线。曲线M3、N3分别为本发明功率处理电路100中的电感L的电感值为1.1nH时第一端部10的反射损耗模拟曲线及第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线。从图中可知，当改变功率处理电路100中的电感L的电感值，第一端部10的反射损耗模拟曲线会发生一定的改变，然而，第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线几乎不变，也就是说，可以通过调整功率处理电路100中的电感L的电感值来改善本发明功率处理电路100的插入损耗特性，且几乎不会影响本发明功率处理电路100的反射损耗特性。
参阅图6，图6为本发明功率处理电路100另一实施方式的S参数(散射参数)模拟曲线图。其中，曲线M4、N4分别为本发明功率处理电路100中的矩形间隙70的宽度为0.2mm时第一端部10的反射损耗模拟曲线及第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线。曲线M5、N5分别为本发明功率处理电路100中矩形间隙70的宽度为0.3mm时第一端部10的反射损耗模拟曲线及第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线。曲线M6、N6分别为本发明功率处理电路100中矩形间隙70的宽度为0.4mm时第一端部10的反射损耗模拟曲线及第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线。从图中可知，当改变功率处理电路100中的矩形间隙70的宽度，第一端部10到第二端部20的插入损耗模拟曲线会发生一定的改变，然而，第一端部10的反射损耗模拟曲线几乎不变，也就是说，可以通过调整功率处理电路100中的矩形间隙70的宽度来改善本发明功率处理电路100的反射损耗特性，且几乎不会影响本发明功率处理电路100的插入损耗特性。
利用上述的功率处理电路100，本发明还可以设计成多路功率处理电路。
参阅图7，图7是本发明一实施方式的两路功率处理电路连接图。在本实施方式中，此多路功率处理电路包括两个功率处理电路，分别为第一功率处理电路101及第二功率处理电路102。两个功率处理电路的第二端部20与第三端部30分别对应连接，两个功率处理电路的第一端部10分别作为信号输入端及信号输出端。通过将至少两个功率处理电路的第二端部20与第三端部30分别对应连接的方式，可以增强滤波性能。
参阅图8，图8为本发明另一实施方式的多路功率处理电路连接图。在本实施方式中，此多路功率处理电路包括3个功率处理电路，分别为第一功率处理电路103、第二功率处理电路104及第三功率处理电路105。其中第一功率处理电路103的第二端部20及第三端部30分别与第二功率处理电路104及第三功率处理电路105的第一端部10连接，形成级联，从而扩展为4路功率处理电路，在其他实施方式中，依照图7类似的连接方式，还可以进一步扩展为8路、16路等功率处理电路。
本发明提供的功率处理电路及多路功率处理电路，通过信号传输线、第一开路传输线及第二开路传输线共同形成的低通谐振电路，而不用外接滤波器，从而可以有效抑制谐波，并且体积较小，达到了低成本、小型化的目的。
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)

1.一种功率处理电路，设置于基板上，其特征在于，所述功率处理电路包括：
第一端部、第二端部及第三端部；
隔离元件，电连接于所述第二端部与所述第三端部之间；
第一传输支路，设置于隔离元件的一侧，电连接于所述第一端部与所述第二端部之间；
第二传输支路，设置于所述隔离元件的另一侧，电连接于所述第一端部与所述第三端部之间，所述第二传输支路与所述第一传输支路对称设置于所述隔离元件的两侧；
其中，所述第一传输支路与所述第二传输支路均包括：信号传输线、第一开路传输线及第二开路传输线，所述第一开路传输线及所述第二开路传输线分别电连接于所述信号传输线首尾两端的一侧。
2.如权利要求1所述的功率处理电路，其特征在于，所述第一开路传输线包括：
第一微带线，所述第一微带线呈L型，所述第一微带线的一端垂直电连接于所述信号传输线的首端一侧；
第二微带线，所述第二微带线呈J型，所述第二微带线的一端电连接于所述第一微带线的另一端，所述第二微带线的另一端呈开路状态。
3.如权利要求2所述的功率处理电路，其特征在于，所述第二开路传输线包括：
第三微带线，所述第三微带线呈L型，所述第三微带线的弯曲方向与所述第一微带线的弯曲方向相反，所述第三微带线的一端垂直电连接于所述信号传输线的末端一侧；
第四微带线，所述第四微带线呈J型，所述第四微带线的弯曲方向与所述第二微带线的弯曲方向相反，所述第四微带线的一端电连接于所述第三微带线的另一端，所述第四微带线的另一端呈开路状态。
4.如权利要求3所述的功率处理电路，其特征在于，所述第一微带线的宽度比所述第二微带线的宽度窄，所述第三微带线的宽度比所述第四微带线的宽度窄。
5.如权利要求3所述的功率处理电路，其特征在于，所述第二微带线与所述第四微带线之间形成矩形间隙。
6.如权利要求5所述的功率处理电路，其特征在于，所述信号传输线包括依次串联连接的匹配部、第五微带线、电感及第六微带线。
7.如权利要求6所述的功率处理电路，其特征在于，所述匹配部为微带线结构，所述匹配部的微带线宽度由所述第一端部向所述第五微带线逐渐变宽。
8.如权利要求7所述的功率处理电路，其特征在于，所述隔离元件为隔离电阻。
9.一种多路功率处理电路，其特征在于，包括多个相连的如权利要求1至8任一项所述的功率处理电路。
10.如权利要求9所述的多路功率处理电路，其特征在于，其中一个所述功率处理电路的第二端部和第三端部分别于另外两个所述功率处理电路的第一端部连接。
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