CN109728393A - 一种多枝节功分器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频与微波功率分配合成设计领域，特别涉及一种多枝节功分器。多枝节功分器包括：输入端口、第一输出端口以及第二输出端口；两条微带主路，分别连接输入端口与第一输出端口以及输入端口与第二输出端口；两段附加枝节，分别用于将两条微带主路的末端与对应的第一输出端口和第二输出端口连接；两段第一偏枝节，设置在每条微带主路的末端；两段第二偏枝节，设置在附加枝节末端，其中，位于同一侧的一个第一偏枝节和一个第二偏枝节构成一个等效滤波器。本发明的多枝节功分器，能够在保持尺寸不变的情况下，只需要调整短路枝节进行滤波，就可得到只要工作在2‑18GHz频段内的各种单频或双频功分器，并且有非常良好的性能指数和固定的结构尺寸。

Description

一种多枝节功分器

技术领域

本发明涉及射频与微波功率分配合成设计领域，特别涉及一种多枝节功分器。

背景技术

微带功分器的产品从上世纪七十年代国外就早已有之，并提出微带线Wilkinson结构，但基本上属于窄带应用，经过四十余年的发展，随着工艺水平的提高和传输线理论的进一步完善，在该领域已有了很大的突破。

但是，基本的单枝节威尔金森功率分配器依然有频带窄、隔离度较差的问题，而且根据工作频段的不同重新设计，结构尺寸也会有很大的变化，对天线或发射机的整体结构和性能产生影响，并拖延整体设计的进度；而多枝节的威尔金森功率分配器因为可工作频段较宽，其他性能指数也比单枝节威尔金森功率分配器要好，所以满足有工作频段内不同的短频段或多频段的设计需求，所以可以不用重复设计，对天线或发射机的结构设计和时间进度会有很大帮助，但是会带入杂波和二次三次谐波影响性能。所以目前还没有一种可以在超过10GHz的带宽内可以通用的微带功分器。

发明内容

本发明的目的是提供了一种多枝节功分器，以解决现有微带功分器存在的至少一个问题。

本发明的技术方案是：

一种多枝节功分器，包括：

输入端口、第一输出端口以及第二输出端口；

两条微带主路，分别连接所述输入端口与第一输出端口以及所述输入端口与第二输出端口，两条所述微带主路分为数量相同的多个枝节；

两段附加枝节，其长度为四分之一波长，分别用于将两条所述微带主路的末端与对应的所述第一输出端口和第二输出端口连接；

两段第一偏枝节，具有第一预定长度和形状，分别设置在每条所述微带主路的末端；

两段第二偏枝节，具有第二预定长度和形状，分别设置在所述附加枝节末端，其中，位于同一侧的一个所述第一偏枝节和一个第二偏枝节构成一个等效滤波器。

可选的，每条所述微带主的枝节数量为8个。

发明效果：

本发明的多枝节功分器，能够在保持尺寸不变的情况下，只需要调整短路枝节进行滤波，就可得到只要工作在2-18GHz频段内的各种单频或双频功分器，并且有非常良好的性能指数和固定的结构尺寸；另外，避免了单枝节功分器重复设计、性能不好的问题；进一步，还能减少多枝节功分器的混入杂波和二次三次谐波的问题，不但大大节省了设计时间，还提高了功分器的性能。

附图说明

图1是改进前多枝节功分器ADS电路模型；

图2本改进前多枝节功分器ADS电路版图；

图3是改进前多枝节功分器ADS仿真结果；

图4是本发明多枝节功分器中利用两个输出端各加上2个短路枝节滤波的原理图；

图5是本发明改进后多枝节功分器的ADS电路版图；

图6是本发明多枝节功分器一个优选实施例的仿真结果；

图7是本发明多枝节功分器另一个优选实施例的仿真结果；

图8是本发明多枝节功分器再一个优选实施例的仿真结果。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明的多枝节功分器，主要是针对现在威尔金森功率分配器存在的问题和不足之处，通过对威尔金森功率分配器进行了解和尝试，找到了对其进行可调节性滤波的方法，在保持尺寸不变的情况下，只需要调整滤波枝节就能得到2-18GHz频段内的各种单频或双频功分器，并有良好的性能和固定的结构尺寸，回避了会带入杂波和二次三次谐波的问题，大大缩减了模块研制时间和整机结构设计时间。

下面结合附图1至图8对本发明多枝节功分器做进一步详细说明。

本发明提供了一种多枝节功分器，包括输入端口1、第一输出端口2、第二输出端口3、两条微带主路、两段附加枝节4、两段第一偏枝节5以及两段第二偏枝节6。

两条微带主路分别连接输入端口1与第一输出端口2以及输入端口1与第二输出端口3，两条所述微带主路分为数量相同的多个枝节。本实施例中，优选微带主的枝节数量为8个。

两段附加枝节4其长度为四分之一波长，分别用于将两条微带主路的末端与对应的第一输出端口2和第二输出端口3连接。

两段第一偏枝节5具有第一预定长度和形状，分别设置在每条微带主路的末端；

两段第二偏枝节6具有第二预定长度和形状，分别设置在附加枝节末端，其中，位于同一侧的一个第一偏枝节和一个第二偏枝节构成一个等效滤波器。

本发明多枝节功分器原理是，通过第一偏枝节5与第二偏枝节6形成的等效滤波器来进行滤波；通过第一偏枝节5与第二偏枝节6长度(以及形状)，使得等效滤波器滤波效果不同，从而满足多种频率需求。

本发明多枝节功分器的设计步骤如下：

第一步，设计一个多枝节微带功分器。经过多次测试和检验，多枝节微带功分器级数越高，性能越好。但级数调整到九级以后，发现到12GHz以后指标恶化严重，所以采用八级多枝节微带功分器。

具体地，在设计2GHz～18GHz超宽带功分器时，基片也采用0.76mm厚εr＝2.2的TLY基片，得到ADS电路模型如图1所示，相应的电路版图如图2所示。图3所示为仿真结果。由仿真结果可以看出，电路可以达到要求指标。

再一步，给这个多枝节Wilkinson功分器的两个输出端各加上2个的短路枝节进行滤波。根据微带原理，当1端口(图4中左端，未示出)有信号输入时，只看端口1与端口2或者端口1与端口3，这两个端口之间类似于一个带短路枝节的宽带滤波器，参考图4。

最后一步，合理的调整阻抗Z1、Z2和Z3的值和短路枝节，功分器就可以优化出2-18GHz频段内的各种单频或双频功分器。再选择合适的R的值，就可以得到比单枝节功分器更好的性能，并保持模块尺寸不变，其结构如图5所示。

其在，图6、图7、图8分别是短枝节为7.291mm和8mm的仿真结果、短枝节为6.946mm和5.4mm的仿真结果以及短枝节为5.477mm和5.944mm的优化仿真结果，来说明本发明多枝节功分器的优越性

对于双频功分器而言，4～6GHz与12～14GHz间隔比较大，12～14GHz频段比较高，而且不是倍频关系，设计难度非常大，而本发明却可以轻易地优化完成，并还有不错的性能指数。

当然，实测结果与理论仿真有一些差别。实际基片厚度较薄，带线细，加工误差大，人为操作误差较大。因此，使用0.79mm厚εr＝2.2的5880基片进行试制，实际结果与理论仿真之间差距缩小。但由于5880基片较软易变形，如果工作在低频，使用为0.76mm厚εr＝2.2的TLY基片进行试制，比较接近仿真结果。

综上所述，本发明的多枝节功分器可以在保持尺寸不变的情况下，只需要调整短路枝节进行滤波，就可得到只要工作在2-18GHz频段内的各种单频或双频功分器，并且有非常良好的性能指数和固定的结构尺寸。避免了单枝节功分器重复设计、性能不好的问题；有减少了多枝节功分器的混入杂波和二次三次谐波的问题。这样不但大大节省了设计时间，还提高了功分器的性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种多枝节功分器，其特征在于，包括：

输入端口(1)、第一输出端口(2)以及第二输出端口(3)；

两条微带主路，分别连接所述输入端口(1)与第一输出端口(2)以及所述输入端口(1)与第二输出端口(3)，两条所述微带主路分为数量相同的多个枝节；

两段附加枝节(4)，其长度为四分之一波长，分别用于将两条所述微带主路的末端与对应的所述第一输出端口(2)和第二输出端口(3)连接；

两段第一偏枝节(5)，具有第一预定长度和形状，分别设置在每条所述微带主路的末端；

两段第二偏枝节(6)，具有第二预定长度和形状，分别设置在所述附加枝节末端，其中，位于同一侧的一个所述第一偏枝节和一个第二偏枝节构成一个等效滤波器。

2.根据权利要求1所述的多枝节功分器，其特征在于，每条所述微带主的枝节数量为8个。