CN110311200A - 一种调频频段多级集中参数功率分配电路 - Google Patents
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Abstract
本发明主要公开了一种调频频段多级集中参数功率分配电路，利用此方法可以大大减少调频频段因波长问题导致的分配电路面积过大；以及提高分配平衡度、降低电路插入损耗；特别适用于调频频段的大功率分配以及多天线分配电路中；这种方法的主要特征是整个电路有互感线圈和对称分布的自感线圈、端子之间的耦合电容、接地电容所组成；整个电路尺寸小，结构紧凑，无任何其他磁性以及其他损耗器件引起的附加损耗；这种方法的进一步具体特征是在单级绞扭互感线圈以及单级自感应线圈的基础上，拓展为两级绞扭互感线圈、以及两级自感应线圈、分布式端端耦合电容以及对地耦合电容组成，这种方式能大大提高射频带宽以及大大减少插入损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种调频频段多级集中参数功率分配电路率分配领域，属于传统正交功率分配电路的技术改进；特别是涉及多级集中参数功率分配电路；传统分配电路一般采用传输线变压器形式或分布参数形式的正交形式。传输线变压器形式的正交电路的其主要有铁氧体磁环组成，该铁氧体磁环是插入损耗的首要元凶，会导致插入损耗过大，且大的插入损耗会引起发热严重，因此无法做到大功率分配；且由于调频频段较低，波长较长，因此分布参数形式的分配电路尺寸会特别大，对试用也很不方便；
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足之处，设计出一种新型多级集中参数功率分配电路，使其具有下述优点：1、无磁环引入的附加损耗，可以用于大功率场合；2、尺寸小，结构紧凑，适用于固态功率合成放大电路中；3、射频带宽宽，不仅适用于调频频段，稍加电路调制基本适用于整个VHF频段；
背景技术
功率分配器是无线通信系统中必不可少的无源器件，被广泛应用于平衡功率放大器、平衡混频器和天线阵列等射频系统中。
功率分配器是端口的元件，它把输入的信号功率平均分配至两端出口并且要求两者间具有同相位，功率分配要求每个端口的阻抗皆必须适配到特征阻抗以此来降低反射功率，减少驻波；而且两输出口之间要求较大的隔离度，以此保证两个信号不会串扰；
因此分配器的平衡度、插入损耗、端口驻波、各端口之间的隔离度是其特别重要的几个指标，且考虑使用的便捷性，一般要求分配器的体积尽可能的小，承受功率尽可能的大；然而在调频频段其波长较长，传统的分配器制作方法很难满足小体积的要求，另外传统的电路设计基本是通过铁氧体作为核心原件，虽然铁氧体具有频段宽、稳定度高、体积小邓特性，但是铁氧体能引入很高的插入损耗，因此迫切需要一种设计方式能在提高平衡度和各端口之间的隔离度、降低插入损耗和驻波比的同时，能大大减少电路板体积；
发明内容
根据以上问题，本发明的目的是提供一种调频频段多级集中参数功率分配电路结构。利用此方法可以提高功率分配的平衡度、减少插入损耗、减少电路板体积。
这种方法的主要特征是整个电路有互感线圈和对称分布的自感线圈、端子之间的耦合电容、接地电容所组成；整个电路尺寸小，结构紧凑，无任何其他磁性以及其他损耗器件引起的附加损耗；
这种方法的进一步具体特征是在单级绞扭互感线圈以及单级自感应线圈的基础上，拓展为两级绞扭互感线圈、以及两级自感应线圈、分布式端端耦合电容以及对地耦合电容组成，这种方式能大大提高射频带宽以及大大减少插入损耗；
这种方法的进一步具体特征是每级绞扭互感线圈均有扭绞相互缠绕构成，其一端缠绕方式为双线顺时针缠绕5圈；另一端缠绕方式为双线逆时针缠绕5圈；缠绕直径为6mm；
这种方法的进一步具体特征是电路板上的耦合电容及接地电容均焊接在印刷电路板上，并用射频传输线连接；
这种方法的进一步具体特征是所说的射频传输线包含印刷电路板射频微带线、同轴电缆、共面波导、带状线；其微带线、带状线线宽必须根据在50欧姆阻抗以及调频段频率计算所得；
这种方法可以明显提高分配器的平衡度和各端口之间的隔离度，并能降低插入损耗和电路板面积；和传统的设计电路相比，具有电路结构简单、成本低、实用强、线性化效果较好等优点。
附图说明
图1是一种调频频段多级集中参数功率分配电路的电路原理图；
图2是一种调频频段多级集中参数功率分配电路的电路印刷电路板板图
图3是一种调频频段多级集中参数功率分配电路焊接好元器件后的实物图；
图4是一种调频频段多级集中参数功率分配电路插入损耗测试数据图；
图5是一种调频频段多级集中参数功率分配电路端口隔离度测试数据图；
图6是一种调频频段多级集中参数功率分配电路各端口驻波测试数据图；
具体实施方式
本发明电路原理如下所述，射频信号由端口1输入正交电桥，由端口3和端口4输出，输出电平幅度近似相等，输出信号相位差90°两路射频信号分别从端口3和端口4输入，从端口1合成输出。
图3为本专利的一种实施例结构示意图.
本专利提出一种扭绞线射频正交电桥施例，其结构如图3所示，长方形敷铜印制板上腐蚀成对称的多条敷铜贴片，如图中所示，其中，印制板四周分别有四条接地贴片11～14，印制板中间为两个微带引线贴片21～22，扭绞线互感线圈L1和L2的两个端头分别焊接其上，端接耦合电容C3和接地电容C8，C9，对称焊接其上，四条L型微带引线31～34对称分布，端接耦合电容C1，C2与接地电容C4，C5，C6，C7 分别对称焊接其上，四条L型微带引线的一端分别接扭绞线互感线圈 L1和L2的两个端头，另一端构成三个输入输出端口1，3，4及一个隔离口2，隔离口焊接一隔离器匹配电阻R。
本实施例结构尺寸及元器件参数如下：
印制板为80×30×1.6mm
微带引线贴片宽度为3mm
扭绞线互感线圈的互感为90nH
隔离器匹配电阻为50Ω
耦合电容C1，C2为15pF
耦合电容C3为5.1pF
接地电容C4，C5，C6，C7为1.8pF
接地电容C8，C9为8.2pF
本实施例频率：87-108MHz
相对带宽：20MHz
带内插损：≤0.2dB
输出幅度不平衡度：≤0.2dB
输出相位不平衡度：≤2°
输入驻波比：≤1。
Claims (5)
1.一种调频频段多级集中参数功率分配电路主要特征是整个电路有互感线圈和对称分布的自感线圈、端子之间的耦合电容、接地电容所组成；整个电路尺寸小，结构紧凑，无任何其他磁性以及其他损耗器件引起的附加损耗。
2.根据权利要求1所述的在单级绞扭互感线圈以及单级自感应线圈的基础上，拓展为两级绞扭互感线圈、以及两级自感应线圈、分布式端端耦合电容以及对地耦合电容组成，这种方式能大大提高射频带宽以及大大减少插入损耗。
3.根据权利要求1所述的是每级绞扭互感线圈均有扭绞相互缠绕构成，其一端缠绕方式为双线顺时针缠绕5圈；另一端缠绕方式为双线逆时针缠绕5圈；缠绕直径为6mm。
4.根据权利要求1所述的电路板上的耦合电容及接地电容均焊接在印刷电路板上，并用射频传输线连接。
5.根据权利要求1所述的射频传输线包含印刷电路板射频微带线、同轴电缆、共面波导、带状线；其微带线、带状线线宽必须根据在50欧姆阻抗以及调频段频率计算所得。
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|---|---|---|---|---|
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| CN114865265B (zh) * | 2022-06-14 | 2023-02-21 | 江南大学 | 宽频带低损耗定向耦合器及调频发射机系统 |
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