CN111600568A - 一种新型的宽带无源均衡器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及功率均衡电路技术领域，公开了一种新型的宽带无源均衡器，采用多级谐振单元通过微带传输线级联而成，此结构通过改变单个谐振单元中电感电容值来改变谐振频率和谐振带宽，对不同的频率和不同的带宽信号进行衰减，然后通过改变吸收电阻R的值来决定该衰减的大小，最后将各个串、并联的谐振单元级联起来实现对整个宽带内信号的均衡。改变微带传输线的长宽还可以对焊接带来的性能影响进行补偿。该结构各个谐振单元之间具有良好的隔离度，在调试方面也具有很好的可调性；可以根据实际问题选择单级谐振单元的串或并联结构，以及各级的组合方式和级数。将此宽带无源均衡器串联在级联功率放大器输入信号的最前端，对功放增益平坦度具有良好的改善。

Description

一种新型的宽带无源均衡器

技术领域

本发明涉及功率均衡电路领域，尤其涉及一种新型的宽带无源均衡器。

背景技术

随着通信、雷达、电子对抗等领域在军用和民用的快速发展，射频前端的发射机系统在现代通信时代扮演者越来越重要的角色，微波功率放大器作为射频前端发射机系统中最为重要的部件，其好坏直接决定了整个发射机系统的性能，人们对功放的功率要求越来越高，高功率必然会增加功率放大器的级数，级联不可避免地会带来前后两级功放的级间失配，直接的结果是导致功放输出功率的波动，由于前级的输出功率作为后级输入功率，随着功放级数的增加级间失配越来越严重，波动也会严重加剧，功放输出功率的波动进而会导致整个发射机带内的平坦度变差。如果在级联功放输入端信号输入前增加一个宽带均衡器结构，则会大大改善整个功放输出功率的平坦度。而有源均衡器结构复杂面积巨大，会消耗大量的功率，并且十分不利于宽带的设计，所以本发明采用RLC的无源结构。目前文献针对无源均衡器多为RL、RC以及两者混合的衍生结构，只具有高通特性不能灵活地选择衰减的频率点。所以急需一款可以灵活调节衰减频点、衰减带宽、衰减大小、且具有良好可调试性的、低功耗的宽带无源均衡器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种可以灵活调节衰减频点、衰减带宽、衰减大小，可以根据实际问题选择单级RLC的串或并联结构，以及各级的组合方式和数量，且具有良好的可调试性、低功耗的、端口驻波低的宽带无源均衡器。

本发明采用的技术方案如下：一种新型的宽带无源均衡器，包括：多个谐振单元，所述多个谐振单元之间级联连接；

所述谐振单元包括串联谐振单元和/或并联谐振单元，所述串联谐振单元包括串联的电阻、电容和电感，所述并联谐振单元包括相互并联在一起的电阻电容和电感。

进一步的，所述电阻、电容和电感之间采用微带传输线连接。改变连接微带传输线的长宽可以对焊接带来的性能影响进行补偿。

进一步的，所述谐振单元通过改变电感和电容的取值得到不同的谐振频率和带宽，从而对不同的频率和带宽信号进行均衡。

进一步的，所述谐振单元的均衡频率表达式如下：

其中，f表示均衡频率，L表示电感值，C表示电容值。

进一步的，所述谐振单元通过改变所述电阻的取值，调节谐振单元的衰减量。

进一步的，所述宽带无源均衡器的级数由谐振单元的个数决定。

进一步的，所述宽带无源均衡器的结构由串联谐振单元和/或并联谐振单元的级联顺序决定。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明提出的宽带无源均衡可以有效地改善级联功率放大器因级间失配带来的增益波动，极大地提高了级联功放带内增益的平坦度，优化了级联功率放大器带内的幅频特性和可靠性。与现有的相关无源均衡器相比，其显著的优点是：可以灵活调节衰减频点、衰减带宽、衰减大小，可以根据实际问题选择单级RLC的串或并联结构，以及各级的组合方式和级数。.

附图说明

图1是本发明的第一种电路结构图；

图2是本发明基本均衡单元的串联、并联结构示意图；

图3是根据级联功率放大器实际输出功率波动情况制定的衰减目标曲线图；

图4是图1电路结构的仿真结果和图2中的目标曲线拟合图；

图5是本发明的第二种电路结构图；

图6是本发明的第三种电路结构图；

图7是本发明的第四种电路结构图；

图8是本发明的第五种电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明提供一种新型的宽带无源均衡器，由多级串联谐振单元和并联多级谐振单元级联组成。根据实际问题选择谐振单元的串、并联方式，以及各级的组合方式和级数。可以通过改变单个电感电容组成的谐振网络中电感电容值来调节谐振频率和谐振带宽，对不同的频率和不同的带宽信号进行衰减，然后通过改变吸收电阻R的值来调节该衰减的大小，最后将串联、并联谐振单元级联起来实现对整个宽带内信号的均衡。该结构各个谐振单元之间具有良好的隔离度，在调试方面具有很好的可调性

实施例1

如图1所示，该均衡器主要由2个串联谐振单元和2个并联谐振单元通过微带传输线串联组成。

串联谐振单元和并联谐振单元的结构如图2所示，附图2左侧的为串联谐振单元，串联谐振单元由一个电阻、一个电感和一个电容通过微带传输线依次串联后接地组成。

附图2右侧的为并联谐振单元，并联谐振单元由一个电阻、一个电感和一个电容通过微带传输线互相并联组成。

在本实施例中，R1、L1和C1通过微带传输线依次串联并接地构成串联谐振单元1，R2、C2和L2通过微带传输线互相并联构成并联谐振单元1，R3、L3和C3通过微带传输线依次串联并接地构成串联谐振单元2，R4、C4和L4通过微带传输线互相并联构成并联谐振单元2，本实施例中的串联顺序为：串联谐振单元1——并联谐振单元1——串联谐振单元2——并联谐振单元2。

改变谐振单元中电感L和电容C的取值，就可得到不同的谐振频率和带宽，从而对不同的频率和带宽信号进行均衡，然后改变电阻R的值，就可调节谐振单元的衰减量。谐振单元的均衡频率的原理可用以下公式表示：

其中，f表示均衡频率，L表示该谐振单元的电感值，C表示该谐振单元的电容值。

根据上述无源均衡器的电路结构，在ADS中建立原理图模型，并且通过仿真结果调整电容、电感和电阻值的大小以及微带线的宽长，得到实际微带线连接的结构。

反复迭代电路元件的参数，优化该无源均衡器的性能，使其与目标衰减曲线高度拟合，如图4所示，图中实线为目标衰减曲线，虚线为该电路的仿真结果曲线。

本实施例中电路元件中电阻电感电容的值分别为:R1:30Ω、L1:56nH、C1:0.6pF；R2:150Ω、L2:2.2nH、C2:5.6pF；R3:29Ω、L3:22nH、C3:0.1pF；R4:225Ω、L4:1.5nH、C4:3.6pF。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，本实施例中，如图5所示，均衡器采用4个串联谐振单元串联构成。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，本实施例中，如图6所示，均衡器采用2个并联谐振单元串联构成。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，本实施例中，如图7所示，包括2个串联谐振单元和2个并联谐振单元，其串联顺序为：串联谐振单元——并联谐振单元——并联谐振单元——串联谐振单元。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，本实施例中，如图8所示，包括2个并联谐振单元和1个串联谐振单元，其串联顺序为：并联谐振单元——串联谐振单元——并联谐振单元。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种新型的宽带无源均衡器，其特征在于,包括：多个谐振单元，所述多个谐振单元之间级联连接；

所述谐振单元包括串联谐振单元和/或并联谐振单元，所述串联谐振单元包括串联在一起的电阻、电容和电感，所述并联谐振单元包括相互并联在一起的电阻电容和电感。

2.根据权利要求1所述的一种新型的宽带无源均衡器，其特征在于，所述电阻、电容和电感之间采用微带传输线连接。

3.根据权利要求1所述的一种新型的宽带无源均衡器，其特征在于，所述谐振单元通过改变电感和电容的取值得到不同的谐振频率和带宽。

4.根据权利要求1所述的一种新型的宽带无源均衡器，其特征在于，所述谐振单元的均衡频率表达式如下：

其中，f表示均衡频率，L表示电感值，C表示电容值。

5.根据权利要求3所述的一种新型的宽带无源均衡器，其特征在于，所述谐振单元通过改变电阻的取值，调节谐振单元的衰减量。

6.根据权利要求1所述的一种新型的宽带无源均衡器，其特征在于，所述宽带无源均衡器的级数由谐振单元的个数决定。

7.根据权利要求1所述的一种新型的宽带无源均衡器，其特征在于，所述宽带无源均衡器的结构由串联谐振单元和/或并联谐振单元的级联顺序决定。

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