CN112054278A - 功率分配器 - Google Patents

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CN112054278A CN201910557299.3A CN201910557299A CN112054278A CN 112054278 A CN112054278 A CN 112054278A CN 201910557299 A CN201910557299 A CN 201910557299A CN 112054278 A CN112054278 A CN 112054278A
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阙郁智
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Nanning Fulian Fugui Precision Industrial Co Ltd
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Nanning Fugui Precision Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种功率分配器，所述功率分配器包括基板以及设置于所述基板的输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第一微带线、第二微带线以及阻抗变换器，所述第一微带线及所述第二微带线一端并联连接至所述阻抗变换器，另一端分别与所述第一输出端口及所述第二输出端口相连，所述阻抗变换器包括第三微带线及第四微带线，所述第三微带线一端与所述输入端口相连，另一端与所述第一微带线及所述第二微带线相连，所述第四微带线一端连接至所述输入端口与所述第三微带线之间，另一端呈开路状态。本发明功率分配器可避免较大制造公差。

Description

功率分配器
技术领域
本发明涉及一种功率分配器。
背景技术
由于威尔森功率分配器具有结构简单、3-dB功率分配以及输出端之间较好的隔离度的优点，其经常被用于功率组合应用电路以及阵列天线的馈入网络。
在设计频率下进行3-dB功率分配，威尔森功率分配器由两个70.7欧姆四分之一波长传输线组成。然而，当使用具有较高介电常数的薄基板时，威尔森功率分配器线宽(一般为0.096mm)较窄，窄线宽对制造不确定性较为敏感。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种可避免较大制造公差的的功率分配器。
一种功率分配器，所述功率分配器包括基板以及设置于所述基板的输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第一微带线、第二微带线以及阻抗变换器，所述第一微带线及所述第二微带线一端并联连接至所述阻抗变换器，另一端分别与所述第一输出端口及所述第二输出端口相连，所述阻抗变换器包括第三微带线及第四微带线，所述第三微带线一端与所述输入端口相连，另一端与所述第一微带线及所述第二微带线相连，所述第四微带线一端连接至所述输入端口与所述第三微带线之间，另一端呈开路状态。
本发明所述的功率分配器可在任何操作频段下都可在具有较高介电常数的薄基板上设计，同时在各个端口均具有较佳的匹配性能，另外，本发明所述的功率分配器可在薄基板上设计，且第一至第四微带线的线宽较宽，可避免较大的制作公差。
附图说明
图1为本发明功率分配器的较佳实施方式的电路图。
图2为图1中功率分配器的较佳实施方式的示意图。
图3为本发明功率分配器工作频率在5.5GHz时的一较佳实施例的仿真结果图。
图4为本发明功率分配器工作频率在2.45GHz时的较佳实施方式的仿真结果图。
图5为本发明功率分配器工作频率在5.5GHz时的另一较佳实施方式的仿真结果图。
主要元件符号说明
功率分配器 100
基板 10
隔离元件 20
输入端口 P1
第一输出端口 P2
第二输出端口 P3
第一微带线 L1
第一弯折段 L11
第二弯折段 L12
第一连接段 L13
第二微带线 L2
第三弯折段 L21
第四弯折段 L22
第二连接段 L23
阻抗变换器 30
第三微带线 L3
第五弯折段 L31
第六弯折段 L32
第三连接段 L33
第四微带线 L4
第七弯折段 L41
第八弯折段 L42
第四连接段 L43
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，对本发明中的功率分配器作进一步详细描述及相关说明。
请参考图1及图2，本发明较佳实施方式提供一种功率分配器100。所述功率分配器100可应用于功率组合应用电路以及天线馈入网络。
在本实施方式中，所述功率分配器100包括基板10、输入端口P1、第一输出端口P2、第二输出端口P3、隔离元件20、第一微带线L1、第二微带线L2以及阻抗变换器30。输入端口P1、第一输出端口P2、第二输出端口P3、第一微带线L1、第二微带线L2以及阻抗变换器30均设置在所述基板10上。
所述第一输出端口P2及所述第二输出端口P3用于电性连接匹配负载。
所述隔离元件20串接在所述第一输出端口P2与所述第二输出端口P3之间，以实现良好的隔离度。在本较佳实施例中，所述隔离元件20为电阻，阻抗为100欧姆。可以理解，如果用户对所述功率分配器100的隔离度要求不高时，则所述隔离元件20可以省略。
所述第一微带线L1及所述第二微带线L2一端连接至所述阻抗变换器30，另一端分别与所述第一输出端口P2及所述第二输出端口P3相连。
在本较佳实施例中，所述第一微带线L1及所述第二微带线L2的阻抗为50欧姆，电气长度为90°，也就是四分之一波长。在本较佳实施例中，所述第一微带线L1及所述第二微带线L2的线宽为0.2mm。请再次参阅图2，所述第一微带线L1大致呈U型，包括第一弯折段L11、第二弯折段L12及第一连接段L13，其中，所述第一弯折段L11与所述第二弯折段L12平行间隔设置，所述第一连接段L13设置于所述第一弯折段L11与所述第二弯折段L12之间，所述第一连接段L13的两端与所述第一弯折段L11与所述第二弯折段L12垂直相连。
所述第二微带线L2与所述第一微带线L1的结构大致相同，也大致呈U型，包括第三弯折段L21、第四弯折段L22及第二连接段L23，其中，所述第三弯折段L21与所述第四弯折段L22平行间隔设置，所述第二连接段段L23设置于所述第三弯折段L21与所述第三弯折段L22之间，所述第二连接段L23的两端与所述第三弯折段L21与所述第四弯折段L22垂直相连。所述第三弯折段L21远离所述第二连接段L23的一端与所述第一弯折段L11相连，所述第四弯折端L22与所述第二弯折端12位于一条直线上，所述隔离元件20设置于所述第二弯折段L12与所述第四弯折段L22之间，使得所述第一微带线L1、所述第二微带线L2与所述隔离元件20一并形成一封闭的矩形结构。
在本较佳实施例中，所述阻抗变换器30包括第三微带线L3及第四微带线L4。所述阻抗变换器30用于匹配所述输入端口P1、第一输出端口P2以及第二输出端口P3的阻抗。在本较佳实施例中，所述阻抗变换器30的长度为7.2mm，宽度为2.7mm。
在本较佳实施例中，所述第三微带线L3一端与所述输入端口P1相连，另一端与所述第一微带线L1及所述第二微带线L2相连。所述第四微带线L4一端连接至所述输入端口P1与所述第三微带线L3之间，另一端呈开路状态。
在本较佳实施例中，所述第三微带线L3及所述第四微带线L4的阻抗为50欧姆，电气长度为35.26°。所述第三微带线L3及所述第四微带线L4的线宽为0.2mm。
请再次参阅图2，所述第三微带线L3大致呈U型，包括第五弯折段L31、第六弯折段L32及第三连接段L33，其中，所述第五弯折段L31与所述第六弯折段L32平行间隔设置，所述第三连接段L33设置于所述第五弯折段L31与所述第六弯折段L32之间，所述第三连接段L33的两端与所述第五弯折段L31与所述第六弯折段L32垂直相连。
所述第四微带线L4与所述第三微带线L3的结构大致相同，也大致呈U型，包括第七弯折段L41、第八弯折段L42及第四连接段L43，其中，所述第七弯折段L41与所述第八弯折段L42平行间隔设置，所述第四连接段段L43设置于所述第七弯折段L41与所述第八弯折段L42之间，所述第四连接段L43的两端与所述第七弯折段L41与所述第八弯折段L42垂直相连。所述第七弯折段L41远离所述第四连接段L43的一端与所述第五弯折段L31相连，所述第八弯折端L42与所述第六弯折端32位于一条直线上，使得所述第三微带线L3与所述第四微带线L4一并形成具有一开口的矩形结构。
请参阅图3，为按照上述参数设计出的功率分配器的工作频率在5.5GHz时的一较佳实施例的仿真结果图。其中，图3中的横轴表示频率，纵轴表示S参数幅度，曲线S110表示所述功率分配器100的输入端口P1的插入损耗，曲线S210表示所述输入端口P1匹配时，从所述第一输出端口P2到所述输入端口P1的插入损耗，曲线S310表示所述输入端口P1匹配时，从所述第二输出端口P3到所述输入端口P1的插入损耗，图3中，曲线S210与曲线S310重合，曲线S320表示所述第一输出端口P2与所述第二输出端口P3之间的隔离度，曲线S220表示所述功率分配器100的第一输出端口P2的插入损耗，曲线S330表示所述功率分配器100的第二输出端口P3的插入损耗，图3中，曲线S220与曲线S330重合。
请参阅图4，为按照上述参数设计出的功率分配器的工作频率在2.45GHz时的较佳实施例的仿真结果图。其中，图4中的横轴表示频率，纵轴表示S参数，曲线S111表示所述功率分配器100的输入端口P1的插入损耗，曲线S211表示所述输入端口P1匹配时，从所述第一输出端口P2到所述输入端口P1的插入损耗，曲线S311表示所述输入端口P1匹配时，从所述第二输出端口P3到所述输入端口P1的插入损耗，图4中，曲线S211与曲线S311重合，曲线S321表示所述第一输出端口P2与所述第二输出端口P3之间的隔离度，曲线S221表示所述功率分配器100的第一输出端口P2的插入损耗，曲线S331表示所述功率分配器100的第二输出端口P3的插入损耗，图4中，曲线S221与曲线S331重合。由图3以及图4中的仿真结果可见，所述功率分配器100的输入端口P1(曲线S110、S111)、第一输出端口P2(曲线S220、S221)以及第二输出端口(曲线S330、S331)至少有18dB的反射损失(return loss)，且在两个输出端口有24dB的隔离度(曲线S320、S321)，因此，所述功率分配器100各个端口均具有较佳的匹配性能及隔离度。
在本较佳实施例中，所述基板10的高度为0.12mm，宽度为4mm，所述基板10由FR4材质制成，损耗角正切为0.02。
请参阅图5，为按照上述参数设计出的功率分配器的工作频率在5.5GHz时的另一较佳实施例的仿真结果图。其中，图5中的横轴表示频率，纵轴表示S参数，曲线S112表示所述功率分配器100的输入端口P1的插入损耗，曲线S122表示所述输入端口P1匹配时，从所述第一输出端口P2到所述输入端口P1的插入损耗，曲线S312表示所述输入端口P1匹配时，从所述第二输出端口P3到所述输入端口P1的插入损耗，曲线S232表示所述第一输出端口P2与所述第二输出端口P3之间的隔离度，曲线S222表示所述功率分配器100的第一输出端口P2的插入损耗，曲线S332表示所述功率分配器100的第二输出端口P3的插入损耗。由图5中的仿真结果可见，所述功率分配器100的输入端口P1(曲线S112)、第一输出端口P2(曲线S222)以及第二输出端口(曲线S332)至少有18dB的回波损耗(return loss)，且在两个输出端口有24dB的隔离度(曲线S232)，因此，所述功率分配器100各个端口均具有较佳的匹配性能及隔离度。
如此，本发明所述的功率分配器100可在任何操作频段下都可在具有较高介电常数的薄基板上设计，同时在各个端口均具有较佳的匹配性能，另外，本发明所述的功率分配器100可在薄基板上设计，且第一至第四微带线L1-L4的线宽为0.2mm，因此，较宽的微带线可避免较大的制作公差。
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)

1.一种功率分配器，其特征在于：所述功率分配器包括基板以及设置于所述基板的输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第一微带线、第二微带线以及阻抗变换器，所述第一微带线及所述第二微带线一端并联连接至所述阻抗变换器，另一端分别与所述第一输出端口及所述第二输出端口相连，所述阻抗变换器包括第三微带线及第四微带线，所述第三微带线一端与所述输入端口相连，另一端与所述第一微带线及所述第二微带线相连，所述第四微带线一端连接至所述输入端口与所述第三微带线之间，另一端呈开路状态。
2.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述第一微带线及所述第二微带线的阻抗为50欧姆，电气长度为90°；所述第三微带线及所述第四微带线的阻抗为50欧姆，电气长度为35.26°。
3.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述第一微带线包括第一弯折段、第二弯折段及第一连接段，其中，所述第一弯折段与所述第二弯折段平行间隔设置，所述第二连接段设置于所述第一弯折段与所述第二弯折段之间，所述第二连接段的两端与所述第一弯折段与所述第二弯折段垂直相连。
4.如权利要求3所述的功率分配器，其特征在于：所述第二微带线与所述第一微带线的结构大致相同，包括第三弯折段、第四弯折段及第二连接段，其中，所述第三弯折段与所述第四弯折段平行间隔设置，所述第二连接段段设置于所述第三弯折段与所述第三弯折段之间，所述第二连接段的两端与所述第三弯折段与所述第四弯折段垂直相连，所述第三弯折段远离所述第二连接段的一端与所述第一弯折段相连，所述第四弯折端与所述第二弯折端位于一条直线上。
5.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述第三微带线包括第五弯折段、第六弯折段及第三连接段，其中，所述第五弯折段与所述第六弯折段平行间隔设置，所述第三连接段设置于所述第五弯折段与所述第六弯折段之间，所述第三连接段的两端与所述第五弯折段与所述第六弯折段垂直相连。
6.如权利要求5所述的功率分配器，其特征在于：所述第四微带线与所述第三微带线的结构大致相同，包括第七弯折段、第八弯折段及第四连接段，其中，所述第七弯折段与所述第八弯折段平行间隔设置，所述第四连接段段设置于所述第七弯折段与所述第八弯折段之间，所述第四连接段的两端与所述第七弯折段与所述第八弯折段垂直相连，所述第七弯折段远离所述第四连接段的一端与所述第五弯折段相连，所述第八弯折端与所述第六弯折端位于一条直线上，使得所述第三微带线与所述第四微带线一并形成具有一开口的矩形结构。
7.如权利要求4所述的功率分配器，其特征在于：所述第一输出端口与所述第二输出端口之间串接一隔离元件，所述隔离元件设置于所述第二弯折段与所述第四弯折段之间，使得所述第一微带线、所述第二微带线与所述隔离元件一并形成一封闭的矩形结构。
8.如权利要求7所述的功率分配器，其特征在于：所述隔离元件为电阻，所述电阻的阻抗为100欧姆。
9.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述基板的高度为0.12mm，所述基板的宽度为4mm，损耗角正切为0.02。
10.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：当所述功率分配器的工作频率在5.5GHz及2.45GHz时，所述第二输出端口到所述输入端口的插入损耗与从所述第一输出端口到所述输入端口的插入损耗大致相同，当所述功率分配器的工作频率在5.5GHz及2.45GHz时，所述功率分配器的第一输出端口的插入损耗与所述第二输出端口的插入损耗大致相同。
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