CN112467329A - Wilkinson功分器带宽展宽技术方法及其电路 - Google Patents

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CN112467329A CN202011436410.2A CN202011436410A CN112467329A CN 112467329 A CN112467329 A CN 112467329A CN 202011436410 A CN202011436410 A CN 202011436410A CN 112467329 A CN112467329 A CN 112467329A
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万晶
梁晓新
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

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Abstract

本发明涉及一种Wilkinson功分器带宽展宽技术方法及其电路。属于射频无线通信技术领域。包括常规Wilkinson功分器传输线，双隔离电阻和带宽展宽单元，其特征在于所述双隔离电阻由两个电阻串联组成，并且并联在两路常规Wilkinson功分器传输线的中间，靠近输出端，其中单个隔离电阻一端与常规Wilkinson功分器传输线相接，一端与带宽展宽单元相接，所述双隔离电阻沿电路对称分布，所述带宽展宽单元并联加载于两隔离电阻中间，实现了各端口回波损耗和隔离度的带宽同时展宽；所述带宽展宽单元由山字形传输线组成，两个开路传输线串联，中间短路传输线并联于两个开路传输线中间。具有带宽可调范围大，结构紧凑，性能优良等优点。

Description

Wilkinson功分器带宽展宽技术方法及其电路
技术领域
本发明涉及一种Wilkinson功分器带宽展宽技术方法及其电路。属于射频无线通信技术领域。
背景技术
功分器全称功率分配器，英文名Power divider，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器按输出通常分为一分二(一个输入两个输出)、一分三(一个输入三个输出)等。功分器的主要技术参数有功率损耗(包括插入损耗、分配损耗和反射损耗)、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、幅度平衡度，相位平衡度，功率容量和频带宽度等。
1960年，Ernest J. Wilkinson发表了名为An N-way Hybird Power Divede的论文中介绍了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功分器。以后的研究人员便称这种类型的功分器为Wilkinson功分器。最初它的原始模型是同轴形式，此后在微带和带状线结构上得到了广泛地应用和发展，工程中大量使用的是微带线形式，大功率情况下也会用到空气带状线或空气同轴线形式。
功分器是将输入功率分成相等或不相等的几路输出的一种多端口微波网络器件，在相控阵雷达、多路无线通信系统中得到了广泛应用。较为经典的Wilkinson 型功分器，设计结构简单、传输损耗小、各路相位一致性好，广泛应用于功分器及功率放大器设计中。但其狭窄的带宽限制了其在宽带系统中的应用。为了展宽Wilkinson功分器的带宽，通常采用多级级联的方法，也将导致电路尺寸增大、损耗增大，在集成电路芯片设计中并不是最优的方案。
发明内容
有鉴于此，针对级联型宽带Wilkinson功分器电路尺寸大、损耗大等不足，本发明的目的是提供一种Wilkinson功分器带宽展宽技术方法及其电路。
本发明的技术方案在于，该电路包括常规Wilkinson功分器传输线，双隔离电阻和带宽展宽单元。其特征在于，所述双隔离电阻由两个电阻串联组成，并且并联在两路常规Wilkinson功分器传输线的中间，靠近输出端，用于实现两路常规Wilkinson功分器传输线之间的信号链路隔离。其中单个隔离电阻一端与常规Wilkinson功分器传输线相接，一端与带宽展宽单元相接，也可起到隔离常规Wilkinson功分器传输线和带宽展宽单元的目的。
所述双隔离电阻沿电路对称分布，保证了加载带宽展宽单元后，该宽带功分器电路的对称性。
所述带宽展宽单元并联加载于两隔离电阻中间，实现了各端口回波损耗和隔离度的带宽同时展宽。
所述带宽展宽单元由山字形传输线组成，两个开路传输线串联，中间短路传输线并联于两个开路传输线中间。
综上所述，一种Wilkinson功分器带宽展宽技术方法，包括常规Wilkinson功分器传输线，双隔离电阻和带宽展宽单元，其特征在于所述双隔离电阻由两个电阻串联组成，并且并联在两路常规Wilkinson功分器传输线的中间，靠近输出端，用于实现两路常规Wilkinson功分器传输线之间的信号链路隔离，其中单个隔离电阻一端与常规Wilkinson功分器传输线相接，一端与带宽展宽单元相接，所述双隔离电阻沿电路对称分布，保证了加载带宽展宽单元后，该宽带功分器电路的对称性；所述带宽展宽单元并联加载于两隔离电阻中间，实现了各端口回波损耗和隔离度的带宽同时展宽；所述带宽展宽单元由山字形传输线组成，两个开路传输线串联，中间短路传输线并联于两个开路传输线中间。
同理，一种Wilkinson功分器带宽展宽电路，包括常规Wilkinson功分器传输线，双隔离电阻和带宽展宽单元，其特征在于所述双隔离电阻由两个电阻串联组成，并且并联在两路常规Wilkinson功分器传输线的中间，靠近输出端，其中单个隔离电阻一端与常规Wilkinson功分器传输线相接，一端与带宽展宽单元相接，所述双隔离电阻沿电路对称分布，所述带宽展宽单元并联加载于两隔离电阻中间，所述带宽展宽单元由山字形传输线组成，两个开路传输线串联，中间短路传输线并联于两个开路传输线中间。
本发明提供的这种小型化宽带功分器电路，具有带宽可调范围大，结构紧凑，性能优良等优点。通过在两隔离电阻间加载带宽展宽单元，在通带内相应频率处引入了一个甚至两个传输极点（通带内增加极点即可展宽带宽），从而实现各端口回波损耗、隔离度的带宽同时展宽。通过调整带宽展宽单元尺寸可控制传输极点的频点位置，使得电路带宽可调，结构更紧凑。
附图说明
图1是本发明所提出的一种Wilkinson功分器带宽展宽技术结构示意图；
图2是常规Wilkinson功分器端口回波损耗频谱特性；
图3是本发明实施例的端口回波损耗频谱特性。
具体实施方式
以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
一种Wilkinson功分器带宽展宽技术，该电路包括常规Wilkinson功分器传输线1和2，常规Wilkinson功分器传输线1的阻抗为Z11，电长度为Ɵ11，常规Wilkinson功分器传输线2的阻抗为Z12，电长度为Ɵ12，当信号从输入端进入后，一路经过常规Wilkinson功分器传输线1传输至输出端1，另一路经过常规Wilkinson功分器传输线2传输至输出端2；
包括的双隔离电阻由R1和R2两个电阻串联组成，并联在两路常规Wilkinson功分器传输线1和2的中间，并靠近输出端1和2，用于实现两路常规Wilkinson功分器传输线1和2之间的信号的隔离；
包含的带宽展宽单元并联加载于两隔离电阻R1和R2的中间，隔离电阻R1也可起到隔离常规Wilkinson功分器传输线1和带宽展宽单元的目的；隔离电阻R2也可起到隔离常规Wilkinson功分器传输线2和带宽展宽单元的目的；
带宽展宽单元由山字形传输线组成，其中两个开路传输线串联，开路传输线1阻抗为Z31，电长度为Ɵ31；开路传输线2阻抗为Z32，电长度为Ɵ32；两个开路传输线中间并联有一个接地的短路传输线，其阻抗为Z2，电长度为Ɵ2，所述带宽展宽单元并联实现了各端口回波损耗和隔离度的带宽同时展宽；
图2为常规Wilkinson功分器端口回波损耗频谱特性图，可以看出回波只有一个谐振点，带宽较窄；加载了带宽展宽单元后，带宽实现了展宽如图3所示。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和实施方式进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种Wilkinson功分器带宽展宽技术方法，包括常规Wilkinson功分器传输线，双隔离电阻和带宽展宽单元，其特征在于所述双隔离电阻由两个电阻串联组成，并且并联在两路常规Wilkinson功分器传输线的中间，靠近输出端，用于实现两路常规Wilkinson功分器传输线之间的信号链路隔离，其中单个隔离电阻一端与常规Wilkinson功分器传输线相接，一端与带宽展宽单元相接，所述双隔离电阻沿电路对称分布，保证了加载带宽展宽单元后，该宽带功分器电路的对称性；所述带宽展宽单元并联加载于两隔离电阻中间，实现了各端口回波损耗和隔离度的带宽同时展宽；所述带宽展宽单元由山字形传输线组成，两个开路传输线串联，中间短路传输线并联于两个开路传输线中间。
2.一种Wilkinson功分器带宽展宽电路，包括常规Wilkinson功分器传输线，双隔离电阻和带宽展宽单元，其特征在于所述双隔离电阻由两个电阻串联组成，并且并联在两路常规Wilkinson功分器传输线的中间，靠近输出端，其中单个隔离电阻一端与常规Wilkinson功分器传输线相接，一端与带宽展宽单元相接，所述双隔离电阻沿电路对称分布，所述带宽展宽单元并联加载于两隔离电阻中间，所述带宽展宽单元由山字形传输线组成，两个开路传输线串联，中间短路传输线并联于两个开路传输线中间。
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