CN112736395B

CN112736395B - 一种威尔金森功分器

Info

Publication number: CN112736395B
Application number: CN202011438668.6A
Authority: CN
Inventors: 高丰文; 侯杰; 肖灯军; 邓云凯
Original assignee: Aerospace Information Research Institute of CAS
Current assignee: Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: CN112736395A

Abstract

本申请实施例提出了一种威尔金森功分器，包括：介质层，在所述介质层的下表面设置的金属层，和在所述介质层的上表面设置的微带线结构；所述微带线结构包括信号输入端口、第一至第九信号输出端口、第一至第四微带传输线路；所述信号输入端口连接在第一微带传输线路的首端，所述第一微带传输线路的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路的首端上；所述第二至第四微带传输线路中的每一微带传输线路的三个末端分别连接所述第一至第九信号输出端口。

Description

一种威尔金森功分器

技术领域

本申请涉及电子器件技术，尤其涉及一种威尔金森功分器。

背景技术

相关技术中，威尔金森功分器很难实现输出通道数量为九路，且在威尔金森功分器在输出通道数量达到九路时，很难保证每一路输出通道的幅度和相位的高一致性。

发明内容

本申请实施例期望提供一种威尔金森功分器，以使得威尔金森功分器在输出通道数量达到九路时，提高每一路输出通道的幅度和相位的一致性。

本申请实施例提供了一种威尔金森功分器，包括：介质层，在所述介质层的下表面设置的金属层，和在所述介质层的上表面设置的微带线结构；所述微带线结构包括信号输入端口、第一至第九信号输出端口、第一至第四微带传输线路；所述信号输入端口连接在第一微带传输线路的首端，所述第一微带传输线路的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路的首端上；所述第二至第四微带传输线路中的每一微带传输线路的三个末端分别连接所述第一至第九信号输出端口。

在一种可能的实施方式中，所述威尔金森功分器，还包括：第五微带传输线路，所述第五微带传输线路为二合一功率合成线路；所述信号输入端口包括第一信号输入端口和第二信号输入端口；对应地，所述第一信号输入端口连接在所述第五微带传输线路的第一支路首端；所述第二信号输入端口连接在所述第五微带传输线路的第二支路首端；所述第五微带传输线路的合成输出线路的末端连接在所述第一微带传输线路的首端。

可以看出，由于信号输入端口包括第一信号输入端口和第二信号输入端口，第一信号输入端口与第五微带传输线路的第一支路首端连接，第二信号输入端口与第五微带传输线路的第二支路首端连接，因此，在向第一信号输入端口提供信号的信号源出现故障时，可以通过向第二信号输入端口提供信号的信号源给威尔金森功分器提供信号，因此，解决了在轨星载雷达接收机不可维修的问题。

在一种可能的实施方式中，所述威尔金森功分器，还包括：第一隔离电阻R1；所述第一隔离电阻R1设置在所述第五微带传输线路的第一支路与所述第五微带传输线路的第二支路之间。

可以看出，在第五微带传输线路的第一支路与第五微带传输线路的第二支路之间设置第一隔离电阻，有利于增加威尔金森功分器的隔离度。

在一种可能的实施方式中，所述第一隔离电阻R1的阻值范围为50至200欧姆。

可以看出，将第一隔离电阻R1的阻值设置在50至200欧姆之间，不仅能够满足隔离度要求，而且有利于线路的阻抗匹配。

在一种可能的实施方式中，所述第五微带传输线路的第一支路包括：第一至第六传输支线；所述第一至第六传输支线的长度范围分别为7至8毫米、3至4毫米、1.5至2.5毫米、1.8至2.8毫米、0.5至1.5毫米和2至3毫米；第一至第三传输支线的宽度范围均为1至2毫米；第四至第六传输线的宽度范围均为0.5至1.5毫米。

可以看出，将第一至第六传输支线的长度和宽度设置在对应的范围内，可以避免线路的阻抗匹配问题，有利于提高各信号输出端口对应的输出信号之间的幅度和相位一致性。

在一种可能的实施方式中，所述第五微带传输线路的第二支路与所述第五微带传输线路的第一支路结构对称，传输支线长度和宽度均相同。

可以看出，在将第五微带传输线路的第二支路设置为与第五微带传输线路的第一支路结构对称，传输支线长度和宽度均相同的情况下，在第一信号输入端口的信号源发生故障的情况下，第二信号输入端口的信号源经过五微带传输线路的第二支路到达第一微带传输线路的首端的信号是相同的，有利于威尔金森功分器输出信号的稳定性。

在一种可能的实施方式中，所述第五微带传输线路的合成输出线路，包括：第七至第十一传输支线；所述第七至第十一传输支线的长度范围分别为1.5至2.5毫米、11.5至12毫米、6至7毫米、12至13毫米和2至3毫米；所述第七至第十一传输支线的宽度范围均为1至2毫米。

可以看出，将第五微带传输线路的合成输出线路中各传输支线的长度和宽度设置在对应的范围内，可以避免线路的阻抗匹配问题，有利于提高各信号输出端口对应的输出信号之间的幅度和相位一致性。

在一种可能的实施方式中，所述威尔金森功分器还包括：在所述第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路所包括的各相邻支路之间设置第二隔离电阻和与所述第二隔离电阻并联的第三隔离电阻。

可以看出，通过在所述第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路所包括的各相邻支路之间设置第二隔离电阻和与所述第二隔离电阻并联的第三隔离电阻，可以构成二阶结构增加支路之间的隔离度，有效加宽功分器的工作带宽。

在一种可能的实施方式中，所述第二隔离电阻的阻值范围为50至100欧姆；所述第三隔离电阻的阻值范围为150至300欧姆。

可以看出，将第二隔离电阻的阻值设置在50至100欧姆之间，将第三隔离电阻的阻值设置在150至300欧姆之间，不仅能够满足隔离度要求，而且有利于线路的阻抗匹配。

在一种可能的实施方式中，所述第一微带传输线路包括第三支路至第五支路；所述第三支路包括：第十二至第十六传输支线；所述第十二至第十六传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、38至40毫米和13至15毫米；第十二和第十三传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第十四传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第十五和第十六传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第四支路包括：第十七至第二十三传输支线；所述第十七至第二十三传输支线的长度范围分别为：3至4毫米、4至5毫米、6至7毫米、18至20毫米、2至3毫米、18至20毫米和2.5至4毫米；第十七传输支线的宽度范围为0.1至0.2毫米；第十八传输支线的宽度范围为0.5至1毫米；第十九至第二十三传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第五传输支路与所述第三传输支路的结构对称，传输支线长度和宽度均相同。

可以看出，将第一微带传输线路中的各传输支线设置在对应的长度和宽度范围内，并将第五传输支路设置为与第三传输支路的结构对称，传输支线长度和宽度相同，可以避免线路的阻抗匹配问题，有利于提高各信号输出端口对应的输出信号之间的幅度和相位一致性。

在一种可能的实施方式中，第二微带传输线路包括第六支路至第八支路；所述第六支路包括：第二十四至第二十八传输支线；所述第二十四至第二十八传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、8至10毫米和9至10毫米；第二十四和第二十五传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第二十六传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第二十七和第二十八传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第七支路包括：第二十九传输支线至第三十五传输支线；所述第二十九至第三十五传输支线的长度范围分别为3至4毫米、4至5毫米、3至4毫米、3.5至4.5毫米、1至2毫米、3.5至4.5毫米和2至3毫米；第二十九传输支线的宽度范围为0.1至0.3毫米；第三十传输支线的宽度为0.5至1.5毫米；第三十一至第三十五传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第八支路与所述第六支路的结构对称，传输支线长度和宽度均相同。

可以看出，将第二带传输线路中的各传输支线设置在对应的长度和宽度范围内，并将第八传输支路设置为与第三传输支路的结构对称，传输支线长度和宽度相同，可以避免线路的阻抗匹配问题，有利于提高各信号输出端口对应的输出信号之间的幅度和相位一致性。

在一种可能的实施方式中，第三和第四微带传输线路与所述第二微带传输线路的结构相同，传输支线长度和宽度也相同。

可以看出，将第三和第四微带传输线路设置为与第二微带传输线路的结构相同，传输支线长度和宽度也相同，可以避免线路的阻抗匹配问题，有利于提高各信号输出端口对应的输出信号之间的幅度和相位一致性。

在一种可能的实施方式中，所述介质层的厚度为0.2至0.6毫米。

可以看出，将介质层的厚度设置为对应的范围内，有利于配合微带结构满足阻抗匹配要求。

在本申请实施例中，由于微带线结构包括信号输入端口、第一至第九信号输出端口、第一至第四微带传输线路；对应的结构连接关系为：信号输入端口连接在第一微带传输线路的首端，第一微带传输线路的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路的首端上；第二至第四微带传输线路中的每一微带传输线路的三个末端分别连接第一至第九信号输出端口，可以看出，通过该结构连接关系可以得到输出通道数量九路威尔金森功分器，且在第一至第四微带传输线路为一分三等功率分配传输线路时，提高了每一路输出通道的幅度和相位的一致性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。

图1为本申请实施例提供的一种威尔金森功分器的结构组成示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种威尔金森功分器的结构组成示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种威尔金森功分器的结构组成示意图；

图4为本申请实施例提供的一种二分九路威尔金森功分器的结构分解示意图；

图5为本申请实施例提供的一种二分九路威尔金森功分器的金属信号线层结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种二分九路威尔金森功分器金属信号线分段支线标注示意图；

图7A为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器实物测试端口驻波比的结果示意图；

图7B为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器9个输出端实物测试幅度结果示意图；

图7C为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器9路通道之间幅度差结果示意图；

图7D为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器的相位结果示意图；

图7E为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器9路通道之间相位差结果示意图；

图7F为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器的隔离度结果示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所提供的实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。另外，以下所提供的实施例是用于实施本申请的部分实施例，而非提供实施本申请的全部实施例，在不冲突的情况下，本申请实施例记载的技术方案可以任意组合的方式实施。

需要说明的是，在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的威尔金森功分器不仅包括所明确记载的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为实施方法或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的二分九路威尔金森功分器的隔离度结果示意图中还存在另外的相关要素(例如二分九路威尔金森功分器的隔离度结果示意图中的单元，例如的单元可以是部分电路)。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，U和/或W，可以表示：单独存在U，同时存在U和W，单独存在W这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括U、W、V中的至少一种，可以表示包括从U、W和V构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

随着空间技术的发展，各国空间探测的竞争日趋激烈，星载合成孔径雷达((Synthetic Aperture Radar，SAR)可不受天气环境、气候等影响，可全天候高分辨率进行对地观测，已经成为目前卫星主载荷的重要研究方向之一。

雷达接收机作为星载SAR系统中重要单机，完成对雷达回波信号的变频、信号放大、交叉备份输出等功能，其性能指标影响着整个雷达系统的成像指标。这里，变频的目的是将高频的回波信号转化为数字处理器可以处理的频率范围的回波信号，需要源为雷达接收机提供可使其变频的本振信号。

新体制高分辨率、宽测绘带星载SAR技术要求雷达接收机具备多路接收通道，且接收通道之间需保证高精度的幅相一致性，这就需要设计威尔金森功分器将源提供的一路本振信号进行功分，且功分后的多路本振信号之间也应保证高精度的幅相一致性。现有的多路威尔金森功分器，很难在通道数量达到九路时还能保证每一路的幅度相位的高一致性以及高隔离度。

针对上述技术问题，本申请基于一种星载SAR九路接收通道雷达接收机，设计了一种二分九路威尔金森功分器，将源提供的本振信号等分给九路接收通道，并保证九路本振信号的高幅相一致性及高隔离度、端口驻波良好。

现有的威尔金森功分器，输入端口多为一端口，不能解决星载SAR雷达接收机不可维修性的问题，本发明设计的二分九路威尔金森功分器，具有两路输入端口，可以为星载SAR雷达接收机的本振信号提供备份。

针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种威尔金森功分器，如图1所示，所述威尔金森功分器，包括：介质层101，在所述介质层的下表面设置的金属层102，和在所述介质层101的上表面设置的微带线结构103；所述微带线结构103包括：信号输入端口104、第一至第九信号输出端口(105至113)、第一至第四微带传输线路(114至117)；所述信号输入端口连接在第一微带传输线路114的首端，所述第一微带传输线路114的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路(115至117)的首端上；所述第二至第四微带传输线路(115至117)中的每一微带传输线路的三个末端分别连接所述第一至第九信号输出端口(105至113)。

在一个可能的实施方式中，介质层101可以是微波印制电路板，所述介质层101的厚度为0.2至0.6毫米，这里，介质层101的材质可以为Rogers 5880，厚度可以为0.508毫米，当然，介质层101的厚度也可以为0.2毫米或0.6毫米，具体地，需要根据工艺水平和实际应用来确定，例如，介质层101的厚度也可以为0.254毫米。

在一些可能的实施方式中，在所述介质层的下表面设置的金属层102可以是金属接地层；在所述介质层101的上表面设置的微带线结构103可以是在介质基片上的单一导体带构成微波传输线结构。这里，微带线结构103中的微带线的厚度、宽度、印制导线与底层的距离以及介质层的介电常数决定了为微带线的特性阻抗。因此，可以通过控制微带线的厚度、宽度以及距离介质层的距离来实现对特性阻抗的控制。

在一个示例中，第一至第四微带传输线路可以是一分三等功率分配传输线路，即，第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路的首端为一个输入端，末端为三个输出端；且每一微带传输线路都包括三个支路。

在本申请实施例中，由于微带线结构103包括信号输入端口104、第一至第九信号输出端口(105至113)、第一至第四微带传输线路(114至117)；对应的结构连接关系为：信号输入端口104连接在第一微带传输线路的首端，第一微带传输线路114的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路(115至117)的首端上；第二至第四微带传输线路中的每一微带传输线路(115至117)的三个末端分别连接第一至第九信号输出端口(105至113)，可以看出，通过该结构连接关系可以得到输出通道数量九路威尔金森功分器，且在第一至第四微带传输线路为一分三等功率分配传输线路时，提高了每一路输出通道的幅度和相位的一致性。

本申请实施例提供了另一种威尔金森功分器，如图2所示，所述威尔金森功分器，包括：介质层201，在所述介质层的下表面设置的金属层202，和在所述介质层201的上表面设置的微带线结构203；所述微带线结构203包括：第一信号输入端口204、第二信号输入端口205、第一至第九信号输出端口(206至214)、第一至第五微带传输线路(215至219)和第一隔离电阻220；所述第一信号输入端口204连接在所述第五微带传输线路的第一支路2191的首端；所述第二信号输入端口205连接在所述第五微带传输线路的第二支路2192的首端；所述第五微带传输线路的合成输出线路2193的末端连接在第一微带传输线路215的首端，所述第一微带传输线路215的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路(216至218)的首端上；所述第二至第四微带传输线路(216至218)中的每一微带传输线路的三个末端分别连接所述第一至第九信号输出端口(206至214)；所述第一隔离电阻220设置在所述第五微带传输线路的第一支路2191与所述第五微带传输线路的第二支路2192之间；其中，所述第一隔离电阻的阻值范围为50至200欧姆。

这里，第五微带传输线路219可以是一个二合一合成器，第五微带传输线路219的首端为两个输入端，末端为一个输出端；且第五微带传输线路包括2个输入支路，1个合成输出支路，2个输入支路与1个合成输出支路存在公共连接端。其中，2个输入支路的首端与公共连接端的方向相反，1个合成输出主路的末端与公共连接端的方向相反。

在一个示例中，所述第一隔离电阻220设置在所述第五微带传输线路的第一支路2191与所述第五微带传输线路的第二支路2192之间的实现方式是，第一隔离电阻220的两端跨接在所述第五微带传输线路的第一支路2191与所述第五微带传输线路的第二支路2192之间。

在一个示例中，第一隔离电阻的阻值可以是50至200欧姆范围内的任意值，第一隔离电阻的阻值可以是100欧姆，也可以是50欧姆或200欧姆。

可以看出，在第五微带传输线路的第一支路与第五微带传输线路的第二支路之间设置第一隔离电阻，有利于增加威尔金森功分器的隔离度；将第一隔离电阻R1的阻值设置在50至200欧姆之间，不仅能够满足隔离度要求，而且有利于线路的阻抗匹配。

同时，由于信号输入端口包括第一信号输入端口和第二信号输入端口，第一信号输入端口与第五微带传输线路的第一支路首端连接，第二信号输入端口与第五微带传输线路的第二支路首端连接，因此，在向第一信号输入端口提供信号的信号源出现故障时，可以通过向第二信号输入端口提供信号的信号源给威尔金森功分器提供信号，因此，解决了在轨星载雷达接收机不可维修的问题。

在一种可能的实施方式中，所述第五微带传输线路的第一支路2191包括：第一至第六传输支线；所述第一至第六传输支线的长度范围分别为7至8毫米、3至4毫米、1.5至2.5毫米、1.8至2.8毫米、0.5至1.5毫米和2至3毫米；第一至第三传输支线的宽度范围均为1至2毫米；第四至第六传输线的宽度范围均为0.5至1.5毫米。

在一个可能的实施方式中，第一至第六传输支线的长度范围分别为7至8毫米、3至4毫米、1.5至2.5毫米、1.8至2.8毫米、0.5至1.5毫米和2至3毫米，可以是第一传输支线的长度为5.59毫米、7毫米或8毫米；第二传输支线的长度为3.74毫米、3毫米或4毫米；第三传输支线的长度为2.16毫米、1.5毫米或2.5毫米；第四传输支线的长度为2.37毫米、1.8毫米或2.8毫米；第五传输支线的长度为1.01毫米、0.5毫米或1.5毫米；第六传输支线的长度为2.87毫米、2毫米或3毫米。

在一种可能的实施方式中，第一至第三传输支线的宽度范围均为1至2毫米；第四至第六传输线的宽度范围均为0.5至1.5毫米，可以是第一至第三传输支线的宽度均为1.53毫米、1毫米或2毫米；第四至第六传输线的宽度均为0.83毫米、0.5毫米或1.5毫米。

在一种可能的实施方式中，所述第七至第十一传输支线的长度范围分别为1.5至2.5毫米、11.5至12毫米、6至7毫米、12至13毫米和2至3毫米，可以是第七传输支线的长度为2毫米、1.5毫米或2.5毫米；第八传输支线的长度为11.93毫米、11.5毫米或12毫米；第九传输支线的长度为6.54毫米、6毫米或7毫米；第十传输支线的长度为12.79毫米、12毫米或13毫米；第十一传输支线的长度为2.47毫米、2毫米或3毫米。所述第七至第十一传输支线的宽度范围均为1至2毫米，可以是第七至第十一传输支线的宽度均为1.53毫米、1毫米或2毫米。

本申请实施例提供了又一种威尔金森功分器，如图3所示，所述威尔金森功分器，包括：介质层301，在所述介质层的下表面设置的金属层302，和在所述介质层301的上表面设置的微带线结构303；所述微带线结构303包括：第一信号输入端口304、第二信号输入端口305、第一至第九信号输出端口(306至314)、第一至第五微带传输线路(315至319)、第一至第三隔离电阻(320至322；所述第一信号输入端口304连接在所述第五微带传输线路的第一支路3191的首端；所述第二信号输入端口305连接在所述第五微带传输线路的第二支路3192的首端；所述第五微带传输线路的合成输出线路3193的末端连接在第一微带传输线路315的首端，所述第一微带传输线路315的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路(316至318)的首端上；所述第二至第四微带传输线路(316至318)中的每一微带传输线路的三个末端分别连接所述第一至第九信号输出端口(306至314)；所述第一隔离电阻320设置在所述第五微带传输线路的第一支路3191与所述第五微带传输线路的第二支路3192之间；在所述第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路所包括的各相邻支路之间设置第二隔离电阻321和与所述第二隔离电阻并联的第三隔离电阻322；其中，所述第二隔离电阻的阻值范围为50至100欧姆；所述第三隔离电阻的阻值范围为150至300欧姆。

在一个示例中，所述第二隔离电阻321和所述第三隔离电阻322均设置在所述第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路所包括的各相邻支路之间，可以是将第二隔离电阻321和第三隔离电阻322同时跨接在第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路所包括的各相邻支路之间，也就是说，将第二隔离电阻321和第三隔离电阻322一起跨接在每一传输线路包括的三个支路所形成的两个相邻支路之间。例如，对于第一微带传输线路所包含的支路L1、L2和L3，其中，L1和L2相邻，L2和L3相邻，因此，将第二隔离电阻321和第三隔离电阻322同时跨接在L1和L2之间；将第二隔离电阻321和第三隔离电阻322同时跨接在L2和L3之间。

可以看出，通过在所述第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路所包括的各相邻支路之间设置第二隔离电阻和与所述第二隔离电阻并联的第三隔离电阻，构成二阶结构，可以增加支路之间的隔离度，有效加宽功分器的工作带宽。

在一个示例中，所述第二隔离电阻的阻值范围为50至100欧姆；所述第三隔离电阻的阻值范围为150至300欧姆，可以是第二隔离电阻的阻值为68欧姆、50欧姆或100欧姆；第三隔离电阻的阻值为200欧姆、150欧姆或300欧姆。

在一种可能的实施方式中，所述第一微带传输线路315包括第三支路至第五支路(3151至3153)；所述第三支路3151包括：第十二至第十六传输支线；所述第十二至第十六传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、38至40毫米和13至15毫米；第十二和第十三传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第十四传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第十五和第十六传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第四支路3152包括：第十七至第二十三传输支线；所述第十七至第二十三传输支线的长度范围分别为：3至4毫米、4至5毫米、6至7毫米、18至20毫米、2至3毫米、18至20毫米和2.5至4毫米；第十七传输支线的宽度范围为0.1至0.2毫米；第十八传输支线的宽度范围为0.5至1毫米；第十九至第二十三传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第五传输支路3153与所述第三传输支路3151的结构对称，传输支线长度和宽度均相同。

在一个示例中，所述第十二至第十六传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、38至40毫米和13至15毫米，可以是第十二传输支线的长度为3.36毫米、3毫米或4毫米；第十三传输支线的长度为3.68毫米、3毫米或4毫米；第十四传输支线的长度为5.74毫米、5毫米或6毫米；第十五传输支线的长度为38.75毫米、38毫米或40毫米；第十六传输支线的长度为14.08毫米、13毫米或15毫米。

在一个示例中，第十二和第十三传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第十四传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第十五和第十六传输支线的宽度范围均为1至2毫米，可以是第十二和第十三传输支线的宽度均为0.34毫米、0.2毫米或0.4毫米；第十四传输支线的宽度为0.6毫米、0.5毫米或0.7毫米；第十五和第十六传输支线的宽度为1.53毫米、1毫米或2毫米。

在一个示例中，所述第十七至第二十三传输支线的长度范围分别为：3至4毫米、4至5毫米、6至7毫米、18至20毫米、2至3毫米、18至20毫米和2.5至4毫米，可以是第十七传输支线的长度为3.42毫米、3毫米或4毫米；第十八传输支线的长度为4.53毫米、4毫米或5毫米；第十九传输支线的长度为6.58毫米、6毫米或7毫米；第二十传输支线的长度为19毫米、18毫米或20毫米；第二十一传输支线的长度为2.5毫米、2毫米或3毫米；第二十二传输支线的长度为19毫米、18毫米或20毫米；第二十三传输支线的长度为3毫米、2.5毫米或4毫米。

在一个示例中，第十七传输支线的宽度范围为0.1至0.2毫米；第十八传输支线的宽度范围为0.5至1毫米；第十九至第二十三传输支线的宽度范围均为1至2毫米，可以是第十七传输支线的宽度为0.18毫米、0.1毫米或0.2毫米；第是吧传输支线的宽度为0.84毫米、0.5毫米或1毫米；第十九至第二十三传输支线的宽度为1.35毫米、1毫米或2毫米。

在一种可能的实施方式中，第二微带传输线路316包括：第六支路至第八支路(3161至3163)；所述第六支路3161包括：第二十四至第二十八传输支线；所述第二十四至第二十八传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、8至10毫米和9至10毫米；第二十四和第二十五传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第二十六传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第二十七和第二十八传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第七支路3162包括：第二十九传输支线至第三十五传输支线；所述第二十九至第三十五传输支线的长度范围分别为3至4毫米、4至5毫米、3至4毫米、3.5至4.5毫米、1至2毫米、3.5至4.5毫米和2至3毫米；第二十九传输支线的宽度范围为0.1至0.3毫米；第三十传输支线的宽度为0.5至1.5毫米；第三十一至第三十五传输支线的宽度范围均为1至2毫米；所述第八支路3163与所述第六支路3161的结构对称，传输支线长度和宽度均相同。

在一个示例中，所述第二十四至第二十八传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、8至10毫米和9至10毫米，可以是第二十四传输支线的长度为3.36毫米、3毫米或4毫米；第二十五传输支线的长度为3.68毫米、3毫米或4毫米；第二十六传输支线的长度为5.74毫米、5毫米或6毫米；第二十七传输支线的长度为9.04毫米、8毫米或10毫米；第二十八传输支线的长度为9.4毫米、9毫米或10毫米。

在一个示例中，第二十四和第二十五传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第二十六传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第二十七和第二十八传输支线的宽度范围均为1至2毫米，包括：第二十四和第二十五传输支线的宽度为0.34毫米、0.2毫米或0.4毫米；第二十六传输支线的宽度为0.6毫米、0.5毫米或0.7毫米；第二十七和第二十八传输支线的宽度为1.53毫米、1毫米或2毫米。

在一个示例中，所述第二十九至第三十五传输支线的长度范围分别为3至4毫米、4至5毫米、3至4毫米、3.5至4.5毫米、1至2毫米、3.5至4.5毫米和2至3毫米，可以是第二十九传输支线的长度为3.42毫米、3毫米和4毫米；第三十传输支线的长度为4.53毫米、4毫米和5毫米；第三十一传输支线的长度为3.5毫米、3毫米和4毫米；第三十二传输支线的长度为4.05毫米、3.5毫米和4.5毫米；第三十三传输支线的长度为1.5毫米、1毫米和2毫米；第三十四传输支线的长度为4.05毫米、3.5毫米和4.5毫米；第三十五传输支线的长度为2.4毫米、2毫米和3毫米。

在一个示例中，第二十九传输支线的宽度范围为0.1至0.3毫米；第三十传输支线的宽度为0.5至1.5毫米；第三十一至第三十五传输支线的宽度范围均为1至2毫米，可以是第二十九传输支线的宽度为0.18毫米、0.1毫米或0.3毫米；第三十传输支线的宽度为0.84毫米、0.5毫米或1.5毫米；第三十一至第三十五传输支线的宽度均为1.53毫米、1毫米或2毫米。

在一种可能的实施方式中，第三和第四微带传输线路(317和318)与所述第二微带传输线路(316)的结构相同，传输支线长度和宽度也相同。

本申请实施例中，所述威尔金森功分器为二分九路威尔金森功分器，如图4所示，所述二分九路威尔金森功分器包含附着在介质层底面的金属地层S1、采用型号为Rogers5880的聚四氟乙烯玻璃纤维增强材料制造的介质层S2以及附着在介质层顶面的金属信号线层S3。

本申请实施例中提供了二分九路威尔金森功分器的金属信号线层S3的结构，如图5所示，金属信号层S3，包括：第一隔离电阻R1、第二隔离电阻R2、第三隔离电阻R3、第四隔离电阻R4、第五隔离电阻R5、第六隔离电阻R6、第七隔离电阻R7、第八隔离电阻R8、第九隔离电阻R9、第十隔离电阻R10、第十一隔离电阻R11、第十二隔离电阻R12、第十三隔离电阻R13、第十四隔离电阻R14、第十五隔离电阻R15、第十六隔离电阻R16、第十七隔离电阻R17；第一信号传输线L1、第二信号传输线L2、第三信号传输线L3、第四信号传输线L4、第五信号传输线L5、第六信号传输线L6、第七信号传输线L7、第八信号传输线L8、第九信号传输线L9、第十信号传输线L10、第十一信号传输线L11、第十二信号传输线L12、第十三信号传输线L13、第十四信号传输线L14、第十五信号传输线L15。

一路本振信号从信号输入端Port1(或Port2)输入，本振信号经过第一信号传输线L1(或第二信号传输线L2)、第三信号传输线L3传输至第一级一分三功分网络，将一路本振信号等分为三路本振信号后，分别经由第四信号传输线L4、第五信号传输线L5、第六信号传输线L6传输至第二级一分三功分网络。第二级功分网络再将本振信号三等分，经由第七信号传输线、第八信号传输线、第九信号传输线、第十信号传输线、第十一信号传输线、第十二信号传输线、第十三信号传输线、第十四信号传输线、第十五信号传输线传输至输出端口Port3～Port9，得到九路等分的本振信号。

所述的两个信号输入端口Port1和Port2，分别连接两路本振信号源，两路本振信号源可提供两路相同频率、功率的本振信号；常态下，连接Port1的本振信号源提供本振信号，连接Port2的本振信号源不工作，仅作为该功分器的负载电路；当连接Port1的本振信号源出现故障无法提供本振信号时，连接Port2的本振信号源才工作，为Port2提供本振信号，此时，连接Port1的本振信号源作为该功分器的负载电路。此设计旨在解决星载SAR系统的不可维修性，为雷达接收机的本振信号提供备份。

其中，第一隔离电阻R1阻值为100欧姆(Ω)，连接在第一信号传输线L1和第二信号传输线L2之间；第二隔离电阻R2阻值为68Ω，连接在第四信号传输线L4和第五信号传输线L5之间；第三隔离电阻R3阻值为68Ω，连接在第五信号传输线L5和第六信号传输线L6之间；第四隔离电阻R4阻值为200Ω，连接在第四信号传输线L4和第五信号传输线L5之间；第五隔离电阻R5阻值为200Ω，连接在第五信号传输线L5和第六信号传输线L6之间；第六隔离电阻R6阻值为68Ω，连接在第七信号传输线L7和第八信号传输线L8之间；第七隔离电阻R7阻值为68Ω，连接在第八信号传输线L8和第九信号传输线L9之间；第八隔离电阻R8阻值为200Ω，连接在第七信号传输线L7和第八信号传输线L8之间；第九隔离电阻R7阻值为200Ω，连接在第八信号传输线L8和第九信号传输线L9之间；第十隔离电阻R10阻值为68Ω，连接在第十信号传输线L10和第十一信号传输线L11之间；第十一隔离电阻R11阻值为68Ω，连接在第十一信号传输线L11和第十二信号传输线L12之间；第十二隔离电阻R12阻值为200Ω，连接在第十信号传输线L10和第十一信号传输线L11之间；第十三隔离电阻R13阻值为200Ω，连接在第十一信号传输线L11和第十二信号传输线L12之间；第十四隔离电阻R14阻值为68Ω，连接在第十三信号传输线L13和第十四信号传输线L14之间；第十五隔离电阻R15阻值为68Ω，连接在第十四信号传输线L14和第十五信号传输线L15之间；第十六隔离电阻R16阻值为200Ω，连接在第十三信号传输线L13和第十四信号传输线L14之间；第十七隔离电阻R17阻值为200Ω，连接在第十四信号传输线L14和第十五信号传输线L15之间。

本申请实施例在图5的基础上，提供了二分九路威尔金森功分器金属信号线分段支线标注示意图，如图6所示，第一传输线L1的第一传输支线L11的长度为7.59毫米(mm)，宽度为1.53mm；第二传输支线L12的长度为3.74mm，宽度为1.53mm；第三传输支线L13的长度为2.16mm，宽度为1.53mm；第四传输支线L14的长度为2.37mm，宽度为0.83mm；第五传输支线L15的长度为1.01mm，宽度为0.83mm；第六传输支线L16的长度为2.87mm，宽度为0.83mm。

第二传输线L2与第一传输线L1为轴对称结构，其传输支线L21、L22、L23、L24、L25、L26的长度和宽度与其对称的L11、L12、L13、L14、L15、L16完全相同。

第三传输线L3的第一传输支线L31的长度为2mm，宽度为1.53mm；第二传输支线L32的长度为11.93mm，宽度为1.53mm；第三传输支线L33的长度为6.54mm，宽度为1.53mm；第四传输支线L34的长度为12.79mm，宽度为1.53mm；第五传输支线L35的长度为2.47mm，宽度为1.53mm。

第四传输线L4的第一传输支线L41的长度为3.36mm，宽度为0.34mm；第二传输支线L42的长度为3.68mm，宽度为0.34mm；第三传输支线L43的长度为5.74mm，宽度为0.6mm；第四传输支线L44的长度为38.75mm，宽度为1.53mm；第五传输支线L45的长度为14.08mm，宽度为1.53mm。

第五传输线L5的第一传输支线L51的长度为3.42mm，宽度为0.18mm；第二传输支线L52的长度为4.53mm，宽度为0.84mm；第三传输支线L53的长度为6.58mm，宽度为1.35mm；第四传输支线L54的长度为19mm，宽度为1.35mm；第五传输支线L55的长度为2.5mm，宽度为1.35mm；第六传输支线L56的长度为19mm，宽度为1.35mm；第七传输支线L57的长度为3mm，宽度为1.35mm。

第六传输线L6与第一传输线L4为轴对称结构，其传输支线L61、L62、L63、L64、L65的长度和宽度与其对称的L41、L42、L43、L44、L45完全相同。

第七传输线L7的第一传输支线L71的长度为3.36mm，宽度为0.34mm；第二传输支线L72的长度为3.68mm，宽度为0.34mm；第三传输支线L73的长度为5.74mm，宽度为0.6mm；第四传输支线L74的长度为9.04mm，宽度为1.53mm；第五传输支线L75的长度为9.4mm，宽度为1.53mm。

第八传输线L8的第一传输支线L81的长度为3.42mm，宽度为0.18mm；第二传输支线L82的长度为4.53mm，宽度为0.84mm；第三传输支线L83的长度为3.5mm，宽度为1.53mm；第四传输支线L84的长度为4.05mm，宽度为1.53mm；第五传输支线L85的长度为1.5mm，宽度为1.53mm；第六传输支线L86的长度为4.05mm，宽度为1.53mm；第七传输支线L87的长度为2.4mm，宽度为1.53mm。

第九传输线L9与第七传输线L7为轴对称结构，其传输支线L91、L92、L93、L94、L95的长度和宽度与其对称的L71、L72、L73、L74、L75完全相同。

第十传输线L10、第十三传输线L11与第七传输线L7结构完全相同，其传输支线的长度和宽度完全相同；第十一传输线L11、第十四传输线L14与第八传输线L8结构完全相同，其传输支线的长度和宽度完全相同；第十二传输线L12、第十五传输线L15与第九传输线L9结构完全相同，其传输支线的长度和宽度完全相同。

在上述提供的二分九路威尔金森功分器的基础上，对8.3GHz(吉赫兹)至9.1GHz(吉赫兹)的工作带宽内的二分九路威尔金森功分器进行测试，得到二分九路威尔金森功分器实物测试端口驻波结果、幅度结果、9路通道之间幅度差结果、相位结果、9路通道之间相位差结果和隔离度结果，各测试结果参见图7A至7F。

图7A是本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器实物测试端口驻波比的结果示意图，如图7A所示，横坐标表示的频率范围为8.3GHz(吉赫兹)至9.1GHz(吉赫兹)，纵坐标表示电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)的数值。由于VSWR是针对单个端口来确定的，用来表示电波是否发生反射，因此，通过S(i，i)表示第i个端口的VSWR，i为1至11的整数。

这里，S(1，1)和S(2，2)分别表示两个信号输入端口Port1和Port2的VSWR，S(3，3)、S(4，4)、S(5，5)、S(6，6)、S(7，7)、S(8，8)、S(9，9)、S(10，10)和S(11，11)分别表示9个输出端口Port3至Port11的VSWR。可以看出，二分九路威尔金森功分器输入、输出端口的VSWR均小于1.4。

图7B为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器9个输出端实物测试幅度结果示意图，如图7B所示，横坐标表示的频率范围为8.3GHz(吉赫兹)至9.1GHz(吉赫兹)，纵坐标表示幅度值，单位为dB。由于9个输出端的幅值是基于信号输入端口所确定的，因此，通过S(j，1)表示基于第一个信号输入端口第j个输出端口的幅值，j为3至11的整数。

这里，S(3，1)、S(4，1)、S(5，1)、S(6，1)、S(7，1)、S(8，1)、S(9，1)、S(10，1)和S(11，1)分别表示9个输出端口Port3至Port11的幅值。

图7C为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器9路通道之间幅度差结果示意图，如图7C所示，横坐标表示的频率范围为8.3GHz(吉赫兹)至9.1GHz(吉赫兹)，纵坐标表示幅度差值，单位为dB(分贝)。这里，将同一频率点上，9个输出端口中的幅值最大值与幅值最小值的差值，确定为该频率点的幅值差值。例如，在频率为8.3GHz(吉赫兹)时，获得频率为8.3GHz(吉赫兹)的9个输出端口的幅值，从获得的所述9个输出端口的幅值中确定出幅值的最大值A_max和幅值的最小值A_min，将A_max与A_min差值确定为频率为8.3GHz(吉赫兹)时的幅度差值。可以看出，二分九路威尔金森功分器9路通道之间的幅度不一致性小于0.5dB(分贝)。

图7D为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器的相位结果示意图，如图7D所示，横坐标表示的频率范围为8.3GHz(吉赫兹)至9.1GHz(吉赫兹)，纵坐标表示相位，单位为°(度)。由于9个输出端口的相位是基于信号输入端口的相位所确定的，因此，通过arg_deg(S(j，1))表示基于第一个信号输入端口第j个输出端口的相位，j为3至11的整数。

这里，arg_deg(S(3，1))、arg_deg(S(4，1))、arg_deg(S(5，1))、arg_deg(S(6，1))、arg_deg(S(7，1))、arg_deg(S(8，1))、arg_deg(S(9，1))、arg_deg(S(10，1))和arg_deg(S(11，1))分别表示9个输出端口Port3至Port11的相位。

图7E为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器9路通道之间相位差结果示意图，如图7E所示，横坐标表示的频率范围为8.3GHz(吉赫兹)至9.1GHz(吉赫兹)，纵坐标表示相位差值，单位为°(度)。这里，将同一频率点上，9个输出端口中的相位最大值与相位最小值的差值，确定为该频率点的相位差值。例如，在频率为8.3GHz(吉赫兹)时，获得频率为8.3GHz(吉赫兹)的9个输出端口的相位，从获得的所述9个输出端口的相位中确定出相位的最大值γ_max和幅值的最小值γ_min，将γ_max与γ_min差值确定为频率为8.3GHz(吉赫兹)时的幅度差值。可以看出，二分九路威尔金森功分器9路通道之间的相位不一致性小于5°(度)。

图7F为本申请实施例提供的二分九路威尔金森功分器的隔离度结果示意图，如图7F所示，横坐标表示的频率范围为8.3GHz(吉赫兹)至9.1GHz(吉赫兹)，纵坐标表示隔离度，单位为dB(分贝)。由于隔离度是基于两个信号输入端口来确定的，因此，通过S(k，m))表示第k个端口和第m个输出端口的隔离度，k和m均为3至11的整数，且第k个端口和第m个输出端口需为相邻端口。

这里，S(3，4)、S(3，5)、S(4，5)、S(5，6)、S(6，7)、S(6，8)、S(7，8)、S(8，9)、S(9，10)、S(9，11)和S(10，11)分别表示输出端口Port3和输出端口Port4、输出端口Port3和输出端口Port5、输出端口Port4和输出端口Port5、输出端口Port5和输出端口Port6、输出端口Port6和输出端口Port7、输出端口Port6和输出端口Port8、输出端口Port7和输出端口Port8、输出端口Port8和输出端口Port9、输出端口Port9和输出端口Port10、输出端口Port9和输出端口Port11、输出端口Port10和输出端口Port11之间的隔离度。

上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述

本申请所提供的各设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的设备实施例。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的实施方式，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

Claims

1.一种威尔金森功分器，其特征在于，包括：

介质层，在所述介质层的下表面设置的金属层，和在所述介质层的上表面设置的微带线结构；

所述微带线结构包括信号输入端口、第一至第九信号输出端口、第一至第五微带传输线路；所述信号输入端口包括第一信号输入端口和第二信号输入端口；所述第五微带传输线路为二合一功率合成线路；

所述第一信号输入端口连接在所述第五微带传输线路的第一支路首端；所述第二信号输入端口连接在所述第五微带传输线路的第二支路首端；所述第五微带传输线路的合成输出线路的末端连接在所述第一微带传输线路的首端；

所述第一微带传输线路的三个末端分别连接在第二至第四微带传输线路的首端上；

所述第二至第四微带传输线路中的每一微带传输线路的三个末端分别连接所述第一至第九信号输出端口；

其中，所述第五微带传输线路的第一支路包括：第一至第六传输支线；

所述第一至第六传输支线的长度范围分别为7至8毫米、3至4毫米、1.5至2.5毫米、1.8至2.8毫米、0.5至1.5毫米和2至3毫米；第一至第三传输支线的宽度范围均为1至2毫米；第四至第六传输线的宽度范围均为0.5至1.5毫米。

2.根据权利要求1所述的威尔金森功分器，其特征在于，还包括：第一隔离电阻R1；所述第一隔离电阻R1设置在所述第五微带传输线路的第一支路与所述第五微带传输线路的第二支路之间。

3.根据权利要求2所述的威尔金森功分器，其特征在于，所述第一隔离电阻R1的阻值范围为50至200欧姆。

4.根据权利要求1所述的威尔金森功分器，其特征在于，所述第五微带传输线路的第二支路与所述第五微带传输线路的第一支路结构对称，传输支线长度相同，传输支线的宽度相同。

5.根据权利要求1至4任一项所述的威尔金森功分器，其特征在于，所述第五微带传输线路的合成输出线路，包括：第七至第十一传输支线；

所述第七至第十一传输支线的长度范围分别为1.5至2.5毫米、11.5至12毫米、6至7毫米、12至13毫米和2至3毫米；所述第七至第十一传输支线的宽度范围均为1至2毫米。

6.根据权利要求1至4所述的威尔金森功分器，其特征在于，还包括：在所述第一至第四微带传输线路中的每一微带传输线路所包括的各相邻支路之间设置第二隔离电阻和与所述第二隔离电阻并联的第三隔离电阻。

7.根据权利要求1至4所述的威尔金森功分器，其特征在于，所述第一微带传输线路包括第三支路至第五支路；

所述第三支路包括：第十二至第十六传输支线；

所述第十二至第十六传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、38至40毫米和13至15毫米；第十二和第十三传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第十四传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第十五和第十六传输支线的宽度范围均为1至2毫米；

所述第四支路包括：第十七至第二十三传输支线；

所述第十七至第二十三传输支线的长度范围分别为：3至4毫米、4至5毫米、6至7毫米、18至20毫米、2至3毫米、18至20毫米和2.5至4毫米；第十七传输支线的宽度范围为0.1至0.2毫米；第十八传输支线的宽度范围为0.5至1毫米；第十九至第二十三传输支线的宽度范围均为1至2毫米；

所述第五支路与所述第三支路的结构对称，传输支线长度相同，传输支线的宽度相同。

8.根据权利要求1至4任一项所述的威尔金森功分器，其特征在于，第二微带传输线路包括：第六支路至第八支路；

所述第六支路包括：第二十四至第二十八传输支线；

所述第二十四至第二十八传输支线的长度范围分别为3至4毫米、3至4毫米、5至6毫米、8至10毫米和9至10毫米；第二十四和第二十五传输支线的宽度范围均为0.2至0.4毫米；第二十六传输支线的宽度范围为0.5至0.7毫米；第二十七和第二十八传输支线的宽度范围均为1至2毫米；

所述第七支路包括：第二十九传输支线至第三十五传输支线；

所述第二十九至第三十五传输支线的长度范围分别为3至4毫米、4至5毫米、3至4毫米、3.5至4.5毫米、1至2毫米、3.5至4.5毫米和2至3毫米；第二十九传输支线的宽度范围为0.1至0.3毫米；第三十传输支线的宽度为0.5至1.5毫米；第三十一至第三十五传输支线的宽度范围均为1至2毫米；

所述第八支路与所述第六支路的结构对称，传输支线长度相同，传输支线的宽度相同。