CN113364533A - 一种任意功分比的差分信号功率测量电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种任意功分比的差分信号功率测量电路，包括：平衡式差分信号输入端口A、平衡式差分信号输出端口B、单端信号耦合输出端口C、六段分支线、四段四分之一波长阻抗变换器、隔离电阻和相位补偿线；所述平衡式差分信号输入端口A包括输入端口A+和输入端口A–。本发明所述的任意功分比的差分信号功率测量电路能够通过预先定义的所需功率比完成电路的设计；能够实现利用普通单端口功率计完成平衡式差分电路与系统中差分信号的功率测量。此外，还具有差分信号到单端信号的转换功能、良好的共模抑止特性、理想的输入输出阻抗匹配特性、任意功分比等特点。

Description

一种任意功分比的差分信号功率测量电路
技术领域
本发明涉及一种功率测量电路，具体涉及一种任意功分比的差分信号功率测量电路。
背景技术
随着现代无线通信系统的不断发展，对电磁通信的要求也越来越高，特别是在高灵敏度的网络中，噪声干扰对整体系统性能的影响不可忽视。平衡式差分电路与器件不仅可以降低共模信号，而且对噪声有很强的抗干扰能力，已成为通信系统中的重要组成部分。但是现有的功率检测仪器，大多为单端信号输入，对于电路与系统中的平衡式差分信号功率检测不具有广泛的适用性。此外，当功率检测电路插入到系统链路中，往往会带来额外的插损，因此需要测量电路仅仅耦合出很小一部分功率用于功率检测。但是传统微带电路的功分比是通过控制微带线的特性阻抗实现的，当功分比较大时，存在高阻抗微带线，其物理实现受到加工限制，可实现的功分比有限。因此，有必要提出一种任意功分比的差分信号功率测量电路。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种任意功分比的差分信号功率测量电路，包括：平衡式差分信号输入端口A、平衡式差分信号输出端口B、单端信号耦合输出端口C、六段分支线、四段四分之一波长阻抗变换器、隔离电阻和相位补偿线；
所述平衡式差分信号输入端口A包括输入端口A+和输入端口A–；所述平衡式差分信号输出端口B包括输出端口B+和输出端口B–；
所述六段分支线包括第一分支线、第二分支线、第三分支线、第四分支线、第五分支线和第六分支线；
所述第一分支线、第二分支线、第三分支线、第四分支线、第五分支线和第六分支线依次首尾相连呈闭合的回路；
所述第二分支线、第三分支线、第五分支线和第六分支线的特性阻抗值相等；所述第二分支线和第六分支线的电长度都等于π；所述第三分支线和第五分支线的电长度都等于π/2；所述第一分支线和第四分支线的特性阻抗值相等；设所述第一分支线的电长度为θ1，则第四分支线的电长度为π-θ1；
所述四段四分之一波长阻抗变换器包括第一阻抗变换器、第二阻抗变换器、第三阻抗变换器和第四阻抗变换器；所述第一阻抗变换器一端接于第一分支线与第六分支线连接处、另一端与输入端口A+相连接；所述第二阻抗变换器一端接于第五分支线与第六分支线连接处、另一端与输入端口A–相连接；所述第三阻抗变换器一端接于第一分支线与第二分支线连接处、另一端与输出端口B+相连接；所述第四阻抗变换器一端接于第二分支线与第三分支线连接处、另一端与输出端口B–相连接；
所述隔离电阻一端接于第四分支线与第五分支线连接处、另一端接地；
所述相位补偿线一端接于第三分支线与第四分支线连接处、另一端与单端信号耦合输出端口C相连接。
该任意功分比的差分信号功率测量电路，具有差分信号和单端信号的分路输出功能，在单端信号耦合输出端口C接一个普通单端口功率计就能测量出电路的差分信号输出功率。
通过调整第一分支线(1)的电长度θ1进行平衡式差分信号输出端口B和单端信号耦合输出端口C输出信号功率比的任意值调整。
为了能够使用现有的普通单端口功率计测量平衡式差分电路与系统中的差分信号功率大小，本发明提供了一种差分信号功率测量电路。在保持良好的共模抑止特性、理想的输入输出端口阻抗匹配情况下，实现了一路差分信号输入，分为一路差分信号和一路单端信号的分路输出功能；更重要的是它能提供很宽的功分比范围(0-30dB)，可使整个差分信号功率测量电路具有较小的插损。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种任意功分比的差分信号功率测量电路的结构示意图；
图2是本发明一种任意功分比的差分信号功率测量电路的混合S参数曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一种任意功分比的差分信号功率测量电路，包括：平衡式差分信号输入端口A、平衡式差分信号输出端口B、单端信号耦合输出端口C 17、六段分支线、四段四分之一波长阻抗变换器、隔离电阻11和相位补偿线12；
所述平衡式差分信号输入端口A包括输入端口A+13和输入端口A–14；所述平衡式差分信号输出端口B包括输出端口B+15和输出端口B–16；
所述六段分支线包括第一分支线1、第二分支线2、第三分支线3、第四分支线4、第五分支线5和第六分支线6；所述第一分支线1、第二分支线2、第三分支线3、第四分支线4、第五分支线5和第六分支线6依次首尾相连呈闭合的回路；
所述第二分支线2、第三分支线3、第五分支线5和第六分支线6的特性阻抗值相等，均为Z0；所述第二分支线2和第六分支线6的电长度都等于π；所述第三分支线3和第五分支线5的电长度都等于π/2；所述第一分支线1和第四分支线4的特性阻抗值相等，均为Z1；所述第一分支线1的电长度为θ1，第四分支线4的电长度为π-θ1；
所述四段四分之一波长阻抗变换器包括第一阻抗变换器7、第二阻抗变换器8、第三阻抗变换器9和第四阻抗变换器10；所述第一阻抗变换器7一端接于第一分支线1与第六分支线6连接处、另一端与输入端口A+13相连接；所述第二阻抗变换器8一端接于第五分支线5与第六分支线6连接处、另一端与输入端口A–14相连接；所述第三阻抗变换器9一端接于第一分支线1与第二分支线2连接处、另一端与输出端口B+15相连接；所述第四阻抗变换器10一端接于第二分支线2与第三分支线3连接处、另一端与输出端口B–16相连接；
所述第一阻抗变换器7、第二阻抗变换器8、第三阻抗变换器9和第四阻抗变换器10的电长度均为π/2，特性阻抗均为ZT；
所述隔离电阻11一端接于第四分支线4与第五分支线5连接处、另一端接地；所述隔离电阻11的阻值为R；
所述相位补偿线12一端接于第三分支线3与第四分支线4连接处、另一端与单端信号耦合输出端口C17相连接；所述相位补偿线12的电长度为θ2，特性阻抗为Z0。
具体实施例：功分比为15dB，Z0＝50欧姆，Z1＝35欧姆，ZT＝70.7欧姆，θ1＝75.4度，θ2＝79.5度，R＝50欧姆。
具体地，图2示出了本发明所述任意功分比的差分信号功率测量电路的混合S参数曲线。从图2(a)可以看出在中心工作频率1.0GHz处，平衡式差分信号输出端口对应的|SddBA|为-0.1dB，单端信号耦合输出端口对应的|SsdCA|为-15.1dB，两个输出端口之间的输出信号功率比为15dB，满足所需15dB功分比的设计要求。从图2(b)可以看出，在中心工作频率1.0GHz处，平衡式差分信号输出端口和单端信号耦合输出端口均具有理想的阻抗匹配特性。从图2(c)可以看出，在中心工作频率1.0GHz处，|SccAA|和|SccBB|为0dB，|SccBA|、|SscCA|均小于-40dB，这表明共模激励情况下，没有能量传到输出端口且共模抑止特性良好；|SsdCB|和|SscCB|都小于-40dB，表明平衡式差分信号输出端口与单端信号耦合输出端口之间具有良好的隔离度。从图2(d)可以看出，在中心工作频率1.0GHz处，平衡式差分信号输出端口的差分信号与耦合输出端口的单端信号存在180度的相位差。
综上所述，本发明所述的任意功分比的差分信号功率测量电路能够通过预先定义的所需功率比完成电路的设计；能够实现利用普通单端口功率计完成平衡式差分电路与系统中差分信号的功率测量。此外，还具有差分信号到单端信号的转换功能、良好的共模抑止特性、理想的输入输出阻抗匹配特性、任意功分比等特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种任意功分比的差分信号功率测量电路，其特征在于包括：平衡式差分信号输入端口A、平衡式差分信号输出端口B、单端信号耦合输出端口C(17)、六段分支线、四段四分之一波长阻抗变换器、隔离电阻(11)和相位补偿线(12)；
所述平衡式差分信号输入端口A包括输入端口A+(13)和输入端口A–(14)；所述平衡式差分信号输出端口B包括输出端口B+(15)和输出端口B–(16)；
所述六段分支线包括第一分支线(1)、第二分支线(2)、第三分支线(3)、第四分支线(4)、第五分支线(5)和第六分支线(6)；
所述第一分支线(1)、第二分支线(2)、第三分支线(3)、第四分支线(4)、第五分支线(5)和第六分支线(6)依次首尾相连呈闭合的回路；
所述第二分支线(2)、第三分支线(3)、第五分支线(5)和第六分支线(6)的特性阻抗值相等；所述第二分支线(2)和第六分支线(6)的电长度都等于π；所述第三分支线(3)和第五分支线(5)的电长度都等于π/2；所述第一分支线(1)和第四分支线(4)的特性阻抗值相等；设所述第一分支线(1)的电长度为θ1，则第四分支线(4)的电长度为π-θ1；
所述四段四分之一波长阻抗变换器包括第一阻抗变换器(7)、第二阻抗变换器(8)、第三阻抗变换器(9)和第四阻抗变换器(10)；所述第一阻抗变换器(7)一端接于第一分支线(1)与第六分支线(6)连接处、另一端与输入端口A+(13)相连接；所述第二阻抗变换器(8)一端接于第五分支线(5)与第六分支线(6)连接处、另一端与输入端口A–(14)相连接；所述第三阻抗变换器(9)一端接于第一分支线(1)与第二分支线(2)连接处、另一端与输出端口B+(15)相连接；所述第四阻抗变换器(10)一端接于第二分支线(2)与第三分支线(3)连接处、另一端与输出端口B–(16)相连接；
所述隔离电阻(11)一端接于第四分支线(4)与第五分支线(5)连接处、另一端接地；
所述相位补偿线(12)一端接于第三分支线(3)与第四分支线(4)连接处、另一端与单端信号耦合输出端口C(17)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种任意功分比的差分信号功率测量电路，其特征在于：在单端信号耦合输出端口C(17)连接有单端口功率计从而测量出电路的差分信号输出功率。
3.根据权利要求1所述的一种任意功分比的差分信号功率测量电路，其特征在于：通过调整第一分支线(1)的电长度θ1进行平衡式差分信号输出端口B和单端信号耦合输出端口C(17)输出信号功率比的任意值调整。
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