CN113675572A - 紧凑型多路功分网络 - Google Patents

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王清源
陈博文
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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

本发明公布了一种紧凑型多路微带或带线功分网络的设计方案。本发明首先采用两根均匀传输线构成二路功分器以简化其结构并缩小其体积，然后由此二路功分器构成紧凑型多路功分网络。在设计该紧凑型多路功分网络时，变化每根均匀传输线的横截面尺寸和长度，可以在较宽的带宽内实现很好的阻抗匹配。通过采用介电常数比较高的基片材料，所述紧凑型多路功分网络可以得到进一步小型化。该紧凑型多路功分网络具有宽带和结构紧凑的特点，可以广泛用于各种微波通信系统中。

Description

紧凑型多路功分网络
技术领域
本发明涉及一种功率分配装置，具体地说，是涉及一种结构紧凑的紧凑型平面电路功分网络。
背景技术
微波功分网络是常见的微波器件之一。采用传统的方法设计的多路功分器具有以下两个问题。首先，为了设计多路功分器，需要先设计二路功分器。最常见的二路功分器是T形功分器。该功分器由两根传输线相互垂直连通构成。为了在较宽的频带范围内实现输入端的阻抗匹配，常常需要采用各种不连续性结构构成的一级或多级阻抗匹配电路。这种二路功分器的结构比较复杂，而且尺寸也比较大。采用这种二路功分器构成的功分网络的体积比较大，特别是所述功分网络的输入端到任意输出端的电长度比较大，导致采用该功分网络难以在较宽频带内将微波能量有效地输送到Q值较高的谐振电路中。其次，当多只输入端匹配的二路功分器连接构成多路功分网络时，相互级联的二路功分器的输入端和输出端之间的反射可能在工作频段内的某些频率叠加起来，导致功分网络的输入端的反射系数的恶化。这个问题在宽带功分网络时可能导致功分网络无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紧凑的紧凑型多路功分网络。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种紧凑型多路功分网络，包括一个输入端和至少两个输出端。所述输入端的法线方向和输出端的法线方向都沿Y方向或-Y方向。所述紧凑型多路功分网络由至少3根轴线沿Y方向的竖向传输线和1根轴线沿X方向的横向传输线构成。所述X、Y和Z方向构成直角坐标系。
为了减小紧凑型多路功分网络的体积，我们采用最小数目的均匀传输线。构成所述紧凑型多路功分网络的所有传输线中，任何相互连通的两根传输线的轴线方向都互相垂直。也就是说，我们将沿同一方向的传输线的数目减少到最少，没有任何轴线方向一致的两根传输线相互连接的情况。
在这里，一根传输线是指没有任何不连续性的一段均匀传输线。横截面的宽度改变，横向错位，轴向发生任何偏转等，都会在该传输线中导致不连续性，该传输线都不再是同一根传输线。有时这种不连续性是渐变的，该传输线也不再是同一根传输线。
这样，我们让构成所述紧凑型多路功分网络的传输线的根数达到最小。这里的所述紧凑型多路功分网络为2n路对称型等分功分器。所述紧凑型多路功分网络由轴线沿Y方向的(2n+1-1)根竖向传输线和轴线沿X方向的(2n-1)根横向传输线构成，其中n为大于等于1的任何正整数。
同时，我们将尽量减小相邻横向传输线的间距：沿微波传播方向，存在两根相邻的横向传输线，其轴线之间的间距小于工作微波的中心频率对应的基片材料介质中的波长的30％。较佳的设计，其轴线之间的间距小于工作微波的中心频率对应的基片材料介质中的波长的2％。这样，采用介电常数较高的基片材料，我们可以实现非常经凑的多路功分网络。
传统的设计方法常常采用横截面尺寸不同但轴线平行的多节传输线构成阻抗匹配电路，以获得较宽的工作带宽。一般来讲，传输线的横截面的最小尺寸往往受加工工艺和插入损耗等因素的限制，无法做到更小。采用不同横截面尺寸但轴线平行的传输线串接构成的电路的横截面的最大尺寸一定会大于传输线的横截面的最小尺寸。这种结构将显著增大相邻横向传输线的轴线之间的间距，不利于器件的小型化。
所述传输线可以为微带线，或者为带线。
本发明具有的有益效果：
本发明公布了一种紧凑型多路功分网络的设计方案。普通方法设计多路功分网络时，首先设计阻抗匹配好的二路功分器，然后再由这些功分器级联构成多路功分网络。这种方法设计的二路功分器的结构比较复杂而且体积比较大。本发明采用最小数目的传输线构成功分网络以简化其结构并缩小其体积。沿着同一方向我们只用一根均匀的传输线，不采用任意两根同一方向的传输线相互连接的结构。这样，构成紧凑型多路功分网络的结构被最大程度地简化。在构成紧凑型多路功分网络时，变化每根均匀传输线的长度和横截面尺寸，可以在较宽的带宽内实现很好的阻抗匹配。该紧凑型多路功分网络具有结构紧凑的特点，可以广泛用于各种微波通信领域。
附图说明
图1为本发明和实施例1的俯视示意图
附图中标号对应名称：1-输入端，11-竖向传输线，12-横向传输线，2-输出端。
本说明书中部分名词规定如下：
横向方向，也就是X方向。
竖向方向，也就是与水平面垂直向上的方向，也就是Y方向。
具体实施方式
实施例1
如图1所示。
一种紧凑型多路功分网络，为对称型等分8路功分网络，包括一个输入端1和8个输出端2。所述输入端1的法线方向和输出端2的法线方向都沿Y方向或-Y方向；所述紧凑型多路功分网络由15根轴线沿Y方向的竖向传输线11和7根轴线沿X方向的横向传输线12构成。所述X、Y和Z方向构成直角坐标系。
构成所述紧凑型多路功分网络的所有传输线中，任何相互连通的两根传输线的轴线方向都互相垂直。也就是说，我们将沿同一方向的传输线的数目减少到最少，没有任何轴线方向一致的两根传输线相互连接的情况。
这里的所述紧凑型多路功分网络为2n路对称型等分功分器；所述紧凑型多路功分网络由轴线沿Y方向的(2n+1-1)根竖向传输线11和轴线沿X方向的(2n-1)根横向传输线12构成，其中n＝3。
所述紧凑型多路功分网络相对于YZ平面对称。
构成所述紧凑型多路功分网络的所述传输线都为带线。
沿微波传播方向的3根横向传输线12中，任意相邻的两根横向传输线12的轴线之间的间距小于工作微波的中心频率对应的基片材料介质中的波长的2％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。比如，所述传输线也可以都为微带线。

Claims (4)

1.一种紧凑型多路功分网络，其特征在于，包括一个输入端(1)和至少两个输出端(2)；所述输入端(1)的法线方向和所有的所述输出端(2)的法线方向都沿Y方向或-Y方向；所述紧凑型多路功分网络由至少3根轴线沿Y方向的竖向传输线(11)和1根轴线沿X方向的横向传输线(12)构成；所述X、Y和Z方向构成直角坐标系；所述传输线为带线或者微带线；所述传输线包括基片材料。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型多路功分网络，其特征在于，沿微波传播方向，存在两根相邻的横向传输线(12)，其轴线之间的间距小于工作微波的中心频率对应的基片材料介质中的波长的30％。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型多路功分网络，其特征在于，沿微波传播方向，存在两根相邻的横向传输线(12)，其轴线之间的间距小于工作微波的中心频率对应的微带线的基片材料介质中的波长的20％。
4.根据权利要求2所述的一种紧凑型多路功分网络，其特征在于，沿着微波信号传输方向，至少在4根依次连通的构成所述紧凑型多路功分网络的传输线中，任意相邻的两根传输线的轴线都相互垂直。
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Citations (4)

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