CN114335946B - 三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件。包括：介质基板和位于介质基板上的微带线，所述器件包括：由半径为1.5的圆形微带线构成的垂直输入总口(1)，三条0.9mm线宽的分配支路(2)的一端从所述垂直输入总口的边上向外延长至17.31mm，两两分配支路(2)之间的夹角为120度，三条2.5mm线宽的分口(3)，分别从各所述分配支路(2)的另一端向外延长至少5mm，三个双环匹配电路的两端分别接入两两分配支路(2)另一端。该合成器件的耐功率不受隔离电阻尺寸和对地寄生参量的影响，具有较高的耐功率。
Description
技术领域
本申请涉及电子器件技术领域，特别是涉及一种三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件。
背景技术
雷达的威力和天线单元的数量有一定的关系，单元的数量又和成本有一定的关系，在既满足雷达威力又节约成本的前提下，天线单元的数量经常在2n到2n+1之间，而非恰好是2n或2n+1个，比如6路，9路，12路等或这些路的整数倍。在对天线单元进行馈电的时候，如果采用常规的等分Wilkinson功分器进行馈电，就会有一部分路空出而产生一定的损耗，如果采用不等分Wilkinson功分器进行馈电，功分器的变频色散较严重，影响天线阵面的性能。此外在带宽大于15％的情况下，需要设计两级Wilkinson功分器来实现宽带目的，阻抗变换段的增加也使得传输损耗增加，此外Wilkinson功分器的隔离电阻跨接在分臂之间，电阻的尺寸不宜过大，否则其寄生参量对功分器的电性能有影响，这就意味着Wilkinson功分器的耐功率无法做到很大。
传统的一分三功分器设计方式如图1所示，其中Z0为端口匹配阻抗，Z1和Z2为功分器的阻抗变换段，其长度一般为1/4λ。通过两级阻抗变换实现功分器的宽带特性，功分器三臂之间采用四个隔离电阻实现各分口之间的隔离，隔离电阻受尺寸限制，其耐功率一般小于1W，从而该功分器的实际耐功率小于3W。
因此，在面对非2n且耐功率和带宽有一定要求时，常规Wilkinson功分器的耐功率性能较低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决上述技术问题的三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件。
一种三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件，包括介质基板和位于介质基板上的微带线，所述器件包括：由半径为1.5mm的圆形微带线构成的垂直输入总口(1)，三条0.9mm线宽的分配支路(2)的一端从所述垂直输入总口的边上向外延长至17.31mm，两两分配支路(2)之间的夹角为120度，三条2.5mm线宽的分口(3)，分别从各所述分配支路(2)的另一端向外延长至少5mm，三个双环匹配电路的两端分别接入两两分配支路(2)另一端。
在其中一个实施例中，所述双环匹配电路的两端为1/4波长阻抗线(4)，所述1/4波长阻抗线(4)的线宽为0.9mm，线长为16.6mm，所述1/4波长阻抗线(4)的一端连接其中一个分配支路(2)的另一端，所述1/4波长阻抗线(4)的另一端连接1/2波长阻抗线(5)的一端、1/4波长阻抗线(6)的一端，所述1/2波长阻抗线(5)的另一端连接1/4波长阻抗线(7)的另一端，1/4波长阻抗线(7)的一端连接另一个分配支路(2)的另一端，所述1/4波长阻抗线(6)的另一端连接1/2波长阻抗线(10)的一端，所述1/2波长阻抗线(10)的另一端连接特性阻抗(9)，所述1/4波长阻抗线(8)的一端连接于1/4波长阻抗线(7)的另一端，所述1/4波长阻抗线(8)的另一端连接于特性阻抗(9)，形成封闭的阻抗线圈，构成双环电阻网络。
在其中一个实施例中，所述特性阻抗(9)的特性阻抗Z0＝50Ω，对应线宽2.5mm。
在其中一个实施例中，所述特性阻抗(9)通过50Ω的接地电阻接地。
在其中一个实施例中，阻抗线都采用介电常数2.94，板材总厚度1mm的微带线。
在其中一个实施例中，所述1/4波长阻抗线(4)和1/4波长阻抗线(7)的特性阻抗为√3Z0＝86.6Ω；
在其中一个实施例中，所述1/2波长阻抗线(5)的特性阻抗√3Z0＝86.6Ω，对应线宽0.9mm，长度34mm。
在其中一个实施例中，所述1/4波长阻抗线(6)和1/4波长阻抗线(8)的特性阻抗√6Z0＝122Ω，对应线宽0.5mm，长度17mm。
在其中一个实施例中，所述1/2波长阻抗线(10)的特性阻抗√6Z0＝122Ω，对应线宽0.5mm，长度34mm。
在其中一个实施例中，所述分配支路(2)的特性阻抗√3Z0＝86.6Ω。
上述三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件，包括介质基板和位于介质基板上的微带线，所述器件包括：由半径为1.5mm的圆形微带线构成的垂直输入总口(1)，三条0.9mm线宽的分配支路(2)的一端从所述垂直输入总口的边上向外延长至17.31mm，两两分配支路(2)之间的夹角为120度，三条2.5mm线宽的分口(3)，分别从各所述分配支路(2)的另一端向外延长至少5mm，三个双环匹配电路的两端分别接入两两分配支路(2)另一端。该合成器件的耐功率不受隔离电阻尺寸和对地寄生参量的影响，具有较高的耐功率。同时，该合成器件的信号传输链路尺寸较短，损耗较小，且能够实现30％以上的带宽，具有宽带和低损耗的性能，满足一般相控阵雷达的带宽要求，实现的在6路，9路等非2n电路上的无损馈电。
附图说明
图1为传统的一分三功分器结构示意图；
图2为一个实施例中三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件的结构图；
图3为一个实施例中三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件的尺寸标注图；
图4为一个实施例中三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件的双环匹配电路的结构图；
图5为三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件的ansoft仿真模型图；
图6为三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件的幅度仿真曲线图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图2和图3所示，一种三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件，包括介质基板和位于介质基板上的微带线，所述器件包括：由半径为1.5mm的圆形微带线构成的垂直输入总口(1)，三条0.9mm线宽的分配支路(2)的一端从所述垂直输入总口的边上向外延长至17.31mm，两两分配支路(2)之间的夹角为120度，三条2.5mm线宽的分口(3)，分别从各所述分配支路(2)的另一端向外延长至少5mm，三个双环匹配电路的两端分别接入两两分配支路(2)另一端。
其中，印制板厚度1mm，介电常数2.94，垂直输入总口(1)功分器总口位置，为垂直输入，输入阻抗50欧姆，可采用SMA型垂直连接器连接，SMA型连接器内导体直径1.3mm，通过仿真，焊接面圆的直径3mm。分配支路(2)为分配支路阻抗变换段，特性阻抗线宽0.9mm，长度约17mm。分口(3)的特性阻抗Z0＝50Ω。
上述三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件，包括介质基板和位于介质基板上的微带线，所述器件包括：由半径为1.5mm的圆形微带线构成的垂直输入总口(1)，三条0.9mm线宽的分配支路(2)的一端从所述垂直输入总口的边上向外延长至17.31mm，两两分配支路(2)之间的夹角为120度，三条2.5mm线宽的分口，分别从各所述分配支路(2)的另一端向外延长至少5mm，三个双环匹配电路的两端分别接入两两分配支路(2)另一端。该合成器件的耐功率不受隔离电阻尺寸和对地寄生参量的影响，具有较高的耐功率。同时，该合成器件的信号传输链路尺寸较短，损耗较小，且能够实现30％以上的带宽，具有宽带和低损耗的性能，满足一般相控阵雷达的带宽要求，实现的在6路，9路等非2n电路上的无损馈电。
如图3和图4所示，在一个实施例中，所述双环匹配电路的两端为1/4波长阻抗线(4)，所述1/4波长阻抗线(4)的线宽为0.9mm，线长为16.6mm，所述1/4波长阻抗线(4)的一端连接其中一个分配支路(2)的另一端，所述1/4波长阻抗线(4)的另一端连接1/2波长阻抗线(5)的一端、1/4波长阻抗线(6)的一端，所述1/2波长阻抗线(5)的另一端连接1/4波长阻抗线(7)的另一端，1/4波长阻抗线(7)的一端连接另一个分配支路(2)的另一端，所述1/4波长阻抗线(6)的另一端连接1/2波长阻抗线(10)的一端，所述1/2波长阻抗线(10)的另一端连接特性阻抗(9)，所述1/4波长阻抗线(8)的一端连接于1/4波长阻抗线(7)的另一端，所述1/4波长阻抗线(8)的另一端连接于特性阻抗(9)，形成封闭的阻抗线圈，构成双环电阻网络。
其中，通过双环匹配电路代替隔离电阻，三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件带宽达到30％，隔离电阻采用50Ω接地电阻，对传输性能无影响，电阻自身的耐功率决定了合成器的耐功率大小，因此合成器可以实现高功率目的。该三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件从输入端到输出端主要经过了一个阻抗变换段，相比于图1所示的从输入端到输出端主要经过了两个/>阻抗变换段，其传输路径减少了一个/>阻抗变换段，实现了低损耗目的。
在一个实施例中，所述特性阻抗(9)的特性阻抗Z0＝50Ω，对应线宽2.5mm。
在一个实施例中，所述特性阻抗(9)通过50Ω的接地电阻接地。
在一个实施例中，阻抗线都采用介电常数2.94，板材总厚度1mm的微带线。
在一个实施例中，所述1/4波长阻抗线(4)和1/4波长阻抗线(7)的特性阻抗为
在一个实施例中，所述1/2波长阻抗线(5)的特性阻抗对应线宽0.9mm，长度34mm。
在一个实施例中，所述1/4波长阻抗线(6)和1/4波长阻抗线(8)的特性阻抗对应线宽0.5mm，长度17mm。
在一个实施例中，所述1/2波长阻抗线(10)的特性阻抗对应线宽0.5mm，长度34mm。
在一个实施例中，所述分配支路(2)的特性阻抗
上述由于该匹配网络具有宽带特性，原一分三功分器只需要采用一级阻抗变换就能实现30％的带宽。
对本申请的三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件进行仿真计算，建立如图4所示的三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件的ansoft仿真模型进行仿真实验，获得如图5所示ansoft仿真结果的幅度仿真曲线，仿真结果为三通道合成器的传输特性，M1和M2之间为可使用频带。可以看出2.4GHz到3.4GHz之间的幅度在0.5dB以内，可以满足一般使用，其带宽为34％。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件，包括介质基板和位于介质基板上的微带线，其特征在于，所述器件包括：由半径为1.5 mm的圆形微带线构成的垂直输入总口（1），三条0.9mm线宽的分配支路（2）的一端从所述垂直输入总口的边上向外延长至17.31mm，两两分配支路（2）之间的夹角为120度，三条2.5mm线宽的分口（3），分别从各所述分配支路（2）的另一端向外延长至少5mm，三个双环匹配电路的两端分别接入两两分配支路（2）另一端；
所述双环匹配电路的两端为1/4波长阻抗线（4）和1/4波长阻抗线（7），所述1/4波长阻抗线（4）的线宽为0.9 mm，线长为16~17mm，所述1/4波长阻抗线（4）的一端连接其中一个分配支路（2）的另一端，所述1/4波长阻抗线（4）的另一端连接1/2波长阻抗线（5）的一端、1/4波长阻抗线（6）的一端，所述 1/2波长阻抗线（5）的另一端连接1/4波长阻抗线（7）的另一端，1/4波长阻抗线（7）的一端连接另一个分配支路（2）的另一端，所述1/4波长阻抗线（6）的另一端连接1/2波长阻抗线（10）的一端，所述1/2波长阻抗线（10）的另一端连接特性阻抗（9），所述1/4波长阻抗线（8）的一端连接于1/4波长阻抗线（7）的另一端，所述1/4波长阻抗线（8）的另一端连接于特性阻抗（9），形成封闭的阻抗线圈，构成双环电阻网络；
所述1/4波长阻抗线（4）和1/4波长阻抗线（7）的特性阻抗为；
所述1/2波长阻抗线（5）的特性阻抗，对应线宽0.9mm，长度34mm；
所述1/4波长阻抗线（6）和1/4波长阻抗线（8）的特性阻抗，对应线宽0.5mm，长度17mm；
所述三通道双环匹配电路高功率低损耗宽带合成器件带宽达到30%，从输入端到输出端主要经过一个阻抗变换段；
阻抗线都采用介电常数2.94，板材总厚度1mm的微带线，垂直输入总口（1）是功分器的总口位置，垂直输入总口（1）为垂直输入，输入阻抗为50欧姆，采用SMA型垂直连接器连接垂直输入总口（1），SMA型连接器内导体直径1.3mm，SMA型垂直连接器与垂直输入总口（1）的焊接面圆的直径为3mm；
分配支路（2）为分配支路阻抗变换段，特性阻抗，/>，线宽0.9mm，长度为17mm，分口（3）的特性阻抗/>；
所述特性阻抗（9）的特性阻抗，对应线宽2.5mm；
所述特性阻抗（9）通过50Ω的接地电阻接地；
所述1/2波长阻抗线（10）的特性阻抗，对应线宽0.5mm，长度34mm。
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