CN114883770B - 一种平面型任意多路功分器与合成器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平面型任意多路功分器与合成器，包括：上介质板、与上介质板相贴设置的下介质板及设置于下介质板一端上的GND；上介质板上中间设置有于与下介质板连接的中心位置，中心位置设置有输入端口，上介质板的外周一圈均匀固接有输出端口，且上介质板围绕中心位置的一圈设置有多个上层金属层微带传输线，每个上层金属层微带传输线上开设有第一金属化通孔；下介质板的中心处设置有连接金属层，连接金属层上均匀开设有多个第二金属化通孔，围绕连接金属层周围一圈均匀设置有多个下层金属层微带传输线。根据本发明，能实现任意能实现任意路的功率分配和合成，在体积紧凑、易实现微波系统小型化的同时，有着出色的性能。
Description
技术领域
本发明涉及微波元器件的技术领域，特别涉及一种平面型任意多路功分器与合成器。
背景技术
功分器/合成器全称功率分配器/合成器，其作用为将一路输入信号能量等分或者不等分为多路信号，可得到能量较低信号，同时，也可以逆过来使用，叫做功率合成器，将多路信号能量合成一路输出，可得到能量较大的信号。功分器在现代通信技术中有着非常重要的地位，是射频电路中不可或缺的组成部分，在天线阵列馈电系统和功率放大器中广泛使用。
目前，主要有威尔金森功分器和Gysel功分器，威尔金森结构简单，在发射前端模块应用广泛，但不能直接一分多路，如果需要多路公分，则需要多级级联，只能是2n路(n≥1)，自由度低，而且在制作多路时，隔离电阻需要跨接，不易加工；Gysel功分器尽管可以直接一分多，但频带较窄，有着三维立体结构，体积较大，不易小型化。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种平面型任意多路功分器与合成器，能实现任意能实现任意路的功率分配和合成，在体积紧凑、易实现微波系统小型化的同时，有着出色的性能。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种平面型任意多路功分器与合成器，包括：
上介质板、与上介质板相贴设置的下介质板及设置于下介质板一端上的GND；
上介质板上中间设置有于与下介质板连接的中心位置，中心位置设置有输入端口，上介质板的外周一圈均匀固接有输出端口，且上介质板围绕中心位置的一圈设置有多个上层金属层微带传输线，每个上层金属层微带传输线上开设有第一金属化通孔；
下介质板的中心处设置有连接金属层，连接金属层上均匀开设有多个第二金属化通孔，围绕连接金属层周围一圈均匀设置有多个下层金属层微带传输线，下介质板与下层金属层微带传输线相对的一端面上设置有金属焊盘，且下介质板的沿边缘一圈均匀设置有多个第二金属层。
进一步的，下层金属层微带传输线的一端组成环状电路传输线，另一端以金属层位中心呈蛇形向外发散，且下层金属层微带传输线组成环状电路传输线与连接金属层之间距离为0.3mm。
进一步的，下层金属层微带传输线呈蛇形向外发散的一端上开设有第三金属化通孔，每两个下层金属层微带传输线之间设置有第四金属化通孔，位于下介质板中心处设置有第五金属化通孔。
进一步的，下介质板一端面上设置有隔离电阻，且隔离电阻一端与下层金属层微带传输线相连，一端通过穿过下介质板的第四金属化通孔与功分器的GND相连。
进一步的，上层金属层微带传输线一端相交于上介质板的中心处，另一端等角度间隔烟花状向四周发散。
进一步的，上层金属层微带传输线包括第一段传输线及与所述第一段传输线固接的第二段传输线，且第一段传输线的直径小于第二段传输线的直径。
进一步的，上层金属层微带传输线的烟花状向四周发散端与上层金属层微带传输线的边缘对齐，烟花状向四周发散端与上层金属层微带传输线的边缘对齐之间的距离为0.3mm。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：上下两层介质板和附着在所述上下两层介质板上的上下两层金属层微带传输线、焊接在所述下层金属层微带传输线和GND层之间的隔离接地电阻、连接所述上下两层金属层微带传输线的金属化通孔，附着在所述介质板上的下层金属层微带传输线围绕输入端口外导体并保持有一定距离构成环状电路，所述的平面型任意多路功分器/合成器，能实现任意路的功率分配和合成，在体积紧凑、易实现微波系统小型化的同时，有着出色的性能：合成/分配效率高、损耗小、工作带宽高、端口隔离度高，在通信技术领域有着很大的应用前景。
附图说明
图1为根据本发明的平面型任意多路功分器与合成器的上介质板结构示意图；
图2为根据本发明的平面型任意多路功分器与合成器的下介质板结构示意图；
图3为根据本发明的平面型任意多路功分器与合成器的侧视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
参照图1-3，一种平面型任意多路功分器与合成器，包括：上介质板101、与上介质板101相贴设置的下介质板201及设置于下介质板201一端上的GND；上介质板101上中间设置有于与下介质板201连接的中心位置104，中心位置104设置有输入端口301，上介质板101的外周一圈均匀固接有输出端口105，且上介质板101围绕中心位置104的一圈设置有多个上层金属层微带传输线102，每个上层金属层微带传输线102上开设有第一金属化通孔103，所述第一金属化通孔103用于连接上层金属层微带传输线102与下层金属层微带传输线202；下介质板201的中心处设置有连接金属层206，连接金属层206上均匀开设有多个第二金属化通孔207，第二金属化通孔207用于穿过下介质板201连接金属层206和GND，围绕连接金属层206周围一圈均匀设置有多个下层金属层微带传输线202，下介质板201与下层金属层微带传输线202相对的一端面上设置有金属焊盘208，且下介质板201的沿边缘一圈均匀设置有多个第二金属层210，第二金属层210上设置有多个第六金属化通孔209，第六金属化通孔209用于穿过下介质板201连接GND和第二金属层210，其中输入端口301与输出端口105均设置有内导体与外导体，其中上层金属层微带传输线102与输入端口301内导体和输出端口105内导体相连，下层金属层微带传输线202围绕输入端口301外导体并保持距离构成环状电路，输入端口301的外导体通过穿过下介质板201的金属化通孔与功分器的GND相连。
进一步的，下层金属层微带传输线202的一端组成环状电路传输线，另一端以金属层206位中心呈蛇形向外发散，且下层金属层微带传输线202组成环状电路传输线与连接金属层206之间距离为0.3mm。
进一步的，下层金属层微带传输线202呈蛇形向外发散的一端上开设有第三金属化通孔204，第三金属化通孔204用于穿过上介质板101与下介质板201连接上层金属层微带传输线102与下层金属层微带传输线202，每两个下层金属层微带传输线202之间设置有第四金属化通孔203，位于下介质板201中心处设置有第五金属化通孔205，第五金属化通孔205用于穿过上介质板101与下介质板201与上层金属层102连接。
进一步的，下介质板201一端面上设置有隔离电阻，隔离电阻位于下层金属层微带传输线202与GND之间，且隔离电阻一端与下层金属层微带传输线202相连，一端通过穿过下介质板201的第四金属化通孔203与功分器的GND相连。
进一步的，上层金属层微带传输线102一端相交于上介质板101的中心处，另一端等角度间隔烟花状向四周发散，多个上层金属层微带传输线102通过绕输入端口301传输线所在轴旋转角度360°/N得到的，N为设计路数，上层金属层微带传输线102交汇点与穿透上介质板101与下介质板201的输入端口301内导体相连，金属化通孔103、下层金属层微带传输线202、金属化通孔203、金属化通孔204、金属化通孔207、金属焊盘208、金属化通孔209、金属层210均与多个上层金属层微带传输线102通过转角度360°/N得到的。
进一步的，上层金属层微带传输线102包括第一段传输线及与所述第一段传输线固接的第二段传输线，且第一段传输线的直径小于第二段传输线的直径，第一段传输线与第二段传输线长度约为工作频率处四分之一波长，第一段传输线与于第二段传输线交汇处做了圆弧处理，防止两端传输线交汇处阻抗突变产生高次谐波影响功分器的性能，第二段传输线一端与第一段传输线和金属化通孔103相接，另一端与输出端口的内导体相连。
进一步的，上层金属层微带传输线102的烟花状向四周发散端与上层金属层微带传输线102的边缘对齐，烟花状向四周发散端与上层金属层微带传输线102的边缘对齐之间的距离为0.3mm，为防止加工时出现虹吸效应，即将所述上层金属层微带传输线102和输出端口105的外导体直接短接。
本申请所采用的所述上介质层101的材质可以包括Rogers 5880、TLY-5，厚度可以为1毫米，介电常数可以为2.2，损耗角正切0.0009；
所述上介质板101的介电常数以及厚度均会对上层金属层微带传输线102产生影响，因此，可以根据所述上层介质板101的介电常数以及厚度确定所述上层金属层微带传输线102的尺寸。
在实施例中，下层金属层微带传输线202也由两段传输线组成，从图2看到是由“蛇形”和环状两段传输线组成；
具体的，在本实施例中，“蛇形”传输线一端通过金属化通孔204与正上方上层金属层微带传输线102相连，另一端与环状传输线相连；
具体的，环状传输线围绕输入端口，并且保留有一定安全距离0.3mm，防止环状传输线与连接GND的金属层206互相干扰，影响功分器性能。
在一些实施例中，第二金属化通孔207穿过下介质板201连接GND，另一端连接金属层206。
在一些实施例中，金属层206一面与第二金属化通孔207相连，一面与输入端口的外导体相连。
在一些实施例中，第四金属化通孔穿过下介质板201连接GND，另一端连接金属焊盘208。
在一些实施例中，金属焊盘208连接第四金属化通孔203和隔离电阻。
在一些实施例中，隔离电阻位于金属焊盘208和下层金属层微带传输线202之间。
在一些实施例中，第六金属化通孔209穿过下层介质板201连接GND，另一端连接第二金属层210。
在一些实施例中，第二金属层210连接第六金属化通孔209，另一端连接输出端口外导体。
在一些实施例中，将所述上介质板101和下介质板201压合后，并焊接输入输出接头，即可得到提出的平面型任意多路功分器/合成器。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (3)
1.一种平面型任意多路功分器与合成器，其特征在于，包括：
上介质板（101）、与上介质板（101）相贴设置的下介质板（201）及设置于下介质板（201）一端上的GND；
上介质板（101）上中间设置有与下介质板（201）连接的中心位置（104），中心位置（104）设置有输入端口（301），上介质板（101）的外周一圈均匀固接有输出端口（105），且上介质板（101）围绕中心位置（104）的一圈设置有多个上层金属层微带传输线（102），每个上层金属层微带传输线（102）上开设有第一金属化通孔（103）；
下介质板（201）的中心处设置有连接金属层（206），连接金属层（206）上均匀开设有多个第二金属化通孔（207），围绕连接金属层（206）周围一圈均匀设置有多个下层金属层微带传输线（202），下介质板（201）与下层金属层微带传输线（202）相对的一端面上设置有金属焊盘（208），且下介质板（201）的沿边缘一圈均匀设置有多个第二金属层（210）；
下层金属层微带传输线（202）的一端组成环状电路传输线，另一端以金属层（206）为中心呈蛇形向外发散，且下层金属层微带传输线（202）组成环状电路传输线与连接金属层（206）之间距离为0.3mm，下层金属层微带传输线（202）呈蛇形向外发散的一端上开设有第三金属化通孔（204），每两个下层金属层微带传输线（202）之间设置有第四金属化通孔（203），位于下介质板（201）中心处设置有第五金属化通孔（205）；
上层金属层微带传输线（102）一端相交于上介质板（101）的中心处，另一端等角度间隔烟花状向四周发散，上层金属层微带传输线（102）包括第一段传输线及与所述第一段传输线固接的第二段传输线，且第一段传输线的直径小于第二段传输线的直径。
2.如权利要求1所述的一种平面型任意多路功分器与合成器，其特征在于，下介质板（201）一端面上设置有隔离电阻，且隔离电阻一端与下层金属层微带传输线（202）相连，一端通过穿过下介质板（201）的第四金属化通孔（203）与功分器的GND相连。
3.如权利要求1所述的一种平面型任意多路功分器与合成器，其特征在于，上层金属层微带传输线（102）的烟花状向四周发散端与上层金属层微带传输线（102）的边缘对齐，烟花状向四周发散端与上层金属层微带传输线（102）的边缘对齐之间的距离为0.3mm。
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