CN115084820B - 一种超宽带功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超宽带功分器，该功分器包括输入端口、两个匹配电阻、两个对称结构的传输线、第一级隔离电阻、第二级隔离电阻、第三级隔离电阻和第四级隔离电阻，所述输入端口的两侧各自分别通过一个匹配电阻连接一个传输线，第一级隔离电阻、第二级隔离电阻、第三级隔离电阻和第四级隔离电阻依次连接在两个传输线之间。本发明采用薄膜电路，具有高集成度、小体积、高线条精度、提供优异的元器件性能、优异的温度稳定特性以及频率特性使用频率高至毫米波等优点。
Description
技术领域
本发明涉及功分器领域，尤其是涉及一种超宽带功分器。
背景技术
随着科技的发展，无线通信和雷达系统得到了更广泛的应用，对射频电路的要求也越来越高。特别是现在超宽带通信系统的发展对超宽带射频器件的要求越来越高，功分器是将信号的功率分成两路或者多路的器件，根据输出端口的功率大小可分成等分或者不等分功率分配器，并且可分成两路或者多路。
现在行业内使用的功分器大多都是威尔金森功分器，具有结构简单，隔离度高的特点。但是单结变换的威尔金森功分器带宽较窄，无法满足现在日益发展的超宽带系统要求。多级威尔金森功分器可实现宽带功分器，但是由于引入太多四分之一波长传输线，体积大大增加，不利于产品小型化。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种超宽带功分器，解决了现有技术中功分器带宽有限的问题，此功分器工作频带为10MHz～50GHz，可有效解决超宽带雷达系统，仪器仪表等领域中功分器带宽问题。
本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：
一种超宽带功分器，该功分器包括输入端口、两个匹配电阻、两个对称结构的传输线、第一级隔离电阻、第二级隔离电阻、第三级隔离电阻和第四级隔离电阻，所述输入端口的两侧各自分别通过一个匹配电阻连接一个传输线，第一级隔离电阻、第二级隔离电阻、第三级隔离电阻和第四级隔离电阻依次连接在两个传输线之间。
作为进一步的技术方案，该功分器的电路为薄膜电路形式：基板材料为石英，薄膜电阻为标准方阻为50Ω的氮化钽，微带线为金，金层厚度为5um。
作为进一步的技术方案，所述的输入端口金层尺寸为0.11mm×0.6mm。
作为进一步的技术方案，所述的匹配电阻为标准方阻，尺寸为0.05mm×0.05mm，匹配电阻距离功分器上边为0.2mm。
作为进一步的技术方案，两个对称结构的传输线通过线宽将其分为两段，第一段线宽为0.17mm，长度为0.81mm，第二段线宽为0.24mm，长度为4.73mm。
作为进一步的技术方案，所述的第一级隔离电阻尺寸为上底0.23mm×下底0.24mm×高0.06mm，第一级隔离电阻和匹配电阻距离为0.92mm；
作为进一步的技术方案，所述的第二级隔离电阻尺寸为上底0.29mm×下底0.30mm×高0.06mm，第二级隔离电阻和第一级隔离电阻距离为0.56mm。
作为进一步的技术方案，所述的第三级隔离电阻尺寸为上底0.35mm×下底0.36mm×高0.06mm，第二级隔离电阻和第三级隔离电阻的距离为0.68mm。
作为进一步的技术方案，所述的第四级隔离电阻尺寸为上底0.41mm×下底0.42mm×高0.06mm，第三级隔离电阻和第四级隔离电阻距离为0.67mm。
与现有技术相比，本发明采用薄膜电路，具有高集成度、小体积、高线条精度、提供优异的元器件性能、优异的温度稳定特性以及频率特性使用频率高至毫米波等优点。
附图说明
图1为本发明功分器形式图；
图2为本发明尺寸图；
图3为本发明仿真模型图；
图4为本发明损耗、隔离度仿真结果图；
图5为本发明驻波仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本实施例提供一种超宽带功分器，用于解决超宽带系统中功率分配问题，本发明通过以下技术方案予以实现：如图1所示，该功分器包括输入端口1，两个匹配电阻4、5，两个对称结构的传输线6、7，第一级隔离电阻8，第二级隔离电9，第三级隔离电阻10和第四级隔离电阻11。输入端口1的两侧各自分别通过一个匹配电阻连接一个传输线.第一级隔离电阻8、第二级隔离电阻9、第三级隔离电阻10和第四级隔离电阻11依次连接在两个传输线之间。从输入端口1进入的射频信号通过匹配电阻4、5将信号匹配至传输线6、7上，再通过四级隔离电阻8、9、10、11实现功分器端口的最佳匹配以及各个端口的输出隔离，最终将信号均分至端口2和端口3。该超宽带功分器在实现性能的同时，有效的减小了功分器尺寸。
现结合实例、附图对本发明做进一步描述：
超宽带功分器如图1所示，电路采用薄膜电路形式，基板材料为石英(SiO2，Er＝3.8)，薄膜电阻为氮化钽(TaN)，微带线为金(Au)。
超宽带功分器正面结构尺寸如图2所示，基板材料尺寸为3mm×5.3mm×0.127mm；金层厚度为5um，输入端口1传输线金层尺寸为0.11mm×0.6mm，传输线6和传输线7为对称结构，具体尺寸参照图2所示，通过线宽可将其分为两段，第一段线宽为0.17mm，长度为0.81mm，第二段线宽为0.24mm，长度为4.73mm；基板背面全镀金，金层厚度5um，用于基片烧结或粘接；薄膜电阻为标准方阻为50Ω的氮化钽，匹配电阻4和匹配电阻5为标准方阻，尺寸0.05mm×0.05mm，匹配电阻距离功分器上边为0.2mm；隔离电阻均为梯形结构，第一级隔离电阻8尺寸为上底0.23mm×下底0.24mm×高0.06mm，第二级隔离电阻8尺寸为上底0.29mm×下底0.30mm×高0.06mm，第三级隔离电阻8尺寸为上底0.35mm×下底0.36mm×高0.06mm，第四级隔离电阻8尺寸为上底0.41mm×下底0.42mm×高0.06mm，第一级隔离电阻和匹配电阻距离为0.92mm，第二级隔离电阻和第一级隔离电阻距离为0.56mm，第二级隔离电阻和第三级隔离电阻的距离为0.68mm，第三级隔离电阻和第四级隔离电阻距离为0.67mm。
本发明通过在HFSS软件里进行建模仿真进行验证，首先在HFSS里建好仿真工程，设置单位为mm后进行画图操作，为提高画图效率可直接导入一个已经画好的CAD图，再设置好各个器件的材料后模型就算建立完成，仿真模型如图3所示；再将端口设置为50欧姆阻抗后就可进行仿真设置，将仿真频率设置为我们需要的频率后开始仿真。本发明经过仿真实验证明可行。仿真结果在10MHz～50GHz时，损耗＜2dB，隔离度在10dB左右，仿真结果如图4所示。驻波＜1.5dB，仿真结果如图5所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种超宽带功分器，其特征在于，该功分器包括输入端口、两个匹配电阻、两个对称结构的传输线、第一级隔离电阻、第二级隔离电阻、第三级隔离电阻和第四级隔离电阻，所述输入端口的两侧各自分别通过一个匹配电阻连接一个传输线，第一级隔离电阻、第二级隔离电阻、第三级隔离电阻和第四级隔离电阻依次连接在两个传输线之间；两个对称结构的传输线通过线宽将其分为两段，第一段线宽为0.17mm，长度为0.81mm，第二段分成四段，四段中的第一段为过渡段，其余三段每段的线宽为0.24mm；所述的第一级隔离电阻尺寸为上底0.23mm×下底0.24mm×高0.06mm，第一级隔离电阻的下底和匹配电阻的下底距离为0.92mm；所述的第二级隔离电阻尺寸为上底0.29mm×下底0.30mm×高0.06mm，第二级隔离电阻的下底和第一级隔离电阻的下底距离为0.56mm；所述的第三级隔离电阻尺寸为上底0.35mm×下底0.36mm×高0.06mm，第二级隔离电阻的下底和第三级隔离电阻的下底距离为0.68mm；所述的第四级隔离电阻尺寸为上底0.41mm×下底0.42mm×高0.06mm，第三级隔离电阻的下底和第四级隔离电阻的下底距离为0.67mm。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带功分器，其特征在于，该功分器的电路为薄膜电路形式：基板材料为石英，薄膜电阻为标准方阻为50Ω的氮化钽，微带线为金，金层厚度为5um。
3.根据权利要求2所述的一种超宽带功分器，其特征在于，所述的输入端口金层尺寸为0.11mm×0.6mm。
4.根据权利要求1所述的一种超宽带功分器，其特征在于，所述的匹配电阻为标准方阻，尺寸为0.05mm×0.05mm。
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