CN115313009A - 一种低轨卫星通信的多通道功分器及设备及功分器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低轨卫星通信的多通道功分器及设备及功分器系统，基板一侧布设有第一端口，上述基板另一侧依次布设有第二端口、第三端口和第四端口，若设置上述第一端口为输入端口则默认第二端口、第三端口和第四端口均为输出端口，若上述第一端口为输出端口则默认第二端口、第三端口和第四端口均为输入端口。利用第一阻抗变换线、第二阻抗变换线、第三阻抗变换线、第一电阻、第二电阻和第三电阻与第一端口、第二端口、第三端口和第四端口结合，实现一级分路保证一路输入三路输出的功分或三路输入一路输出的同时，以实现降低传统多通道功分器的电路面积和插损，还能够保证多通道功分器使用的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信电路领域，具体涉及一种低轨卫星通信的多通道功分器及设备及功分器系统。
背景技术
功分器是一种微波无源器件，在通信电路中应用广泛，其主要作用是将一路信号能量按照一定比例分成两路或多路输出，反过来也可将多路信号能量合并成一路输出。
在低轨卫星通信中，器件的可靠性尤其重要，因此在器件设计中可靠性的考虑必不可少。但是对于目前的功分器设计中，对于其可靠性考虑较少。
传统的功分器设计中，主要是使用LC分立器件或是微带线，但是LC分立器件设计的功分器结构复杂，成本高，可靠性低，不满足低轨卫星通信的要求；而在微带功分器中，最常见的是微带型威尔金森功分器，其通常为一分二，更多输出路数的功分器则是将一分二功分器进行级数的叠加来实现，因此以往的一些功分器输出路数主要是偶数。而随着技术的发展，在一些应用中需要用到奇数型的输出或输入，以常用的一分三功分器为例，传统设计的一分三微带型功分器通常采用两级一分二功分器，输出时，将多出的路数进行电阻匹配，或直接从第一级的一路直接输出，也有设计将输出的两路重新合成一路形成奇数通道的输出，这些方式都会造成电路面积增大，同时由于有两级功分，因此插损较大，且造成输出幅度和相位的不平衡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统一分三功分器插损大及电路面积大等问题，目的在于提供一种用于低轨卫星通信的多通道功分器及多通道功分器设备，电路利用一级分路实现多通道功分器平面面积小的目的，同时由于电路只有一级分路解决传统一分三功分器插损大的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种低轨卫星通信的多通道功分器，包括基板、第一阻抗变换线、第二阻抗变换线、第三阻抗变换线、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
上述基板一侧布设有第一端口，上述基板另一侧依次布设有第二端口、第三端口和第四端口；
上述第一端口通过第一阻抗变换线与第二端口连接；
上述第一端口通过第二阻抗变换线与第三端口连接；
上述第一端口通过第三阻抗变换线与第四端口连接；
上述第一电阻并联于第二端口和第三端口之间，上述第二电阻并联于第三端口与第四端口之间，上述第三电阻并联于第二端口和第四端口之间。
该方案中，上述基板一侧布设有第一端口，上述基板另一侧依次布设有第二端口、第三端口和第四端口，若设置上述第一端口为输入端口则默认第二端口、第三端口和第四端口均为输出端口，若上述第一端口为输出端口则默认第二端口、第三端口和第四端口均为输入端口。
上述第一端口通过第一阻抗变换线与第二端口连接、通过第二阻抗变换线与第三端口连接、第一端口通过第三阻抗变换线与第四端口连接，上述第一阻抗变换、第二阻抗变换和第三阻抗变换用于解决输入输出阻抗匹配的问题，以保证多通道功分器使用的可靠性和输出射频信号的准确性。
上述第一电阻并联于第二端口和第三端口之间，第二电阻并联于第三端口与第四端口之间，第三电阻并联于第二端口和第四端口之间，上述第一电阻、第二电阻和第三电阻均为隔离电阻，实现两两端口之间添加一个隔离电阻，以增加两两端口之间的隔离度，且减小从第一端口、第二端口、第三端口和第四端口输入输出的驻波。
利用第一阻抗变换线、第二阻抗变换线、第三阻抗变换线、第一电阻、第二电阻和第三电阻与第一端口、第二端口、第三端口和第四端口结合，实现一级分路保证一路输入三路输出的功分或三路输入一路输出的同时，以实现降低传统多通道功分器的电路面积和插损，还能够保证多通道功分器使用的可靠性。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的多通道功分器，上述第一电阻、第二电阻和第三电阻均为贴片电阻。
该方案中，上述贴片电阻不仅易于加工且成本低廉。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的多通道功分器，上述第一阻抗变换线、第二阻抗变换线和第三阻抗变换线均为四分之一波长阻抗变换线。
该方案中，上述四分之一波长阻抗变换线可看作是一段有限长的传输线，用于变换输入端和输出端之间的负载阻抗、电压和电流，上述四分之一波长阻抗变换线不仅能够将输入信号从输入端口传输至输出端口，且上述第一阻抗变换线、第二阻抗变换线和第三阻抗变换线均为四分之一波长阻抗变换线还有助于实现输出相同幅值与相位的信号。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的多通道功分器，上述第一阻抗变换线、第二阻抗变换线和第三阻抗变换线长度均相等。
该方案中，上述第一阻抗变换线、第二阻抗变换线和第三阻抗变换线长度均相等，以实现多通道功分器更好的输出相同幅值与相位的信号。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的多通道功分器，上述第一电阻和第二电阻尺寸一致，上述第三电阻尺寸与第一电阻尺寸不一致。
该方案中，上述第一电阻为第二端口与第三端口之间的隔离电阻，上述第二电阻为第三端口与第四端口之间的隔离电阻，上述第三电阻为第二端口与第四端口之间的隔离电阻，通过不同尺寸的电阻实现端口之间的隔离，同时实现减小多通道功分器面积的目的。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的多通道功分器，上述基板上设置有接地孔。
该方案中，通过在上述基板上设置接地孔，以实现在使用多通道功分器时保证良好的接地性，从而间接保证多通道功分器的可靠性。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的设备，包括：
多通道功分器，上述多通道功分器采用一种低轨卫星通信的多通道功分器；
腔体，该腔体上形成有基板槽和减重槽，上述基板通过铅锡合金烧结工艺焊接于基板槽上；上述腔体侧边设置有贯穿腔体的绝缘件，上述绝缘件与基板侧面连接；
射频连接器，该射频连接器通过上述绝缘件与基板连接；
盖板，该盖板与腔体适配，上述盖板用于与腔体配合形成封闭的空间；
固定件，该固定件用于固定盖板与腔体。
该方案中，上述腔体及盖板用于保护多通道功分器，保证多通道功分器免受外界影响，实现基板的良好接地，上述盖板与腔体适配，上述盖板用于与腔体配合形成封闭的空间，实现电磁屏蔽，以增加使用多通道功分器时的可靠性；上述固定件用于将盖板固定于腔体顶部，上述腔体上形成有基板槽和减重槽，上述减重槽用于减轻腔体重量，上述基板槽与基板相适配，上述基板通过铅锡合金烧结工艺焊接于基板槽上，通过铅锡合金烧结工艺保证上述多通道功分器良好的接地性，且提高多通道功分器的可靠性；上述射频连接器通过绝缘件与基板连接，上述射频连接器与外部器件连接，用于传输射频信号。
综上所述，上述低轨卫星通信的设备配备小面积、低损耗且高可靠性的多通道功分器，以实现通过射频连接器与外部器件连接时，实现利用更小面积、更低损耗且更高的可靠性向外部器件接收或传输射频信号。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的设备，上述绝缘件为玻璃绝缘子。
该方案中，上述玻璃绝缘子表面机械强度高，使得玻璃绝缘子表面不易发生裂缝，上述射频连接器通过上述绝缘件与基板连接，不仅实现一定的绝缘作用，且增加上述射频连接器与基板的连接强度。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的设备，上述固定件包括螺钉；
上述盖板上形成有与螺钉相适配的通孔，上述螺钉用于穿过通孔固定盖板于腔体上。
在一些可实施的方案中，一种低轨卫星通信的功分器系统，包括：
多通道功分器，上述多通道功分器采用一种低轨卫星通信的多通道功分器；
一分二功分器，上述一分二功分器输出端口与多通道功分器连接，形成一分六功分器。
该方案中，上述一分二功分器的两个输出端口分别与多通道功分器的输入端口连接，上述一分二功分器与两个上述多通道功分器连接，形成一分六功分器，实现六路功分。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
上述基板一侧布设有第一端口，上述基板另一侧依次布设有第二端口、第三端口和第四端口，若设置上述第一端口为输入端口则默认第二端口、第三端口和第四端口均为输出端口，若上述第一端口为输出端口则默认第二端口、第三端口和第四端口均为输入端口。
利用上述第一阻抗变换线、第二阻抗变换线和第三阻抗变换线以保证多通道功分器使用的可靠性和输出信号的准确性。利用上述第一电阻、第二电阻和第三电阻以增加两两端口之间的隔离度，且减小输入输出的驻波。
且利用第一阻抗变换线、第二阻抗变换线、第三阻抗变换线、第一电阻、第二电阻和第三电阻与第一端口、第二端口、第三端口和第四端口结合，实现一级分路保证一路输入三路输出的功分或三路输入一路输出的同时，以实现降低传统多通道功分器的电路面积和插损，还能够保证多通道功分器使用的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：
图1为实施例1提供一种低轨卫星通信的多通道功分器的原理图；
图2为实施例1提供一种低轨卫星通信的多通道功分器的平面图；
图3为实施例2提供一种低轨卫星通信的设备未安装多通道功分器的平面图；
图4为实施例2提供一种低轨卫星通信的设备安装多通道功分器的平面图；
图5为实施例2提供螺钉穿过通孔固定盖板于腔体上的平面图；
图6为实施例3提供一种低轨卫星通信的设备安装多通道功分器的平面图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-基板，101-接地孔，2-第一阻抗变换线，3-第二阻抗变换线，4-第三阻抗变换线，5-第一电阻，6-第二电阻，7-第三电阻，8-第一端口，9-第二端口，10-第三端口，11-第四端口，13-一分二功分器，14-多通道功分器，15-腔体，151-基板槽，152-减重槽，153-绝缘件，17-射频连接器，18-固定件，182-螺钉。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-图2所示，实施例1提供一种低轨卫星通信的多通道功分器，包括基板1、第一阻抗变换线2、第二阻抗变换线3、第三阻抗变换线4、第一电阻5、第二电阻6和第三电阻7；
上述基板1一侧布设有第一端口8，上述基板1另一侧依次布设有第二端口9、第三端口10和第四端口11；
上述第一端口8通过第一阻抗变换线2与第二端口9连接；
上述第一端口8通过第二阻抗变换线3与第三端口10连接；
上述第一端口8通过第三阻抗变换线4与第四端口11连接；
上述第一电阻5并联于第二端口9和第三端口10之间，上述第二电阻6并联于第三端口10与第四端口11之间，上述第三电阻7并联于第二端口9和第四端口11之间。
具体的实施例，上述基板1一侧布设有第一端口8，上述基板1另一侧依次布设有第二端口9、第三端口10和第四端口11，若设置上述第一端口8为输入端口则默认第二端口9、第三端口10和第四端口11均为输出端口，若上述第一端口8为输出端口则默认第二端口9、第三端口10和第四端口11均为输入端口。
上述第一端口8通过第一阻抗变换线2与第二端口9连接、通过第二阻抗变换线3与第三端口10连接、第一端口8通过第三阻抗变换线4与第四端口11连接，上述第一阻抗变换线2、第二阻抗变换线3和第三阻抗变换线4用于解决输入输出阻抗匹配的问题，以保证多通道功分器14使用的可靠性和输出信号的准确性。
上述第一电阻5并联于第二端口9和第三端口10之间，第二电阻6并联于第四端口11与第二端口9之间，第三电阻7并联于第二端口9和第四端口11之间，上述第一电阻5、第二电阻6和第三电阻7均为隔离电阻，实现两两端口之间添加一个隔离电阻，以增加两两端口之间的隔离度，且减小从第一端口8、第二端口9、第三端口10和第四端口11输入输出的驻波。
上述第一电阻5、第二电阻6和第三电阻7均为贴片电阻。
具体的实施例，上述贴片电阻不仅易于加工且成本低廉。
上述第一阻抗变换线2、第二阻抗变换线3和第三阻抗变换线4均为四分之一波长阻抗变换线。
具体的实施例，上述四分之一波长阻抗变换线可看作是一段有限长的传输线，用于变换输入端和输出端之间的负载阻抗、电压和电流，上述四分之一波长阻抗变换线不仅能够将输入信号从输入端口传输至输出端口，且上述第一阻抗变换线2、第二阻抗变换线3和第三阻抗变换线4均为四分之一波长阻抗变换线还有助于实现输出相同幅值与相位的信号。
上述第一阻抗变换线2、第二阻抗变换线3和第三阻抗变换线4长度均相等。
具体的实施例，上述第一阻抗变换线2、第二阻抗变换线3和第三阻抗变换线4长度均相等，以实现多通道功分器14更好的输出相同幅值与相位的信号。
上述第一电阻5和第二电阻6尺寸一致，上述第三电阻7尺寸与第一电阻5尺寸不一致。
具体的实施例，上述第一电阻5为第二端口9与第三端口10之间的隔离电阻，上述第二电阻6为第三端口10与第四端口11之间的隔离电阻，上述第三电阻7为第二端口9与第四端口11之间的隔离电阻；上述第一电阻5和第二电阻6尺寸优选为0402，上述第三电阻7尺寸优选为1206，通过不同尺寸的电阻实现端口之间的隔离，同时实现减小多通道功分器14面积的目的。
上述基板1上设置有接地孔101。
具体的实施例，通过在上述基板1上设置接地孔101，以实现在使用多通道功分器14时保证良好的接地性，从而间接保证多通道功分器14的可靠性。
实施例2
如图3-图5所示，实施例2在实施例1的基础上提供一种低轨卫星通信的设备，包括：
多通道功分器14，上述多通道功分器14采用一种低轨卫星通信的多通道功分器14；
腔体15，该腔体15上形成有基板槽151和减重槽152，上述基板1通过铅锡合金烧结工艺焊接于基板槽151上；上述腔体15侧边设置有贯穿腔体15的绝缘件153，上述绝缘件153与基板1侧面连接；
射频连接器17，该射频连接器17通过上述绝缘件153与基板1连接；
盖板，该盖板与腔体适配，上述盖板用于与腔体配合形成封闭的空间；
固定件18，该固定件18用于固定盖板于腔体15上。
具体的实施例，上述腔体15与盖板用于保护多通道功分器14，保证多通道功分器14免受外界影响，实现基板1的良好接地，实现电磁屏蔽，以增加使用多通道功分器14时的可靠性，上述腔体15上形成有基板槽151和减重槽152，上述减重槽152用于减轻腔体15重量，上述基板槽151与基板1相适配，上述基板1通过铅锡合金烧结工艺焊接于基板槽151上，通过铅锡合金烧结工艺保证上述多通道功分器14良好的接地性，且提高多通道功分器14的可靠性；上述射频连接器17通过绝缘件153与基板1连接，上述绝缘件153为玻璃绝缘子，上述绝缘件153一端的针焊接在上述基板上1，上述绝缘件153另一端与射频连接器17连接；上述射频连接器17与外部器件连接，用于传输射频信号；上述固定件18用于固定盖板与腔体15。
上述绝缘件153为玻璃绝缘子。
具体的实施例，上述玻璃绝缘子表面机械强度高，使得玻璃绝缘子表面不易发生裂缝，上述射频连接器17通过上述绝缘件153与基板1连接，不仅实现一定的绝缘作用，且增加上述射频连接器17与基板1的连接强度。
上述固定件18包括螺钉182；
上述盖板上形成有与螺钉182相适配的通孔，上述螺钉182用于穿过通孔固定盖板于腔体15上。
具体的实施例，上述盖板设置有与螺钉182相适配的通孔，上述通孔内圈设置有与螺钉182的外螺纹相适配的内螺纹，上述螺钉182通过外螺纹与内螺纹之间的相互旋合穿过盖板上的通孔，将盖板181稳固的固定于腔体15上。
实施例3
如图6所示，实施例3在实施例2的基础上提供一种低轨卫星通信的功分器系统，包括：
多通道功分器14，上述多通道功分器14采用如一种低轨卫星通信的多通道功分器14；
一分二功分器13，上述一分二功分器13输出端口与多通道功分器14连接，形成一分六功分器。
具体的实施例，上述一分二功分器的两个输出端口分别与多通道功分器的输入端口连接，上述一分二功分器与两个上述多通道功分器连接，形成一分六功分器，实现六路功分。
以上上述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上上述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低轨卫星通信的多通道功分器，其特征在于，包括基板（1）、第一阻抗变换线（2）、第二阻抗变换线（3）、第三阻抗变换线（4）、第一电阻（5）、第二电阻（6）和第三电阻（7）；
所述基板（1）一侧布设有第一端口（8），所述基板（1）另一侧依次布设有第二端口（9）、第三端口（10）和第四端口（11）；
所述第一端口（8）通过第一阻抗变换线（2）与第二端口（9）连接；
所述第一端口（8）通过第二阻抗变换线（3）与第三端口（10）连接；
所述第一端口（8）通过第三阻抗变换线（4）与第四端口（11）连接；
所述第一电阻（5）并联于第二端口（9）和第三端口（10）之间，所述第二电阻（6）并联于第三端口（10）与第四端口（11）之间，所述第三电阻（7）并联于第二端口（9）和第四端口（11）之间。
2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星通信的多通道功分器，其特征在于，所述第一电阻（5）、第二电阻（6）和第三电阻（7）均为贴片电阻。
3.根据权利要求1所述的一种低轨卫星通信的多通道功分器，其特征在于，所述第一阻抗变换线（2）、第二阻抗变换线（3）和第三阻抗变换线（4）均为四分之一波长阻抗变换线。
4.根据权利要求1所述的一种低轨卫星通信的多通道功分器，其特征在于，所述第一阻抗变换线（2）、第二阻抗变换线（3）和第三阻抗变换线（4）长度均相等。
5.根据权利要求1所述的一种低轨卫星通信的多通道功分器，其特征在于，所述第一电阻（5）和第二电阻（6）尺寸一致，所述第三电阻（7）尺寸与第一电阻（5）尺寸不一致。
6.根据权利要求1所述的一种低轨卫星通信的多通道功分器，其特征在于，所述基板（1）上设置有接地孔（101）。
7.一种低轨卫星通信的设备，其特征在于，包括：
多通道功分器（14），所述多通道功分器（14）采用如权利要求1-6中任一所述的一种低轨卫星通信的多通道功分器（14）；
腔体（15），该腔体（15）上形成有基板槽（151）和减重槽（152），所述基板（1）通过铅锡合金烧结工艺焊接于基板槽（151）上；所述腔体（15）侧边设置有贯穿腔体（15）的绝缘件（153），所述绝缘件（153）与基板（1）侧面连接；
射频连接器（17），该射频连接器（17）通过所述绝缘件（153）与基板（1）连接；
盖板，该盖板与腔体（15）适配，所述盖板用于与腔体（15）配合形成封闭的空间；
固定件（18），该固定件（18）用于固定盖板于腔体（15）上。
8.根据权利要求7所述的一种低轨卫星通信的设备，其特征在于，所述绝缘件（153）为玻璃绝缘子。
9.根据权利要求8所述的一种低轨卫星通信的设备，其特征在于，所述固定件（18）包括螺钉（182）；
所述盖板上形成有与螺钉（182）相适配的通孔，所述螺钉（182）用于穿过通孔固定盖板于腔体（15）上。
10.一种低轨卫星通信的功分器系统，其特征在于，包括：
多通道功分器（14），所述多通道功分器（14）采用如权利要求1-6中任一所述的一种低轨卫星通信的多通道功分器（14）；
一分二功分器（13），所述一分二功分器（13）输出端口与多通道功分器（14）连接，形成一分六功分器。
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