CN115588833A - 内层带状功分器电路及功分器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及微波元器件设计技术领域，公开了一种内层带状功分器电路，包括多层电路板以及设置在所述多层电路板上的第一功分器，所述第一功分器包括：功分器主体，设置在所述多层电路板的内层，所述功分器主体包括一个输入端口、与所述输入端口相连的传输线、以及与所述传输线相连的两个输出端口；隔离电阻，设置在所述多层电路板的表层；以及过孔，所述过孔贯穿所述多层电路板的至少两层导电金属层并将所述传输线电连接至所述隔离电阻。本发明实施例还提供一种功分器系统。本发明实施例提供的内层带状功分器电路以及功分器系统，能够兼顾加工方便、隔离度高的功分器设计需求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及微波元器件设计技术领域，特别涉及一种内层带状功分器电路及具有该种内层带状功分器电路的功分器系统。
背景技术
功分器(也即功率分配器)是现代微波、雷达等通信系统中广泛使用的重要组件，起到对微波信号进行功率分配及合路的功能,其性能的优劣直接影响微波系统的整体性能。
现有技术中的功分器有很多种，而设计在多层电路板内层的带状功分器则主要有T型功分器和Wilkinson功分器两种形式。其中，T型功分器结构无隔离电阻，输出端口之间隔离度较差(6dB左右)，无法满足功分器设计的高隔离度需求；Wilkinson功分器结构有隔离电阻，端口间隔离度较高(20dB左右)，能够满足功分器设计的高隔离度需求，但却需要使用埋阻或者电路板挖槽的方式设置隔离电阻，加工难度大、成本高。
因此，现有技术中的内层带状功分器解决方案无法兼顾加工方便、隔离度高的设计需求，限制了同时需要多组功分网络的应用场景的设计灵活性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种内层带状功分器电路及功分器系统，其能够兼顾加工方便、隔离度高的功分器设计需求。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种内层带状功分器电路，包括多层电路板以及设置在所述多层电路板上的第一功分器，所述第一功分器包括：功分器主体，设置在所述多层电路板的内层，所述功分器主体包括一个输入端口、与所述输入端口相连的传输线、以及与所述传输线相连的两个输出端口；隔离电阻，设置在所述多层电路板的表层；以及过孔，所述过孔贯穿所述多层电路板的至少两层导电金属层并将所述传输线电连接至所述隔离电阻。
本发明实施例还提供了一种功分器系统，包括相互级联的多个功分器电路，所述多个功分器电路中的至少一者为上述内层带状功分器电路。
本发明实施例相对于现有技术而言，将用于提升输出端口隔离度的隔离电阻设置在多层电路板的表层、并利用过孔将位于多层电路板内层的功分器主体电连接至多层电路板表层的隔离电阻，从而可以在保证满足功分器设计需求的高隔离前提下、无需采用埋阻或者电路板挖槽的隔离电阻设置方式，兼顾了加工方便、隔离度高的功分器设计需求。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。
图1是本发明第一实施例提供的一种内层带状功分器电路的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的另一种内层带状功分器电路的结构示意图；
图3是本发明第二实施例提供的一种功分器系统的结构示意图；
图4是本发明第二实施例提供的另一种功分器系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的第一实施例涉及内层带状功分器电路，包括多层电路板以及设置在所述多层电路板上的第一功分器，所述第一功分器包括：功分器主体，设置在所述多层电路板的内层，所述功分器主体包括一个输入端口、与所述输入端口相连的传输线、以及与所述传输线相连的两个输出端口；隔离电阻，设置在所述多层电路板的表层；以及过孔，所述过孔贯穿所述多层电路板的至少两层导电金属层并将所述传输线电连接至所述隔离电阻。由于该种内层带状功分器电路将用于提升输出端口隔离度的隔离电阻设置在多层电路板的表层、并利用过孔将位于多层电路板内层的功分器主体电连接至多层电路板表层的隔离电阻，从而可以在保证满足功分器设计需求的高隔离前提下、无需采用埋阻或者电路板挖槽的隔离电阻设置方式，兼顾了加工方便、隔离度高的功分器设计需求。
下面对本实施例的电子印章应用方法的实现细节进行说明，以下内容仅为方便理解而提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
参见图1，本发明第一实施例提供的内层带状功分器电路100包括多层电路板10以及设置在多层电路板10上的第一功分器20。
多层电路板10是第一功分器20的载体，其主要包括介质层以及导电金属层，所述第一功分器20则为图案化蚀刻导电金属层而制成的、包含有带状金属线路的电路结构或电路器件。本实施例中，多层电路板10可以是混压印制板，也可以是高、低温共烧陶瓷等可以实现多层电路结构的电路板。
第一功分器20包括功分器主体21、隔离电阻22以及过孔23。
功分器主体21用以实现功率分配，隔离电阻22用以确保内层带状功分器电路100的隔离度，过孔23用以连接功分器主体21和隔离电阻22。具体的，功分器主体21设置在多层电路板10的内层，隔离电阻22设置在多层电路板10的表层。在本实施例中，隔离电阻22可以为薄膜电阻等。过孔23贯穿多层电路板10的至少两层导电金属层并将所述传输线211电连接至所述隔离电阻22。具体的，本实施例中，过孔23为设置在多层电路板10上的垂直(即沿多层电路板10的叠层方向设置的)金属过孔，该金属过孔从功分器主体21所处的(多层电路板10的)内层延伸至(多层电路板10的)表层，从而将功分器主体21与隔离电阻22电连接，进而提高两个输出端口212之间的隔离度。
功分器主体21包括一个输入端口210、与所述输入端口210相连的传输线211、以及与所述传输线211相连的两个输出端口212，微波信号通过输入端口210灌入，经传输线211传输到输出端口212，而后传输到后级微波射频链路和元器件中。
在本实施例的一个可实施方案中，功分器主体21具有中心线OO'且关于所述中心线OO'对称，隔离电阻22包括第一隔离电阻221和第二隔离电阻222。传输线211由多个分支线路组成，具体的，本实施例中的功分器主体21进一步包括第一分支传输线2111、第二分支传输线2112、第三分支传输线2113、第四分支传输线2114、以及第五分支传输线2115。
第一分支传输线2111位于功分器主体211的中心线OO'上，第一分支传输线2111的一端与输入端口210相连、另一端与第二分支传输线2112相连。
第二分支传输线2112具有相对设置的两端2112a、2112b，以及位于两端2112a、2112b之间并位于OO'上的中央位置，第一分支传输线2111的另一端连接至该中央位置。
第三分支传输线2113有两个，两个第三分支传输线2113关于所述中心线OO'对称，其中一个第三分支传输线2113将第二分支传输线2112的一端2112a连接至两个输出端口212中的一者、另一个第三分支传输线2113将第二分支传输线2112的另一端2112b连接至两个输出端口212中的另一者。
第四分支传输线2114有两个，两个第四分支传输线2114关于所述中心线OO'对称，其中一个第四分支传输线2114的一端连接至一个第三分支传输线2113与第二分支传输线2112的连接处、另一端由过孔23连接至第一隔离电阻221；另一个第四分支传输线2114的一端连接至另一个第三分支传输线2113与第二分支传输线2112的连接处、另一端经由过孔23连接至第二隔离电阻222。
第五分支传输线2115具有相对设置的两端2115a、2115b、以及位于两端2115a、2115b之间并位于中心线OO'上的中央位置，其中一端2115a与其中一个第四分支传输线2114远离“第二分支传输线2112及第三分支传输线2113”的末端相连，另外一段2115b与另一个第四分支传输线2114远离“第二分支传输线2112及第三分支传输线2113”的末端相连。
需要说明的是，上述第一分支传输线2111、第二分支传输线2112、第三分支传输线2113、第四分支传输线2114、以及第五分支传输线2115可以均为带状线路。各个分支传输线的阻抗可以依照不同的实际设计需求适当选择，具体的，在本实施例中，各个分支传输线的阻抗可以依照但不局限下述方式设置：第一分支传输线2111与两个第三分支传输线2113、两个第四分支传输线2114的阻抗相同。
此外，功分器主体21并不局限于上述“关于中心线对称”以及“包括上述第一、第二、第三、第四及第五分支传输线”，在本实施例的其他可实施方案中，功分器主体21还可以具有其他对称结构或者由不同数量及结构的分支传输线组成，具体可依据功分器的不同设计需求而定，在此不再赘述。
优选的，参见图2，本发明第一实施例提供另一种在图1所示内层带状功分器电路100的基础上改进的另一种内层带状功分器电路100'，其在图1所示第一功分器20的结构上额外增加了将功分器主体21连接至过孔23的阻抗匹配线24，阻抗匹配线24连接在传输线211与过孔23之间，可以改善过孔互连时驻波的恶化，优化驻波、实现更好的阻抗匹配。具体的，阻抗匹配线24的两端分别连接在“第五分支传输线2115与第四分支传输线2114”的连接处、并位于第四分支传输线2114与过孔23之间。
需要说明的是，本实施方式中，阻抗匹配线24与功分器主体21同层设置，如此以来，阻抗匹配线24与功分器主体21可以在多层电路板10的导电金属层(例如铜箔)上一并图案化成型，简化加工工艺。可以理解的是，在另一实施方案中，阻抗匹配线24还可以设置在与功分器主体21不同层的、多层电路板10其他内层中、并连接在传输线211与过孔23之间，由于阻抗匹配线24与功分器主体21不同层，在实际设计过程中，可以使阻抗匹配线24和功分器主体21二者在多层电路板10的厚度方向上的投影至少部分重叠，如此可以在优化驻波、实现更好的阻抗匹配的同时，在多层电路板10的厚度方向上重复利用空间。当然，在其他实施方案中，阻抗匹配线24还可以连接在过孔23与隔离电阻22之间、并与隔离电阻22同样位于多层电路板10的表层。需要说明的是，前述“阻抗匹配线24与隔离电阻22同样位于多层电路板10的表层”中的“表层”指的是设置在多层电路板10中、最邻近电路板表层的导电金属层，因此，换句话说，此处阻抗匹配线设置在所述多层电路板中、最邻近电路板表层的导电金属层上，在该种情形下，相应的，阻抗匹配线24连接在隔离电阻22与过孔23之间、以将功分器主体21的传输线211电连接至隔离电阻22。
如此以来，本发明实施例一提供的内层带状功分器电路100是传统Gysel功分器的一种改进结构，传统Gysel功分器为形成在电路板表面的电路结构，而本发明第一实施例提供的内层带状功分器电路100、100'则将用于提升输出端口212隔离度的隔离电阻22(221、222)设置在多层电路板10的表层、并利用过孔23将位于多层电路板10内层的功分器主体21电连接至多层电路板10表层的隔离电阻22，从而可以在保证满足功分器设计需求的高隔离前提下、无需采用埋阻或者电路板挖槽的隔离电阻设置方式，兼顾了加工方便、隔离度高的功分器设计需求。
需要额外指出的是，优选的，在本实施例中，多层电路板10内最邻近电路板表层的导电金属层(例如多层电路板10的顶层铜箔)包含有地层GND，隔离电阻22连接在过孔23和地层GND之间，如此以来，功率流失损耗在隔离电阻22上而产生的热量可以借助地层GND疏散，避免影响内层带状功分器电路100、100'的电学性能。
参见图3，本发明第二实施例提供一种内层带状功分器电路200，包括如第一实施例所述的第一功分器20、以及第二功分器30和第三功分器40。第二功分器30具有一个输入端口310、与输入端口310相连的传输线311、以及与传输线311相连的两个输出端口312。第三功分器40具有一个输入端口410、与输入端口410相连的传输线411、以及与传输线411相连的两个输出端口412。输入端口310与第一功分器20的两个输出端口212中的一者相连、输入端口410与第一功分器20的两个输出端口212中的另一者相连。
具体的，在本实施例中，第二功分器30和第三功分器40可以均与第一实施例提供的、具有阻抗匹配线24的第一功分器20结构相同。
需要说明的是，第二功分器30和第三功分器40也可以与第一实施例提供的、没有阻抗匹配线24的第一功分器20结构相同，并且，第二功分器30和第三功分器40还可以不同于第一实施例提供的第一功分器20。
例如图4所示，本发明第二实施例提供的另一种内层带状功分器电路300就在具有阻抗匹配线24的第一功分器20的两个输出端口212分别级联了两个威尔金森功分器30'、40'。两个威尔金森功分器30'、40'均设置在多层电路板10表层，而位于多层电路板10内层的第一功分器20的两个输出端口212分别经由设置在多层电路板10上的两个过孔23'连接至两个威尔金森功分器30'、40'。
可以理解的是，前述的第二功分器30和第三功分器40也可以是级联在第一功分器20的两个输出端口212、且互不相同的其他类型功分器，此外，在第二功分器30和第三功分器40的输出端口上还可以额外级联多个功分器，形成一分八、一分十六等级联结构，具体可依功分器的实际设计需求而定，在此不再一一举例赘述。
本发明第三实施例还提供一种具有多个功分器电路的功分器系统，该功分器系统的多个多个功分器电路相互级联，且多个功分器电路中的至少一者为前述第一实施例或第二实施例中提供的任一种内层带状功分器电路。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (11)
1.一种内层带状功分器电路，其特征在于，包括多层电路板以及设置在所述多层电路板上的第一功分器，所述第一功分器包括：
功分器主体，设置在所述多层电路板的内层，所述功分器主体包括一个输入端口、与所述输入端口相连的传输线、以及与所述传输线相连的两个输出端口；
隔离电阻，设置在所述多层电路板的表层；以及
过孔，所述过孔贯穿所述多层电路板的至少两层导电金属层并将所述传输线电连接至所述隔离电阻。
2.根据权利要求1所述的内层带状功分器电路，其特征在于，还包括设置在所述多层电路板内层的阻抗匹配线，所述阻抗匹配线连接在所述传输线与所述过孔之间。
3.根据权利要求2所述的内层带状功分器电路，其特征在于，所述阻抗匹配线与所述功分器主体同层设置。
4.根据权利要求2所述的内层带状功分器电路，其特征在于，所述阻抗匹配线设置在所述多层电路板的其他内层中、且与所述功分器主体不同层。
5.根据权利要求1所述的内层带状功分器电路，其特征在于，还包括阻抗匹配线，所述阻抗匹配线设置在所述多层电路板中、最邻近电路板表层的导电金属层，所述阻抗匹配线连接在所述隔离电阻与所述过孔之间。
6.根据权利要求1所述的内层带状功分器电路，其特征在于，所述功分器主体具有中心线且关于所述中心线对称，所述隔离电阻包括第一隔离电阻和第二隔离电阻，所述传输线包括：
一个第一分支传输线，位于该功分器主体的中心线上，所述第一分支传输线的一端与所述输入端口相连；
一个第二分支传输线，所述第二分支传输线具有相对设置的两端、以及位于所述两端之间并位于所述中心线上的中央位置，所述第一分支传输线的另一端连接至所述中央位置；
两个第三分支传输线，关于所述中心线对称，其中一个所述第三分支传输线将所述第二分支传输线的一端连接至两个所述输出端口中的一者、另一个所述第三分支传输线将所述第二分支传输线的另一端连接至两个所述输出端口中的另一者；
两个第四分支传输线，关于所述中心线对称，其中一个所述第四分支传输线的一端连接至一个所述第三分支传输线与所述第二分支传输线的连接处、另一端连接至所述第一隔离电阻，另一个所述第四分支传输线的一端连接至另一个所述第三分支传输线与所述第二分支传输线的连接处、另一端连接至所述第二隔离电阻；以及
一个第五分支传输线，所述第五分支传输线具有相对设置的两端、以及位于所述两端之间并位于所述中心线上的中央位置，所述五分支传输线的一端连接至其中一个第四分支传输线远离第二分支传输线2112及第三分支传输线2113的末端、另一端连接至另一个第四分支传输线远离第二分支传输线2112及第三分支传输线2113的末端。
7.根据权利要求6所述的内层带状功分器电路，其特征在于，所述第一分支传输线、所述第二分支传输线、所述第三分支传输线以及所述第四分支传输线均为带状线路。
8.根据权利要求1-7任一项所述的内层带状功分器电路，其特征在于，还包括第二功分器和第三功分器，
所述第二功分器和所述第三功分器各具有：一个输入端口、与所述输入端口相连的传输线、以及与所述传输线相连的两个输出端口；
所述第二功分器的输入端口与所述第一功分器的两个输出端口中的一者相连；
所述第三功分器的输入端口与所述第一功分器的两个输出端口中的另一者相连。
9.根据权利要求8所述的内层带状功分器电路，其特征在于，所述第二功分器和所述第三功分器均与所述第一功分器结构相同。
10.根据权利要求8所述的内层带状功分器电路，其特征在于，所述第二功分器和所述第三功分器均为设置在所述多层电路板表层的威尔金森功分器，所述第一功分器的两个输出端口分别经由设置在所述多层电路板上的过孔电连接至所述第二功分器和所述第三功分器。
11.一种功分器系统，其特征在于，包括相互级联的多个功分器电路，所述多个功分器电路中的至少一者为权利要求1-10任一项所述的内层带状功分器电路。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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