CN117335766A - 一种超宽带射频均衡器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超宽带射频均衡器结构,主要解决现有均衡器结构链路复杂,成本高的问题。该均衡器结构包括基板,设置于基板上用于实现高频谐振的耦合电路,与耦合电路相连用于实现高频响应的两路响应电路,以及与耦合电路相连用于实现均衡作用的输入均衡电路和输出均衡电路。通过上述设计,解决了超宽带微波射频难题,频率覆盖DC~27GHz,解决了低频下不去,高频上不去的技术瓶颈。本发明可实现均衡量的改变,均衡量范围覆盖1~10dB以上。可实现均衡频率的改变,改变范围覆盖DC~40GHz。本发明尺寸小巧,成本低廉,加工精度要求低,生产周期短,可广泛大量使用,实用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及微波通讯设备技术领域,具体地说,是涉及一种超宽带射频均衡器结构。
背景技术
随着微波通讯的发展,微波接收机、微波发射机对收发频段越来越宽。特别的,就宽带侦测机的侦测频率从以往的几百MHz增长到如今的几十GHz,频率宽度非常巨大。目前,已知的我国某型号侦测机频率范围就为1GHz~26.5GHz,该频率覆盖了L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段。虽然侦测频率扩宽了,但超宽带频率也会带来一些严峻的问题。
首先,当频段覆盖1GHz~26.5GHz时,微波器件线性增益或损耗往往呈负斜率。微波低噪声放大器、驱动放大器等一般采用GaAs工艺制成,在实现低噪声或高P-1dB时,无法有效的采取适合均衡办法来实现超宽带的均衡效果,使得微波放大器随着频率的升高,增益逐步较低;限幅器、混频器、功分器、耦合器、数控衰减器等器件也由于频率特性的原因,使得损耗在低频时较低,高频时损耗较大。
其次,微波系统中,微波印制线路是必不可少的,复杂繁多的微波印制线路或带来较大的能量损失,特别是频率较高时。当频率跨度较宽时,低频损耗较低,高频损耗较大,使得印制线路的损耗呈负斜率。复杂的射频系统中,往往存在较多的射频互联线缆,射频电缆特性同抑制线路特性一样,损耗随频率升高呈现负斜率。
上述因素会造成的射频链路随频率升高呈现负斜率,如果不处理会逐级累加,使得后续链路随频率变化的功率差异较大,造成链路中各频点线性不一致。当宽带线性不一致时,就会降低系统的动态范围,极大的恶化系统的探测能力。因此在微波通讯系统中,就需要采用一些措施来均衡链路中功率斜率。在频率已知的情况下,通常可以采用数控衰减方式来整功率斜率;但在大多数场合中,频率信息无法获得,因此就必须采用均衡器来实现均衡效果。目前市面上的均衡器大多为窄带均衡器,频率范围一般为DC~4.4GHz,2~8GHz,6~18GHz,2~18GHz,18~40GHz,这些均衡器均无法满足1~27GHz频段的直接均衡。以往设计中,将1~27GHz开关滤波分为三段或四段来实现功率均衡,但会严重增加射频链路的复杂程度,带来巨大的成本浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超宽带射频均衡器结构,主要解决现有均衡器结构链路复杂,成本高的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种超宽带射频均衡器结构,包括基板,设置于基板上用于实现高频谐振的耦合电路,与耦合电路相连用于实现高频响应的两路响应电路,以及与耦合电路相连用于实现均衡作用的输入均衡电路和输出均衡电路。
进一步地,在本发明中,所述耦合电路为变异的平行耦合电路。
进一步地,在本发明中,所述响应电路由电感和第一电阻构成;所述电感的一端与耦合电路相连,所述第一电阻与电感另一端相连。
进一步地,在本发明中,所述输入均衡电路包括实现输入匹配的输入带线,以及通过导电胶粘接在基板上并通过输入带线与耦合电路相连的第一电容和第二电阻;其中,所述第一电容和第二电阻通过金丝互联用于实现射频信号的传输。
进一步地,在本发明中,所述输出均衡电路包括实现输出匹配的输出带线,以及通过导电胶粘接在基板上并通过输出带线与耦合电路相连的第二电容和第三电阻;其中,所述第二电容和第三电阻通过金丝互联用于实现射频信号的传输。
进一步地,在本发明中,所述第一电容、第二电容均为高频特性芯片电容。
进一步地,在本发明中,所述第一电阻、第二电阻、第三电阻均为具有高频特性的薄膜电阻,工作频段覆盖DC~40GHz。
进一步地,在本发明中,所述基板采用陶瓷基板。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过薄膜工艺制成的薄膜电阻及芯片电容的使用,使得电阻、电容自谐振在40GHz以外,保证了工作频率范围内不受器件影响。
(2)本发明横向、轴向均为对称结构,采用电容、电阻并联实现阻容均衡,采用电感、电阻串联实现阻感均衡,采用耦合电路实现谐振均衡。多种均衡方式的嵌入实现了宽带DC~27GHz频率范围内5dB均衡的实现
(3)本发明中,通过改变电阻、电阻可实现均衡量的改变,改变范围覆盖1~10dB以上。
(4)本发明中,通过改变电容、电感可实现宽带均衡频率的改变,改变范围覆盖DC~40GHz。
(5)本发明尺寸小巧,成本低廉,加工精度要求低,生产周期短,可广泛大量使用,实用前景广阔。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明一级第一电容和第二电阻并联后的均衡效果图。
图3为本发明两级第一电容和第二电阻并联后的均衡效果图。
图4为本发明耦合电路、电感、第一电阻串联等效原理图。
图5为本发明耦合电路、电感、第一电阻串联仿真输出图。
图6为本发明仿真图。
其中,附图标记对应的名称为:
1-基板,2-耦合电路,3-响应电路,4-输入均衡电路,5-输出均衡电路,6-电感,7-第一电阻,8-输入带线,9-第一电容,10-第二电阻,11-金丝,12-输出带线,13-第二电容,14-第三电阻。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明,本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1所示,本发明公开的一种超宽带射频均衡器结构,包括基板1,设置于基板1上用于实现高频谐振的耦合电路2,与耦合电路2相连用于实现高频响应的两路响应电路3,以及与耦合电路2相连用于实现均衡作用的输入均衡电路4和输出均衡电路5。
在本实施例中,两路响应电路与耦合电路2呈横向对称设置,所述耦合电路2为变异的平行耦合电路2。所述响应电路3由电感6和第一电阻7构成;所述电感6的一端与耦合电路2相连,所述第一电阻7与电感6另一端相连。
在本实施例中,输入均衡电路4和输出均衡电路5与耦合电路2呈轴向对称设置,所述输入均衡电路4包括实现输入匹配的输入带线8,以及通过导电胶粘接在基板1上并通过输入带线8与耦合电路2相连的第一电容9和第二电阻10;其中,所述第一电容9和第二电阻10通过金丝11互联用于实现射频信号的传输。所述输出均衡电路5包括实现输出匹配的输出带线12,以及通过导电胶粘接在基板1上并通过输出带线12与耦合电路2相连的第二电容13和第三电阻14;其中,所述第二电容13和第三电阻14通过金丝11互联用于实现射频信号的传输。
在本实施例中,输入带线8和输出带线12为50Ω阻抗带线,信号经过带线能良好的实现外部输入信号与内部电路的匹配特性。基板1选用的是带有AL2O3的陶瓷基板,板厚选用的是0.254mm,0.254mm厚度基材比0.127mm基材更厚,在尺寸、高度少量增加的同时会提供更高的强度,金层厚度为0.004mm。通过微带线传输公式,就算可知输入带线8和输出带线12实现的50Ω阻抗线宽度为0.25mm左右。
在本实施例中,第一电容9、第二电容13为高频特性芯片电容,该芯片电容自谐振频率较高,一般在40GHz以上,使用第一电容9、第二电容13能有效避免其自谐振落入工作频段范围内。第一电容9、第二电容13选用的型号为CC1101SG05BD100V1R0KBP。该型号的芯片电容尺寸为0.15mm*0.15mm*0.1mm,容值1pF,耐压值100V。第一电容9、第二电容13通过导电胶粘接在基板1上,再通过金丝11互联实现射频信号的传输。通过上述操作后,第一电容9和第二电阻10即形成并联结构,并联体串联入输入输出通带内,实现了均衡器的均衡效果。由于左右对称,因此电路设计中,输入输出2级并联体的串联使得均衡量变大,同时改善了均衡器最终的输入输出驻波。图2为一级第一电容9和第二电阻10并联后的均衡效果,图3为两级第一电容9和第二电阻10并联后均衡效果。
在本实施例中,所述第一电阻7、第二电阻10、第三电阻14均为薄膜电阻,第一电阻7、第二电阻10、第三电阻14具有高频特性,工作频段覆盖DC~40GHz。根据薄膜电阻的制成工艺,薄膜电阻的阻值R与方阻阻值Rs、方数N有关。一般情况下,方阻阻值Rs为50Ω,方数N为薄膜电阻长方向尺寸L与宽方向尺寸W的比值,电阻值R=Rs*N。第二电阻10、第三电阻14薄膜电阻阻值为12Ω,由于50电阻3宽方向与带线1宽带相同,因此W为0.25mm,根据R=Rs*N,N=L/W,可计算出L=0.06mm。电阻4薄膜电阻阻值为50Ω,由于50电阻3宽方向与输入带线8和输出带线12宽带相同,因此W为0.25mm,根据R=Rs*N,N=L/W,可计算出L=0.25mm。
在本实施例中,电感6为高阻抗微带线。电感6的阻抗为100Ω,根据微带线传输理论公式计算出线宽为线宽为0.03mm,线长为0.51mm;耦合电路2为变异的平行耦合电路,它能实现电容、电感并联效应,产生谐振效果。耦合电路2、电感6、第一电阻7串联等效原理图如图4,仿真输出结果如图5。由图5可知,耦合电路2引入的谐振频率在30GHz左右,谐振的引入大大改善了DC~27GHz均衡器的斜率,降低了高频均衡的损耗。
通过将上述电路级联仿真后,仿真结果如图6。由图6可知,DC频率损耗6dB左右,27GHz频率损耗在1dB左右,损耗曲线几乎成正斜率;回波损耗均在-15dB以下,能完美的匹配其它电路。通过上述设计,解决了超宽带微波射频难题,频率覆盖DC~27GHz,解决了低频下不去,高频上不去的技术瓶颈。本发明可实现均衡量的改变,均衡量范围覆盖1~10dB以上。可实现均衡频率的改变,改变范围覆盖DC~40GHz。本发明尺寸小巧,成本低廉,加工精度要求低,生产周期短,可广泛大量使用,实用前景广阔。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一,不应当用于限制本发明的保护范围,但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色,其所解决的技术问题仍然与本发明一致的,均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,包括基板(1),设置于基板(1)上用于实现高频谐振的耦合电路(2),与耦合电路(2)相连用于实现高频响应的两路响应电路(3),以及与耦合电路(2)相连用于实现均衡作用的输入均衡电路(4)和输出均衡电路(5)。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,所述耦合电路(2)为变异的平行耦合电路。
3.根据权利要求2所述的一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,所述响应电路(3)由电感(6)和第一电阻(7)构成;所述电感(6)的一端与耦合电路(2)相连,所述第一电阻(7)与电感(6)另一端相连。
4.根据权利要求3所述的一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,所述输入均衡电路(4)包括实现输入匹配的输入带线(8),以及通过导电胶粘接在基板(1)上并通过输入带线(8)与耦合电路(2)相连的第一电容(9)和第二电阻(10);其中,所述第一电容(9)和第二电阻(10)通过金丝(11)互联用于实现射频信号的传输。
5.根据权利要求4所述的一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,所述输出均衡电路(5)包括实现输出匹配的输出带线(12),以及通过导电胶粘接在基板(1)上并通过输出带线(12)与耦合电路(2)相连的第二电容(13)和第三电阻(14);其中,所述第二电容(13)和第三电阻(14)通过金丝(11)互联用于实现射频信号的传输。
6.根据权利要求5所述的一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,所述第一电容(9)、第二电容(13)均为高频特性芯片电容。
7.根据权利要求6所述的一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,所述第一电阻(7)、第二电阻(10)、第三电阻(14)均为具有高频特性的薄膜电阻,工作频段覆盖DC~40GHz。
8.根据权利要求7所述的一种超宽带射频均衡器结构,其特征在于,所述基板(1)采用陶瓷基板。
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