CN201131004Y

CN201131004Y - 微带大功率分配合成器

Info

Publication number: CN201131004Y
Application number: CNU2007200465822U
Authority: CN
Inventors: 张威
Original assignee: Nanjing Panda Electronics Co Ltd; Panda Electronics Group Co Ltd
Current assignee: Nanjing Panda Electronics Co Ltd; Panda Electronics Group Co Ltd
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2017-10-19

Abstract

微带大功率分配合成器，由微带阻抗和隔离电阻构成，由一节或两节四分之一波长的微带阻抗并联构成，微带阻抗隔离电阻使用引线式电阻，采用3－6mm厚度的聚四氟乙烯介质板作为微带阻抗的基板，设有50Ω负载终端的射频系统，其等分功率分配合成器分支处的阻抗一节并联的输入阻抗为100Ω的微带阻抗。本实用新型实现的功率分配合成器，使用低损耗系数的聚四氟乙烯介质，防止介质板发热；介质的介电常数相对较低，特定特性阻抗的微带线较宽，导体电阻小，损耗低。

Description

微带大功率分配合成器

一、技术领域

本实用新型涉及通信领域大功率分配电路，尤其是数字电视发射机设备的微带大功率分配合成器。

二、背景技术

全固态数字电视发射机产品中的功放模块通常使用LDMOSFET(横向扩散金属氧化物硅场效应管)器件，目前这种器件的最大峰值输出功率一般为几百瓦，为了实现千瓦级大功率输出，输出端必须使用大功率合成器。数字电视发射机的频率输出高，典型是用于470～860MHz，需要采用微带大功率分配合成器。

常用的功率分配合成器都有是等功率分配及合成。在数字广播电视应用频段，功率分配合成器从电路形式上来看，主要有微带线、带状线、同轴腔等功率分配合成方式。同轴腔形式的优点是承受功率大，插损小，缺点是端口驻波比大，而且两端口间无任何隔离；微带线、带状线形式优点是端口间有很好的隔离、端口驻波比不大，缺点是插损相对较大，承受功率相对较小。综合以上几种方式的优缺点，在数字广播电视发射机中，千瓦左右的功率分配合成器广泛采用微带线和带状线的功率分配合成方式。但还有值得改进的余地。

三、发明内容

本实用新型目的是提出一种改进的分米波段大功率分配合成器，尤其是采用四分之一波长的微带阻抗变换网络，实现470～860MHz频段内两路等功率分配或者合成。

本实用新型目的是这样实现的：微带大功率分配合成器，由微带阻抗和隔离电阻构成，所述微带阻抗由一节或两节四分之一波长的微带阻抗并联构成，微带阻抗隔离电阻使用引线式电阻，采用3-6mm厚度的聚四氟乙烯介质板作为微带阻抗的基板，尤其是采用两节四分之一波长微带阻抗变换网络。本实用新型保证宽带内电压驻波比性能；采用4mm厚度的聚四氟乙烯介质作为基板，不仅介质损耗系数(tgδ≤1×10^-3)小，而且介电常数(2.55)相对较低，可以使特定特性阻抗的微带线是最宽，降低损耗，允许大功率应用；精确计算隔离电阻，隔离电阻使用引线式电阻，适当拉开两端口距离，减小耦合，双端口微带线印制方式尽量保持对称。

设有50Ω负载终端的射频系统，其等分功率分配合成器分支处的阻抗一节并联的输入阻抗为100Ω的微带阻抗。

设有三个端口50Ω负载终端的射频系统；其等分功率分配合成器由两节四分之一波长的微带阻抗并联，其中一节阻抗为60.68Ω、第二节阻抗为82.4Ω的微带线，长度在中心频率处为四分之一波长。

本实用新型的在益效果是；采用此实用新型方案实现的功率分配合成器，使用低损耗系数的聚四氟乙烯介质，防止介质板发热；介质的介电常数相对较低，特定特性阻抗的微带线较宽，导体电阻小，损耗低；采用两节λ/4微带阻抗变换网络，在470～860MHz频带内，各端口回波损耗均大于20dB；通过奇偶模分析法，精确计算隔离电阻，两端口隔离度大于20dB。

四、附图说明

图1是二等分功率分配器匹配示意图

图2是470～860MHz功率分配合成器实现电路框图

五、具体实施方式

对于50Ω的射频系统，等分功率分配合成器分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Ω，见下图1中所示的匹配网络。从输入端口看Z_in＝Z₀＝50Ω，而且Z_in＝Z_in1//Z_in2＝50Ω，且是等分的，所以Z_in1＝Z_in2，①处Z_in1、②处Z_in2的输入阻抗应为100Ω，①、②处到输出终端50Ω就需要通过λ/4微带阻抗变换来实现匹配。

对于窄带功率分配合成应用，常使用单节λ/4微带线实现阻抗变换，但对于宽带应用，为满足宽带频响和带内电压驻波比要求，必须使用多节λ/4微带阶梯阻抗变换。本功率分配合成器实现电路框图见图2。图中Port1、Port2、Port3均为50Ω的负载终端；Z₁、Z₂分别为60.68Ω、82.4Ω特性阻抗的微带线，长度在中心频率处为四分之一波长；R1、R2为隔离电阻。

实现步骤及方法；

1)多节阶梯阻抗变换带内电压驻波比响应特性使用切比雪夫响应，计算相对带宽

W = 2 (\frac{f_{1} - f_{2}}{f_{1} + f_{2}}) = 0.586,

计算阻抗变换比R＝100/50＝2。

2)根据契比雪夫多节λ/4微带变阻器理论，查带内电压驻波比ρ和R及W之间的关系表，当R＝2，W＝0.6，ρ＝1.08时，所需的微带变阻器节数n＝2。

3)根据二节契比雪夫λ/4微带变阻器各节归一化特性阻抗表，查R＝2，W＝0.6时的Z₁＝1.2136(60.68Ω)，Z₂＝R/Z₁＝2/1.2136＝1.648(82.4Ω)。

4)当n＝2时，通过奇偶模分析法，确定奇偶模电压激励时的等效电路，根据无损网络的反射系数关系，得到：

R_{2} = \frac{2 Z_{1} Z_{2}}{\sqrt{(Z_{1} + Z_{2}) (Z_{2} - Z_{1} \cot^{2} Φ)}}

R_{1} \frac{{2 R}_{2} (Z_{1} + Z_{2})}{R_{2} (Z_{1} + Z_{2}) - 2 Z_{2}}

R1、R2隔离电阻，计算归一化隔离电阻值：R₁＝4.9811(249Ω)，R₂＝1.9245(96Ω)。

5)根据聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(F₄B-1/2)介电常数(ε_r＝2.55)，印制板厚度(4mm)，印制导体铜的厚度(0.035μm)，计算各种特性阻抗的微带线宽度W₁＝327.5mil，W₂＝187.4mil，计算各种特性阻抗的微带线在中心频率

处的/4长度为λ₁＝3057mil＝305.7mm，λ₂＝3112mil＝3112mm。

Claims

1、微带大功率分配合成器，由微带阻抗和隔离电阻构成，其特征是由一节或两节四分之一波长的微带阻抗并联构成，微带阻抗隔离电阻使用引线式电阻，采用3-6mm厚度的聚四氟乙烯介质板作为微带阻抗的基板，

2、根据权利要求1所述的微带大功率分配合成器，其特征是设有50Ω负载终端的射频系统，其等分功率分配合成器分支处的阻抗一节并联的输入阻抗为100Ω的微带阻抗。

3、根据权利要求1所述的微带大功率分配合成器，其特征是设有三个端口50Ω负载终端的射频系统；其等分功率分配合成器由两节四分之一波长的微带阻抗并联，其中一节阻抗为60.68Ω、第二节阻抗为82.4Ω的微带线，长度在中心频率处为四分之一波长。