CN204179195U - 具有二十路功分网络的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有二十路功分网络的装置，包含了二端口不等分功分器、二端口二等分功分器、移相器、变压器式功分器和匹配电路。有益的技术效果：本实用新型可以实现大功率信号的功率分配或合成，具有成本低廉、容易设计制造的特点，承受功率大，功率损耗小，并且端口驻波比、隔离度都比较好，结构紧凑，容易实现。

Description

具有二十路功分网络的装置

技术领域

本实用新型涉属于功率分配技术领域，具体涉及适用于通信、雷达等微波设备的具有二十路功分网络的装置。

背景技术

目前，功分网络种类分为分布参数式和集总参数式，分布参数式功分网络一般有微带、同轴、腔体、LTCC等实现方式，集总参数式功分网络一般用电感电容等集总参数器件实现，如变压器式功分器。在P波段工作频率，由于工作波长较长，功分网络如果采用分布参数式功分网络实现，外形尺寸会很大，为使用安装带来不便，所以一般都会采用集中参数器件实现，但变压器式功分器的承受功率一般在2W以下，而且级联后损耗也较大，低频大功率、低损耗的多路功分器市场上比较少。

实用新型内容

针对现有功分网络体积大、承受功率小、级联损耗大、功分的路数少的不足，本实用新型提供一种具有二十路功分网络的装置，其具体结构如下： 

具有二十路功分网络的装置：由2个二端口不等分功分器、2个二端口二等分功分器、4个移相器、15个变压器式功分器和10个匹配电路构成，且集成在同一块PCB板上。其中，2个二端口不等分功分器依次记为第1二端口不等分功分器101和第2二端口不等分功分器102。2个二端口二等分功分器依次记为第1二端口二等分功分器201和第2二端口二等分功分器202。4个移相器依次记为第1移相器301、第2移相器302、第3移相器303和第4移相器304。15个变压器式功分器构成2级变压功分模块，其中，第一级变压功分模块由5个变压器式功分器组成，且依次记为第1变压器式功分器401至第5变压器式功分器405。余下的10个变压器式功分器组成第二级变压功分模块；第1二端口不等分功分器101的信号输入端为本装置的信号输入端。第1二端口不等分功分器101的第一信号输出端与第2二端口不等分功分器102的信号输入端相连接，第1二端口不等分功分器101的第二信号输出端与第1二端口二等分功分器201的信号输入端相连接。

进一步说，第1二端口不等分功分器（101）的第一信号输出端的输出功率与其第二信号输出端的输出功率的比值为3:2。第2二端口不等分功分器（102）第一信号输出端的输出功率与其第二信号输出端的输出功率的比值为2:1；第2二端口不等分功分器102的第一信号输出端与第5变压器式功分器405的信号输入端相连接。第2二端口不等分功分器102的第二信号输出端经第4移相器304与第4变压器式功分器404的信号输入端相连接；第1二端口二等分功分器201的第一信号输出端经第3移相器303与与第3变压器式功分器403的信号输入端相连接。第1二端口二等分功分器201的第二信号输出端与第2二端口二等分功分器202的信号输入端相连接。

第2二端口二等分功分器202的第一信号输出端经第2移相器302与与第2变压器式功分器402的信号输入端相连接。第2二端口二等分功分器202的第二信号输出端经第1移相器301与与第1变压器式功分器401的信号输入端相连接。

第1变压器式功分器401至第5变压器式功分器405的每个信号输出端均与1个匹配电路的信号输入端相连接。匹配电路的信号输出端分别与第二级变压功分模块中的1个变压器式功分器相连接。第二级变压功分模块中的每个变压器式功分器的输出端均为本装置的信号输出端。

本实用新型内包含有2个二端口不等分功分器、2个二端口二等分功分器、4个移相器、15个变压器式功分器和10个匹配电路，其中，第1二端口不等分功分器101的第一信号输出端的输出功率与其第二信号输出端的输出功率的比值为3:2。第2二端口不等分功分器102第一信号输出端的输出功率与其第二信号输出端的输出功率的比值为2:1。二端口二等分功分器的两个输出端口的输入功率为1：1。4个移相器分别将相应通道的相位移相与基准相位相同，保证到后端的相位保持一致。15个变压器式功分器通过级联的方式，将信号等幅度和等相位分配。10个匹配电路用于调节变压器式功分器之间由于级联而导致的不匹配现象。本实用新型内部器件使用集总参数元件电感、电容、功率电阻和变压器式功分器，根据具体使用要求，选取合适额定功率的电容、电感、功率电阻和变压器式功分器，可以实现大功率信号的功率分配或合成。

本实用新型的优点是：

本实用新型是由电感、电容、功率电阻和变压器式功分器构成，它主要应用于P波段的功率分配，具有成本低廉、容易设计制造的特点，承受功率大，功率损耗小，并且端口驻波比、隔离度都比较好，结构紧凑，容易实现，可以广泛应用于通信、雷达等微波设备的大功率分配或合成；通过级联，可以实现更多功分比的功分器，也可通过更改内部二端口功分器的电感、电容和功率电阻器件值，可以实现不同功分比的不等功分器本实用新型可以实现大功率信号的功率分配或合成，且具有成本低廉、容易设计制造的特点，承受功率大，功率损耗小，并且端口驻波比、隔离度都比较好，结构紧凑，容易实现。

具体表现如下方面：

本实用新型目的前级功分采用阻容感等分立的集总参数器件实现，后级采用变压器式功分器，前级功分承受大功率，通过移相器调整相位一致性，后级功分级联匹配，最终提供一种输出端口信号幅相一致，端口驻波比、隔离度好，能承受较大功率，功率损耗低、性能稳定可靠的二十路功分网络。

本实用新型的产品设计完成后的尺寸只有260mm*60mm*15mm，承受功率大于10W，级联后损耗小于1dB，端口驻波均小于1.3，隔离度大于25dB,各个端口之间幅度一致性小于±0.3dB，相位一致性小于±3°，电性能指标优异。

附图说明

图1为本实用新型的结构电路示意图。

图2为图1中二端口不等分功分器的电路图。

图3为图1中二端口二等分功分器的电路图。

图4为图1中第1移相器301的电路图。

图5为图1第2至4移相器的电路图。

图6为图1中匹配电路的电路图。

具体实施方式

现结合附图详细说明本实用新型的结构特点。

参见图1，具有二十路功分网络的装置：由2个二端口不等分功分器、2个二端口二等分功分器、4个移相器、15个变压器式功分器和10个匹配电路构成，且集成在同一块PCB板上；其中，2个二端口不等分功分器依次记为第1二端口不等分功分器101和第2二端口不等分功分器102；2个二端口二等分功分器依次记为第1二端口二等分功分器201和第2二端口二等分功分器202；4个移相器依次记为第1移相器301、第2移相器302、第3移相器303和第4移相器304；15个变压器式功分器分为2组，第一级变压功分模块由5个变压器式功分器组成，且依次记为第1变压器式功分器401至第5变压器式功分器405；余下的10个组成第二级变压功分模块。

参见图1，第1二端口不等分功分器101的信号输入端为本装置的信号输入端；第1二端口不等分功分器101的第一信号输出端与第2二端口不等分功分器102的信号输入端相连接，第1二端口不等分功分器101的第二信号输出端与第1二端口二等分功分器201的信号输入端相连接；参见图1，第2二端口不等分功分器102的第一信号输出端与第5变压器式功分器405的信号输入端相连接；第2二端口不等分功分器102的第二信号输出端经第4移相器304与第4变压器式功分器404的信号输入端相连接；

参见图1，第1二端口二等分功分器201的第一信号输出端经第3移相器303与与第3变压器式功分器403的信号输入端相连接；第1二端口二等分功分器201的第二信号输出端与第2二端口二等分功分器202的信号输入端相连接；

参见图1，第2二端口二等分功分器202的第一信号输出端经第2移相器302与与第2变压器式功分器402的信号输入端相连接；第2二端口二等分功分器202的第二信号输出端经第1移相器301与第1变压器式功分器401的信号输入端相连接；

参见图1，第1变压器式功分器401至第5变压器式功分器405的每个信号输出端均与1个匹配电路的信号输入端相连接；匹配电路的信号输出端分别与第二级变压功分模块中的1个变压器式功分器相连接；第二级变压功分模块中的每个变压器式功分器的输出端均为本装置的信号输出端。

参见图1，进一步说，二端口不等分功分器由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2和功率电阻R1构成；其中，所述的电容C1的一端为本二端口不等分功分器的信号输入端，电容C1的另一端分别与电容C2的一端、电感L1的一端和电感L2的一端相连接；电容C2的另一端接地；电感L1的另一端分别与电容C3的一端、功率电阻R1的一端相连接；电容C3的另一端接地；电感L2的另一端分别与功率电阻R1的另一端、电容C4的一端相连接，电容C4的另一端接地；功率电阻R1与电感L2、电容C4相连的节点为本二端口不等分功分器的第一信号输出端；功率电阻R1与电感L1、电容C3相连的节点为本二端口不等分功分器的第二信号输出端，如图2所示。

参见图1，进一步说，二端口二等分功分器由电容C8、电容C9、电容C10、电感L5、电感L6和功率电阻R3组成；所述电容C8的一端、电感L5的一端和L6的一端共同连接在一起，且为二端口二等分功分器的信号输入端；电容C8的另一端接地；电感L5的另一端分别与电容C10的一端、功率电阻R3的一端相连接，电容C10的另一端接地；电感L6的另一端分别与功率电阻R3的另一端、电容C9的一端相连接，电容C9的另一端接地；功率电阻R3与电感L6、电容C9相连的节点为本二端口等分功分器的第一信号输出端；功率电阻R3与电感L5、电容C10相连的节点为本二端口等分功分器的第二信号输出端，如图3所示。

参见图1，进一步说，第1移相器（301）由电容C20、电感L12和电感L13构成，所述的电容C20的一端和电感L12的一端连接在一起，且为本移相器的信号输入端；电感L12的另一端接地；电容C20的另一端与电感L13的一端相连接，且为本移相器的信号输出端；电感L13的另一端接地，如图4所示。

参见图1，进一步说，第2移相器（302）、第3移相器（303）和第4移相器（304）的结构相同，均由电感L11、电容L18和电容L19构成，所述的电感L11的一端和电容L18的一端连接在一起，且为本移相器的信号输入端；电容L18的另一端接地；电感L11的另一端与电感电容L19的一端相连接，且为本移相器的信号输出端；电感电容L19的另一端接地，如图5所示；参见图1，进一步说，变压器式功分器的型号为JPS-2-1N+；每个变压器式功分器均含有2个信号输出端。

参见图1，进一步说，匹配电路由电感L14和电容C21构成；电感L14一端为本匹配电路的信号输入端，电感L14的另一端与电容C21的一端相连，电容C21另一端接地；电感L14与电容C21相连的节点为本匹配电路的信号输出端，如图6所示。

进一步说，二端口不等分功分器、二端口二等分功分器、移相器、变压器式功分器和匹配电路之间通过微带连接。

参见图1，进一步说，构成第二级变压功分模块的10个变压器式功分器依次记为第6变压器式功分器406、……、第14变压器式功分器414和第15变压器式功分器415；10个匹配电路依次记为第1匹配电路501、第2匹配电路502、第3匹配电路503、……、第9匹配电路509和第10匹配电路510；第1变压器式功分器401的第1信号输出端经第1匹配电路501与第6变压器式功分器406的信号输入端相连接；第1变压器式功分器401的第2信号输出端经第2匹配电路502与第7变压器式功分器407的信号输入端相连接；第2变压器式功分器402的第1信号输出端经第3匹配电路503与第8变压器式功分器408的信号输入端相连接；第2变压器式功分器402的第2信号输出端经第4匹配电路504与第9变压器式功分器409的信号输入端相连接；第3变压器式功分器403的第1信号输出端经第5匹配电路505与第10变压器式功分器410的信号输入端相连接；第3变压器式功分器403的第2信号输出端经第6匹配电路506与第11变压器式功分器411的信号输入端相连接；第4变压器式功分器404的第1信号输出端经第1匹配电路507与第12变压器式功分器412的信号输入端相连接；第4变压器式功分器404的第2信号输出端经第8匹配电路508与第13变压器式功分器413的信号输入端相连接；第5变压器式功分器405的第1信号输出端经第9匹配电路509与第14变压器式功分器414的信号输入端相连接；第5变压器式功分器405的第2信号输出端经第10匹配电路510与第15变压器式功分器415的信号输入端相连接；第6变压器式功分器406至第15变压器式功分器415的输出端共同构成本装置的信号输出端。

Claims (10)

1.具有二十路功分网络的装置，其特征在于：由2个二端口不等分功分器、2个二端口二等分功分器、第1移相器（301）、第2移相器（302）、第3移相器（303）、第4移相器（304）、15个变压器式功分器和10个匹配电路构成，且集成在同一块PCB板上；其中，2个二端口不等分功分器依次记为第1二端口不等分功分器（101）和第2二端口不等分功分器（102）；2个二端口二等分功分器依次记为第1二端口二等分功分器（201）和第2二端口二等分功分器（202）； 15个变压器式功分器构成2级变压功分模块，第一级变压功分模块由5个变压器式功分器组成，该5个变压器式功分器依次记为第1变压器式功分器（401）至第5变压器式功分器（405）；第二级变压功分模块由余下的10个变压器式功分器组成；

第1二端口不等分功分器（101）的信号输入端为本装置的信号输入端；第1二端口不等分功分器（101）的第一信号输出端与第2二端口不等分功分器（102）的信号输入端相连接，其第二信号输出端与第1二端口二等分功分器（201）的信号输入端相连接；

第2二端口不等分功分器（102）的第一信号输出端与第5变压器式功分器（405）的信号输入端相连接，其第二信号输出端经第4移相器（304）与第4变压器式功分器（404）的信号输入端相连接；

第1二端口二等分功分器（201）的第一信号输出端经第3移相器（303）与与第3变压器式功分器（403）的信号输入端相连接，其第二信号输出端与第2二端口二等分功分器（202）的信号输入端相连接；

第2二端口二等分功分器（202）的第一信号输出端经第2移相器（302）与与第2变压器式功分器（402）的信号输入端相连接，其第二信号输出端经第1移相器（301）与第1变压器式功分器（401）的信号输入端相连接；

第1变压器式功分器（401）至第5变压器式功分器（405）的每个信号输出端均与1个匹配电路的信号输入端相连接；匹配电路的信号输出端分别与第二级变压功分模块中的1个变压器式功分器相连接；第二级变压功分模块中的每个变压器式功分器的输出端均为本装置的信号输出端。

2.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：二端口不等分功分器由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2和功率电阻R1构成；其中，所述的电容C1的一端为本二端口不等分功分器的信号输入端，电容C1的另一端分别与电容C2的一端、电感L1的一端和电感L2的一端相连接；电容C2的另一端接地；电感L1的另一端分别与电容C3的一端、功率电阻R1的一端相连接；电容C3的另一端接地；电感L2的另一端分别与功率电阻R1的另一端、电容C4的一端相连接，电容C4的另一端接地；功率电阻R1与电感L2、电容C4相连的节点为本二端口不等分功分器的第一信号输出端；功率电阻R1与电感L1、电容C3相连的节点为本二端口不等分功分器的第二信号输出端。

3.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：二端口二等分功分器由电容C8、电容C9、电容C10、电感L5、电感L6和功率电阻R3组成；所述电容C8的一端、电感L5的一端和L6的一端共同连接在一起，且为二端口二等分功分器的信号输入端；电容C8的另一端接地；电感L5的另一端分别与电容C10的一端、功率电阻R3的一端相连接，电容C10的另一端接地；电感L6的另一端分别与功率电阻R3的另一端、电容C9的一端相连接，电容C9的另一端接地；功率电阻R3与电感L6、电容C9相连的节点为本二端口等分功分器的第一信号输出端；功率电阻R3与电感L5、电容C10相连的节点为本二端口等分功分器的第二信号输出端。

4.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：第1移相器（301）由电容C20、电感L12和电感L13构成，所述的电容C20的一端和电感L12的一端连接在一起，且为本移相器的信号输入端；电感L12的另一端接地；电容C20的另一端与电感L13的一端相连接，且为本移相器的信号输出端；电感L13的另一端接地。

5.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：第2移相器（302）、第3移相器（303）和第4移相器（304）的结构相同，均由电感L11、电容L18和电容L19构成，所述的电感L11的一端和电容L18的一端连接在一起，且为本移相器的信号输入端；电容L18的另一端接地；电感L11的另一端与电感电容L19的一端相连接，且为本移相器的信号输出端；电感电容L19的另一端接地。

6.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：变压器式功分器的型号为JPS-2-1N+。

7.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：匹配电路由电感L14和电容C21构成；电感L14一端为本匹配电路的信号输入端，电感L14的另一端与电容C21的一端相连，电容C21另一端接地；电感L14与电容C21相连的节点为本匹配电路的信号输出端。

8.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：二端口不等分功分器、二端口二等分功分器、移相器、变压器式功分器和匹配电路之间通过微带连接。

9.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：构成第二级变压功分模块的10个变压器式功分器依次记为第6变压器式功分器（406）、……、第14变压器式功分器（414）和第15变压器式功分器（415）；10个匹配电路依次记为第1匹配电路（501）、第2匹配电路（502）、第3匹配电路（503）、……、第9匹配电路（509）和第10匹配电路（510）；第1变压器式功分器（401）的第1信号输出端经第1匹配电路（501）与第6变压器式功分器（406）的信号输入端相连接；第1变压器式功分器（401）的第2信号输出端经第2匹配电路（502）与第7变压器式功分器（407）的信号输入端相连接；第2变压器式功分器（402）的第1信号输出端经第3匹配电路（503）与第8变压器式功分器（408）的信号输入端相连接；第2变压器式功分器（402）的第2信号输出端经第4匹配电路（504）与第9变压器式功分器（409）的信号输入端相连接；第3变压器式功分器（403）的第1信号输出端经第5匹配电路（505）与第10变压器式功分器（410）的信号输入端相连接；第3变压器式功分器（403）的第2信号输出端经第6匹配电路（506）与第11变压器式功分器（411）的信号输入端相连接；第4变压器式功分器（404）的第1信号输出端经第1匹配电路（507）与第12变压器式功分器（412）的信号输入端相连接；第4变压器式功分器（404）的第2信号输出端经第8匹配电路（508）与第13变压器式功分器（413）的信号输入端相连接；第5变压器式功分器（405）的第1信号输出端经第9匹配电路（509）与第14变压器式功分器（414）的信号输入端相连接；第5变压器式功分器（405）的第2信号输出端经第10匹配电路（510）与第15变压器式功分器（415）的信号输入端相连接；第6变压器式功分器（406）至第15变压器式功分器（415）的输出端共同构成本装置的信号输出端。

10.如权利要求1所述的具有二十路功分网络的装置，其特征在于：第1二端口不等分功分器（101）的第一信号输出端的输出功率与其第二信号输出端的输出功率的比值为3:2；第2二端口不等分功分器（102）第一信号输出端的输出功率与其第二信号输出端的输出功率的比值为2:1。