CN205122743U - 一种功率分配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率分配器，包括：基板层，至少包括第一基板和第二基板；所述第一基板的第一介电常数与所述第二基板的第二介电常数不同；导线层，包括设置在所述第一基板上的第一阻抗线以及设置在所述第二基板上的第二阻抗线；输入端口，至少与所述第一阻抗线以及所述第二阻抗线相连；输出端口组，至少包括第一输出端口与第二输出端口；其中，所述第一输出端口与所述第一阻抗线连接，用于输出第一功率值的第一信号，所述第二输出端口与所述第二阻抗线连接，用于输出第二功率值的第二信号。本实用新型提供的上述功率分配器，解决现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题。

Description

一种功率分配器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种功率分配器。

背景技术

在微波设备中，常需要将输入功率按一定的比例分配到个分支电路中，例如：在相控阵雷达设备中，需要采用功率分配器将发射机功率分配到各个发射单元中去。功率分配器是一种应用较为广泛的微波毫米波元件，是构成微波毫米波电路的基本单元，它将输入信号功率分成相等或不相等的几路功率，可实现功率的分配，广泛应用于雷达、通信等微波设备中。在现有技术中，功率分配器也分等功分和不等功分，其实现形式多种多样，威尔金森微带功率分配器一种应用非常广泛的结构之一。当需要实现高分配比的功率分配器时，威尔金森微带功率分配器的高低阻抗的线宽的差别非常大，并且，高阻抗线在设计得过细时，会受限于设备的加工能力，容易出现加工误差大，影响器件性能。所以，现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种功率分配器，用于解决现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题。

本实用新型实施例供了一种功率分配器，包括：

基板层，至少包括第一基板和第二基板；所述第一基板的第一介电常数与所述第二基板的第二介电常数不同；

导线层，包括设置在所述第一基板上的第一阻抗线以及设置在所述第二基板上的第二阻抗线；

输入端口，至少与所述第一阻抗线以及所述第二阻抗线相连；

输出端口组，至少包括第一输出端口与第二输出端口；其中，所述第一输出端口与所述第一阻抗线连接，用于输出第一功率值的第一信号，所述第二输出端口与所述第二阻抗线连接，用于输出第二功率值的第二信号。

可选的，所述第一阻抗线的第一线宽与所述第二阻抗线的第二线宽的差值小于预设值，所述第一输出端口匹配的第一阻抗为通过所述第一介电常数与所述第一线宽确定的阻抗，所述第二输出端口匹配的第二阻抗为通过所述第二介电常数与所述第二线宽确定的阻抗，所述第一阻抗与所述第二阻抗的比值为所述第一功率值与所述第二功率值的比值。

可选的，所述功率分配器还包括：

第一阻抗变换器，所述第一阻抗变换器的一端与所述输入端口连接，所述第一阻抗变换器的另一端与所述第一阻抗线的第一端以及所述第二阻抗线的第一端连接；

第二阻抗变换器，所述第二阻抗变换器的一端与所述第一阻抗线的第二端连接，所述第二阻抗变换器的另一端与所述第一输出端口连接；

第三阻抗变换器，所述第三阻抗变换器的一端与所述第二阻抗线的第二端连接，所述第三阻抗变换器的另一端与所述第二输出端口连接。

可选的，所述第一阻抗变换器、所述第二阻抗变换器与所述第三阻抗变换器均为四分之一波长阻抗变换器。

可选的，所述功率分配器还包括：隔离电阻，所述隔离电阻的两端分别与所述第一阻抗线与所述第二阻抗线连接。

可选的，所述第一基板为微带基板或覆铜的陶瓷基板；所述第二基板为微带基板或覆铜的陶瓷基板。

可选的，所述第一阻抗线通过转印或电镀工艺形成于所述第一基板的表面；所述第二阻抗线通过转印或电镀工艺形成于所述第二基板的表面。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

由于在本申请实施例中的功率分配器中，基板层设置为至少包括第一基板和第二基板；所述第一基板的第一介电常数与所述第二基板的第二介电常数不同。这样，当设计为高分配比的功率分配器时，由于基板层中的基板对应的介电常数不同，进而，可通过改变介电常数来配合功率分配对应的高低阻抗的线宽，使得高低阻抗的线宽的差异较小，加工工艺更加简单。所以，能有效解决现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题，避免了因加工误差造成的对器件性能的影响的技术效果。

由于在本申请实施例中，功率分配器还包括：第一阻抗变换器，所述第一阻抗变换器的一端与所述输入端口连接，所述第一阻抗变换器的另一端与所述第一阻抗线的第一端以及所述第二阻抗线的第一端连接；第二阻抗变换器，所述第二阻抗变换器的一端与所述第一阻抗线的第二端连接，所述第二阻抗变换器的另一端与所述第一输出端口连接；第三阻抗变换器，所述第三阻抗变换器的一端与所述第二阻抗线的第二端连接，所述第三阻抗变换器的另一端与所述第二输出端口连接。这样，可以使得功率分配器的传输线(如：第一阻抗线、第二阻抗线)工作在匹配状态下，进而使得传输线的传输效率最高，进而功率分配器非配的功率信号更符合设计的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术方案中的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。

图1为本申请实施例中功率分配器的结构示意图；

图2为本申请实施例中功率分配器的实现原理示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种功率分配器，用于解决现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型实施例提供一种功率分配器，总体思路如下：

一种功率分配器，包括：

基板层，至少包括第一基板和第二基板；所述第一基板的第一介电常数与所述第二基板的第二介电常数不同；

导线层，包括设置在所述第一基板上的第一阻抗线以及设置在所述第二基板上的第二阻抗线；

输入端口，至少与所述第一阻抗线以及所述第二阻抗线相连；

输出端口组，至少包括第一输出端口与第二输出端口；其中，所述第一输出端口与所述第一阻抗线连接，用于输出第一功率值的第一信号，所述第二输出端口与所述第二阻抗线连接，用于输出第二功率值的第二信号。

由于在本申请实施例中的功率分配器中，基板层设置为至少包括第一基板和第二基板；所述第一基板的第一介电常数与所述第二基板的第二介电常数不同。这样，当设计为高分配比的功率分配器时，由于基板层中的基板对应的介电常数不同，进而，可通过改变介电常数来配合功率分配对应的高低阻抗的线宽，使得高低阻抗的线宽的差异较小，加工工艺更加简单。所以，能有效解决现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题，避免了因加工误差造成的对器件性能的影响的技术效果。

下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。

实施例

在具体实施过程中，该功率分配器可设计在相控阵雷达设备、通信设备等电子设备中，作为此类电子设备中的一个模块，也可独立设计为一种功率分配器，在此，本申请不作限制。

请参考图1，本实用新型实施例提供一种功率分配器，包括：

基板层，至少包括第一基板101和第二基板102；第一基板101的第一介电常数与第二基板102的第二介电常数不同；

导线层，包括设置在第一基板101上的第一阻抗线201以及设置在第二基板102上的第二阻抗线202；

输入端口30，至少与第一阻抗线201以及第二阻抗线202相连；

输出端口组，至少包括第一输出端口401与第二输出端口402；其中，第一输出端口401与第一阻抗线201连接，用于输出第一功率值的第一信号，第二输出端口402与第二阻抗线202连接，用于输出第二功率值的第二信号。

其中，第一阻抗线201的第一线宽与第二阻抗线202的第二线宽的差值小于预设值，第一输出端口401匹配的第一阻抗为通过所述第一介电常数与所述第一线宽确定的阻抗，第二输出端口402匹配的第二阻抗为通过所述第二介电常数与所述第二线宽确定的阻抗，所述第一阻抗与所述第二阻抗的比值为所述第一功率值与所述第二功率值的比值；

第一基板101为微带基板或覆铜的陶瓷基板；第二基板102为微带基板或覆铜的陶瓷基板。

具体的，在本实施例中，主要以一分二的功率分配器来详细举例说明，在具体实施过程中，也可利用相似原理设计一分N的功率分配器，在此，本申请不再一一举例。本实施例提供的功率分配器为一分二的功率分配器，该功率分配器的基板层包括第一基板101和第二基板102，其中，第一基板101可为微带基板或覆铜的陶瓷基板，同理，第二基板102也可为微带基板或覆铜的陶瓷基板。但第一基板101与第二基板102对应的介电常数不同。比如：第一基板101为介电常数为2.55的微带基板，第二基板为介电常数为10.2的覆铜的陶瓷基板；或第一基板101为介电常数为2.55的覆铜的陶瓷基板，第二基板102为介电常数为10.2的微带基板等，在具体实施过程中，可根据实际需要来确定基板层中基板的材质，在此，本申请不做限定。并且，第一基板101和第二基板102可以根据实际情况以任何的形状构成，本申请不做限制。

功率分配器在通过输入端口30接收到一大功率的功率信号后，该功率信号分别通过第一阻抗线201和第二阻抗线202分别从第一输出端口401与第二输出端口402输出，其中，第一输出端口401输出的第一信号的功率值为第一功率值，第二输出端口402输出的第二信号对应的功率值为第二功率值，第一功率值与第二功率值的比值即为该功率分配器的功率分配比。比如：第一功率值与第二功率值的比值为1：1时，表明该功率分配器为等分功率分配器。当第一功率值与第二功率值的比值为m：n，(m≠n)时，表明该功率分配器为不等分功率分配器。当m与n的差值较大时，即该功率分配器分配功率的差值较大，使得第一输出端口401匹配的第一阻抗与第二输出端口402匹配的第二阻抗的差值较大，而第一阻抗的值由第一基板101的第一介电常数与第一阻抗线201的第一线宽共同决定。同理，第二阻抗的值由第二基板102的第二介电常数与第二阻抗线202的第二线宽共同决定。为了使得第一线宽与第二线宽差值较小，通过合理地确定第一介电常数与第二介电常数即可实现。

如示意图2所示，当功率分配器为不等分功率分配器时，第一输出端口401与第二输出端口402间的功率比为P₂/P₃＝1/K²，则可应用于下列设计方程：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_{03}=Z_0\sqrt{(1+K^2)/K^3}\\ Z_{02}=K^2{Z}_{03}=Z_0\sqrt{K(1+K^2)}\\ R=Z_0(K+1/K)\end{array}\right.$

与第一输出端口401匹配的第一阻抗为R₂＝Z₀K，与第二输出端口402匹配的第二阻抗为R₃＝Z₀/K，根据以上公式：对于功率分配比为1:4的功率分配器，Z₀₂＝39.5(Ω)，Z₀₃＝158.1(Ω)，R＝125(Ω)。在现有技术中，功率分配器采用介电常数为2.55、厚度为1.524毫米的基板，第一阻抗线与第二阻抗线的线宽分别为6毫米和0.3毫米，线宽差距较大，其加工工序负杂，且容易出现误差。而在本实施例中，采用介电常数为10.2、厚度为1.06毫米的第一基板101，介电常数为2.55、厚度为1.524毫米的第二基板102，第一阻抗线201的线宽设计为1.48毫米，第二阻抗线202的线宽设计为0.3毫米，即可使得第一输出端口401与第二输出端口402的匹配阻抗比值为1：4。由此可见，当设计为高分配比的功率分配器时，由于基板层中的基板对应的介电常数不同，进而，可通过改变介电常数来配合功率分配对应的高低阻抗的线宽，使得高低阻抗的线宽的差异较小，加工工艺更加简单。所以，能有效解决现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题，避免了因加工误差造成的对器件性能的影响的技术效果。

进一步，为了提高输入端口30与第一输出端口401间的传输线路以及输入端口30与第二输出端口402间的传输线路的传输效率，如图1所示，功率分配器还包括：

第一阻抗变换器501，第一阻抗变换器501的一端与输入端口30连接，第一阻抗变换器501的另一端与第一阻抗线201的第一端以及第二阻抗线202的第一端连接；

第二阻抗变换器502，第二阻抗变换器502的一端与第一阻抗线201的第二端连接，第二阻抗变换器502的另一端与第一输出端口401连接；

第三阻抗变换器503，第三阻抗变换器503的一端与第二阻抗线202的第二端连接，第三阻抗变换器503的另一端与第二输出端口402连接；

其中，第一阻抗变换器501、第二阻抗变换器502与第三阻抗变换器503均为四分之一波长阻抗变换器。

具体的，在本实施例中，第一阻抗变换器501、第二阻抗变换器502与第三阻抗变换器503的作用是使得输入端口30连接的器件与输出端口401以及输出端口402连接的器件与功率分配器中的第一阻抗线201与第二阻抗线202匹配，进而使得第一阻抗线201与第二阻抗线202的传输效率更高。在具体实施过程中，第一阻抗变换器501、第二阻抗变换器502与第三阻抗变换器503通常采用四分之一波长阻抗变换器，当然，还可以是其它阻抗变换器，如：单短截线阻抗变换器、U型平衡阻抗变换器等等，在具体实施过程中，可根据实际需要进行设定，在此，本申请不做限定。在本实施例中，由图1所示，功率分配器仅是采用一级阻抗匹配，采用第一阻抗变换器501、第二阻抗变换器502与第三阻抗变换器503为四分之一波长阻抗变换器，在具体实施过程中，可根据实际情况，采用二级或三级阻抗匹配，在此，本申请不做限制。

功率分配器还包括：隔离电阻60，隔离电阻60的两端分别与第一阻抗线201与第二阻抗线202连接。由于第一阻抗线201与第二阻抗线202间连接有隔离电阻60，可避免第一阻抗线201与第二阻抗线202在连接时出现短路的情况。

进一步，第一阻抗线201通过转印或电镀工艺形成于第一基板101的表面；第二阻抗线202通过转印或电镀工艺形成于第二基板102的表面。第一基板101和第二基板102通过嵌合或磨合或拼接工艺构成基板层。具体的，在制作功率分配器的过程中，制作方法有许多种，下面以一详细的例子进行举例。功率分配器的基板层由使用铜制的第一基板101和只用铁制的第二基板102构成。

首先，裁剪基板，将基板剪裁为适合电路图的大小的基板。

其次，将基板进行处理，比如用细砂纸把基板表面的氧化层打磨掉，以保证在转印电路板时，热转印纸上的碳粉能牢固的印在基板上，打磨好的标准是板面光亮，没有明显污渍。

再次，绘制电路图，在绘制电路图时，要考虑到基板中的介电常数，根据第一基板101与第二基板102的介电常数合理布局电路图。

进一步的，转印电路板，即将绘制好的电路图贴在基板上，对齐好后把基板放入热转印机，放入时一定要保证印制有电路图的转印纸没有错位。一般来说经过2-3次转印，电路图就能很牢固的转印在基板上。

进一步的，腐蚀电路板，回流焊机。

首先检查一下电路板是否转印完整，若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。然后就可以腐蚀了，腐蚀好后将电路板从腐蚀液中取出清洗干净，这样一块电路板就腐蚀好了。

进一步的，电路板钻孔，电路板上是要插入电子元件的，所以就要对电路板钻孔。依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针进行操作。

进一步的，钻孔完后，用细砂纸把覆在电路板上的墨粉打磨掉，用清水把电路板清洗干净，烘干。

在完成上述步骤之后，就可以进行焊接电子元件、通电、检测步骤，以制作出完整的功率分配器。

通过本申请实施例中的一个或多个技术方案，可以实现如下一个或多个技术效果：

由于在本申请实施例中的功率分配器中，基板层设置为至少包括第一基板和第二基板；所述第一基板的第一介电常数与所述第二基板的第二介电常数不同。这样，当设计为高分配比的功率分配器时，由于基板层中的基板对应的介电常数不同，进而，可通过改变介电常数来配合功率分配对应的高低阻抗的线宽，使得高低阻抗的线宽的差异较小，加工工艺更加简单。所以，能有效解决现有技术中的功率分配器存在由于分配比过高造成无法实现或者加工误差大的技术问题，避免了因加工误差造成的对器件性能的影响的技术效果。

由于在本申请实施例中，功率分配器还包括：第一阻抗变换器，所述第一阻抗变换器的一端与所述输入端口连接，所述第一阻抗变换器的另一端与所述第一阻抗线的第一端以及所述第二阻抗线的第一端连接；第二阻抗变换器，所述第二阻抗变换器的一端与所述第一阻抗线的第二端连接，所述第二阻抗变换器的另一端与所述第一输出端口连接；第三阻抗变换器，所述第三阻抗变换器的一端与所述第二阻抗线的第二端连接，所述第三阻抗变换器的另一端与所述第二输出端口连接。这样，可以使得功率分配器的传输线(如：第一阻抗线、第二阻抗线)工作在匹配状态下，进而使得传输线的传输效率最高，进而功率分配器非配的功率信号更符合设计的需求。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种功率分配器，其特征在于，包括：

基板层，至少包括第一基板和第二基板；所述第一基板的第一介电常数与所述第二基板的第二介电常数不同；

导线层，包括设置在所述第一基板上的第一阻抗线以及设置在所述第二基板上的第二阻抗线；

输入端口，至少与所述第一阻抗线以及所述第二阻抗线相连；

输出端口组，至少包括第一输出端口与第二输出端口；其中，所述第一输出端口与所述第一阻抗线连接，用于输出第一功率值的第一信号，所述第二输出端口与所述第二阻抗线连接，用于输出第二功率值的第二信号。

2.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述第一阻抗线的第一线宽与所述第二阻抗线的第二线宽的差值小于预设值，所述第一输出端口匹配的第一阻抗为通过所述第一介电常数与所述第一线宽确定的阻抗，所述第二输出端口匹配的第二阻抗为通过所述第二介电常数与所述第二线宽确定的阻抗，所述第一阻抗与所述第二阻抗的比值为所述第一功率值与所述第二功率值的比值。

3.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述功率分配器还包括：

第一阻抗变换器，所述第一阻抗变换器的一端与所述输入端口连接，所述第一阻抗变换器的另一端与所述第一阻抗线的第一端以及所述第二阻抗线的第一端连接；

第二阻抗变换器，所述第二阻抗变换器的一端与所述第一阻抗线的第二端连接，所述第二阻抗变换器的另一端与所述第一输出端口连接；

第三阻抗变换器，所述第三阻抗变换器的一端与所述第二阻抗线的第二端连接，所述第三阻抗变换器的另一端与所述第二输出端口连接。

4.如权利要求3所述的功率分配器，其特征在于，所述第一阻抗变换器、所述第二阻抗变换器与所述第三阻抗变换器均为四分之一波长阻抗变换器。

5.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述功率分配器还包括：隔离电阻，所述隔离电阻的两端分别与所述第一阻抗线与所述第二阻抗线连接。

6.如权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述第一基板为微带基板或覆铜的陶瓷基板；所述第二基板为微带基板或覆铜的陶瓷基板。

7.如权利要求1-4中任一权项所述的功率分配器，其特征在于，所述第一阻抗线通过转印或电镀工艺形成于所述第一基板的表面；所述第二阻抗线通过转印或电镀工艺形成于所述第二基板的表面。