CN210182549U

CN210182549U - 功率分配器

Info

Publication number: CN210182549U
Application number: CN201921621666.3U
Authority: CN
Inventors: Lihong Zhan; 詹利宏; Junhong Li; 李俊宏; Chao Wang; 王超
Original assignee: Chengdu Wattsine Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Wattsine Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-26

Abstract

本申请提供一种功率分配器，涉及射频与微波领域，包括两个阻抗匹配单元、合路、四个支路以及三个隔离元件；每个阻抗匹配单元的一侧连接合路，另一侧连接两个支路，且不同的阻抗匹配单元连接不同的支路，可以将一路输入合路的信号通过两个阻抗匹配单元分为通过四个支路的信号，此外，与每个阻抗匹配单元连接的两个支路的两个交点之间设置有一个隔离元件，且两个阻抗匹配单元之间也设置有一个隔离元件，以提高对多路信号之间的隔离度，且添加隔离电阻可以对输出端口间法反射信号进行吸收，从而增加了输出端口间信号的抑制，进而可以实现将一路信号准确的划分为四路信号。

Description

功率分配器

技术领域

本申请涉及射频与微波领域，具体而言，涉及一种功率分配器。

背景技术

功率分配器是一种将一路信号的功率等分或不等分为两路或多路信号功率输出的多端口无源器件，其广泛的被应用于功率放大器，天线，雷达等微波射频电路中，用于功率放大的功率分配器的支路端口由于需要与功率放大器相匹配，因此常用于与功率放大电路连接的功率分配器的体积较大，导致成本高的问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种功率分配器，用以改善现有技术中成本高的问题。

本申请较佳实施例提供一种功率分配器，包括两个阻抗匹配单元、合路、四个支路以及三个隔离元件；每个阻抗匹配单元的一侧连接合路，另一侧连接两个支路，不同的阻抗匹配单元连接不同的支路；在与每个阻抗匹配单元连接的两个支路的两个交点之间设置有一个隔离元件，以及在两个阻抗匹配单元之间设置有一个隔离元件。

在上述实现过程中，每个阻抗匹配单元的一侧连接合路，另一侧连接两个支路，且不同的阻抗匹配单元连接不同的支路，可以将一路输入合路的信号通过两个阻抗匹配单元分为通过四个支路的信号，此外，与每个阻抗匹配单元连接的两个支路的两个交点之间设置有一个隔离元件，且两个阻抗匹配单元之间也设置有一个隔离元件，以提高对多路信号之间的隔离度，且添加隔离电阻可以对输出端口间法反射信号进行吸收，从而增加了输出端口间信号的抑制，进而可以实现将一路信号准确的划分为四路信号。

可选地，所述两个阻抗匹配单元包括第一阻抗匹配单元以及第二阻抗匹配单元；所述合路包括合路端口以及合路传输线，每个阻抗匹配单元的一侧通过所述合路传输线连接所述合路端口；所述四个支路包括第一支路端口、第一支路传输线、第二支路端口、第二支路传输线、第三支路端口、第三支路传输线、第四支路端口以及第四支路传输线；所述第一阻抗匹配单元通过所述第一支路传输线与所述第一支路端口连接，所述第一阻抗匹配单元通过所述第二支路传输线与所述第二支路端口连接，所述第二阻抗匹配单元通过所述第三支路传输线与所述第三支路端口连接，所述第二阻抗匹配单元通过所述第四支路传输线与所述第四支路端口连接。

在上述实现过程中，每个阻抗匹配单元的一侧与合路端口连接，且每个阻抗匹配单元都通过两个支路传输线与不同的两个支路端口连接，从而可以实现一路信号经过两个阻抗匹配单元后，分为四路信号分别经过四个支路传输线从四个支路端口输出，从而实现一路信号被功分为四路信号。

可选地，所述第一阻抗匹配单元包括第一阻抗匹配传输线、第一阻抗匹配线以及第二阻抗匹配线，所述第二阻抗匹配单元包括第二阻抗匹配传输线、第三阻抗匹配线以及第四阻抗匹配线；所述第一阻抗匹配线的一端与所述第二阻抗匹配线的一端在第一交点处连接，所述第一阻抗匹配传输线的一端与所述第一交点连接，所述第一阻抗匹配传输线的另一端与所述合路连接；所述第一阻抗匹配线的另一端与所述第一支路传输线在第二交点处连接，所述第二阻抗匹配线的另一端与所述第一支路传输线在第三交点处连接；所述第三阻抗匹配线的一端与所述第四阻抗匹配线的一端在第四交点处连接，所述第二阻抗匹配传输线的一端与所述第四交点连接，所述第二阻抗匹配传输线的另一端与所述合路连接；所述第三阻抗匹配线的另一端与所述第三支路传输线在第五交点处连接，所述第四阻抗匹配线的另一端与所述第四支路传输线在第六交点处连接。

在上述实现过程中，一路信号从合路分别进入第一阻抗匹配单元和第二阻抗匹配单元，也就是一路信号从合路被分为两路信号，其中一路信号会经过一个阻抗匹配单元并被再被分为两路信号，由于每个阻抗匹配单元中包括两个阻抗匹配线，进入每一个阻抗匹配单元的信号通过阻抗传输线在一个交点处再被分为两路信号，最终实现从合路处进入的一路信号被两个阻抗匹配单元分为四路信号，并从支路传输线输出，实现一路信号被功分为四路信号。

可选地，所述三个隔离元件包括第一隔离电阻、第二隔离电阻以及第三隔离电阻；所述第一隔离电阻的一端与所述第一交点连接，所述第一隔离电阻的另一端与所述第四交点连接；所述第二隔离电阻的一端与所述第二交点连接，所述第二隔离电阻的另一端与所述第三交点连接；所述第三隔离电阻的一端与所述第五交点连接，所述第三隔离电阻的另一端与所述第六交点连接。在上述实现过程中，添加隔离电阻可以提高功率分配器的隔离度，还可以增加支路端口之间的信号抑制度。

可选地，所述合路传输线、所述第一支路传输线、所述第二支路传输线、所述第三支路传输线、所述第四支路传输线、所述第一阻抗匹配传输线、所述第一阻抗匹配线、所述第二阻抗匹配线、所述第二阻抗匹配传输线、所述第三阻抗匹配线以及所述第四阻抗匹配线均为微带线。在上述实现过程中，采用微带线能够降低功率分配器的制造成本，且减小功率分配器的重量，此外，微带线的结构简单，由其组成的功率分配器便于安装和调试，从而降低成本。

可选地，所述微带线的传导层和接地层的材料均为铜。

可选地，每个阻抗匹配线的阻抗为根据与其连接的支路传输线的阻抗、所述合路传输线的阻抗以及所述功率分配器中该阻抗匹配线对应的功率分配比确定的值。

可选地，所述两个阻抗匹配单元以所述合路为轴对称设置。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种传统一分四功率分配器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种功率分配器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种功率分配器的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种功率分配器中阻抗匹配单元的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种功率分配器中隔离元件的结构示意图。

图标：100-功率分配器；110-阻抗匹配单元；111-第一阻抗匹配单元；1111-第一阻抗匹配传输线；1112-第一阻抗匹配线；1113-第二阻抗匹配线；112-第二阻抗匹配单元；1121-第二阻抗匹配传输线；1122-第三阻抗匹配线；1123-第四阻抗匹配线；120-合路；121-合路传输线；130-支路；131-第一支路传输线；132-第二支路传输线；133-第三支路传输线；134-第四支路传输线；140-隔离元件；141-第一隔离电阻；142-第二隔离电阻；143-第三隔离电阻；200-一级功分结构；300-二级功分结构。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

功率分配器是一种将一路信号的功率等分或不等分为两路或多路信号功率输出的多端口无源器件，广泛应用于功率放大器、天线以及雷达等微波射频电路中。功率分配器按输出通道路数可分为1分2、1分3以及1分4等。功率分配器的主要指标有功率损耗、功率容量、各端口电压驻波比、各输出端口之间隔离度以及相位平衡度等。传统一分四功率分配器一般是由两级威尔金森功率分配器之间进行级联构成，如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种传统一分四功率分配器的结构示意图，该传统一分四功率分配器包括一级功分结构200和二级功分结构300，一路信号从一级功分结构200的输入端输入之后，被分为两路信号从一级功分结构200的两个输出端输出，一级功分结构200的两个输出端分别和二级功分结构300中的两个输入端连接，两路信号以同样的方式被二级功分结构300分为四路信号进行输出。由于用于与功率放大器匹配的功率分配器的技术指标应该充分满足功率放大器的需求，因此要求功率分配器的输出端口与功率放大器的接口结构相匹配，也就导致了传统一分四功率分配器的四个输出端口之间要间隔一定的距离，且由于一级功分结构200和二级功分结构300之间进行级联占用较大的空间，例如制造图1所示的功率分配器需要面积至少为M×N的板材，进而导致制造成本高的问题。

为了有效的提高了空间利用率，节约了板材制造成本，本申请提供一种功率分配器100，请参看图2，图2为本申请实施例提供的一种功率分配器100的结构示意图，包括两个阻抗匹配单元110、合路120、四个支路130以及三个隔离元件140；每个阻抗匹配单元110的一侧连接合路120，另一侧连接两个支路130，不同的阻抗匹配单元110连接不同的支路130；在与每个阻抗匹配单元110连接的两个支路130的两个交点之间设置有一个隔离元件140，以及在两个阻抗匹配单元110之间设置有一个隔离元件140。

图2中所示的功率分配器100与图1所示的功率分配器相比，未采用一级功分结构200和二级功分结构300级联的方式构造功率分配器，从一定程度上减小功率分配器100的宽度，同时，功率分配器100的两个阻抗匹配单元110中涉及到的阻抗匹配线是横向延伸的，能够进一步减小功率分配器100的宽度。

可选地，两个阻抗匹配单元110以合路120为轴对称设置。

图3为本申请实施例提供的另一种功率分配器100的结构示意图，其中，两个阻抗匹配单元110包括第一阻抗匹配单元111以及第二阻抗匹配单元112；合路120包括合路端口a以及合路传输线121，每个阻抗匹配单元110的一侧通过合路传输线121连接合路端口a；四个支路130包括第一支路端口b、第一支路传输线131、第二支路端口c、第二支路传输线132、第三支路端口d、第三支路传输线133、第四支路端口e以及第四支路传输线134；第一阻抗匹配单元111通过第一支路传输线131与第一支路端口b连接，第一阻抗匹配单元111通过第二支路传输线132与第二支路端口c连接，第二阻抗匹配单元112通过第三支路传输线133与第三支路端口d连接，第二阻抗匹配单元112通过第四支路传输线134与第四支路端口e连接。

图3中所示的功率分配器100的四个支路端口为等间隔排列为一列的，满足与功率放大器匹配连接的需求，可以理解地，支路端口可以根据实际情况进行分布，例如，两个支路端口可以设置在功率分配器100的左侧，另外两个支路端口可以设置在功率分配器100的右侧。

在上述实现过程中，每个阻抗匹配单元110的一侧与合路端口a连接，且每个阻抗匹配单元110都通过两个支路传输线与不同的两个支路端口连接，从而可以实现一路信号经过两个阻抗匹配单元110后，分为四路信号分别经过四个支路传输线从四个支路端口输出，从而实现四功分。

在上述实现过程中，每个阻抗匹配单元110的一侧连接合路120，另一侧连接两个支路130，且不同的阻抗匹配单元110连接不同的支路130，可以将一路输入合路120的信号通过两个阻抗匹配单元110分为通过四个支路130的信号，此外，与每个阻抗匹配单元110连接的两个支路130的两个交点之间设置有一个隔离元件140，且两个阻抗匹配单元110之间也设置有一个隔离元件140，以提高对多路信号之间的隔离度，且添加隔离电阻可以对输出端口间法反射信号进行吸收，从而增加了输出端口间信号的抑制，进而可以实现将一路信号准确的划分为四路信号。

可选地，图4为本申请实施例提供的一种功率分配器100中阻抗匹配单元110的结构示意图，第一阻抗匹配单元111包括第一阻抗匹配传输线1111、第一阻抗匹配线1112以及第二阻抗匹配线1113，第二阻抗匹配单元112包括第二阻抗匹配传输线1121、第三阻抗匹配线1122以及第四阻抗匹配线1123；第一阻抗匹配线1112的一端与第二阻抗匹配线1113的一端在第一交点O1处连接，第一阻抗匹配传输线1111的一端与第一交点O1连接，第一阻抗匹配传输线1111的另一端与合路120连接；第一阻抗匹配线1112的另一端与第一支路传输线131在第二交点O2处连接，第二阻抗匹配线1113的另一端与第二支路传输线132在第三交点O3处连接；第三阻抗匹配线1122的一端与第四阻抗匹配线1123的一端在第四交点O4处连接，第二阻抗匹配传输线1121的一端与第四交点O4连接，第二阻抗匹配传输线1121的另一端与合路120连接；第三阻抗匹配线1122的另一端与第三支路传输线133在第五交点O5处连接，第四阻抗匹配线1123的另一端与第四支路传输线134在第六交点O6处连接。

在上述实现过程中，一路信号从合路120分别进入第一阻抗匹配单元111和第二阻抗匹配单元112，也就是一路信号从合路120被分为两路信号，其中一路信号会经过一个阻抗匹配单元110并被再被分为两路信号，由于每个阻抗匹配单元110中包括两个阻抗匹配线，进入每一个阻抗匹配单元110的信号通过阻抗传输线在一个交点处再被分为两路信号，最终实现从合路120处进入的一路信号被两个阻抗匹配单元110分为四路信号，并从支路传输线输出，实现一路信号被功分为四路信号。

可选地，请参看图5，三个隔离元件140包括第一隔离电阻141、第二隔离电阻142以及第三隔离电阻143；第一隔离电阻141的一端与第一交点O1连接，第一隔离电阻141的另一端与第四交点O4连接；第二隔离电阻142的一端与第二交点O2连接，第二隔离电阻142的另一端与第三交点O3连接；第三隔离电阻143的一端与第五交点O5连接，第三隔离电阻143的另一端与第六交点O6连接。在上述实现过程中，添加隔离电阻可以提高功率分配器100的隔离度，还可以增加支路端口之间的信号抑制度。

可选地，合路传输线121、第一支路传输线131、第二支路传输线132、第三支路传输线133、第四支路传输线134、第一阻抗匹配传输线1111、第一阻抗匹配线1112、第二阻抗匹配线1113、第二阻抗匹配传输线1121、第三阻抗匹配线1122以及第四阻抗匹配线1123均为微带线。

其中，微带线的传导层和接地层的材料均为铜。微带线的介质层可以采用介电常数为2.65的板材，也可以采用其他介电常数的板材，例如，一般可以用罗杰斯板材和FR-4板材，其中，型号为5880的罗杰斯板材的介电常数为2.2，型号为4350的罗杰斯的介电常数是3.66，此外，不同的板材除了介电常数不同以外，介质损耗也不同，介质损耗越小，插损值越小，可根据具体情况选择。

在上述实现过程中，采用微带线能够降低功率分配器100的制造成本，且减小功率分配器100的重量，此外，微带线的结构简单，由其组成的功率分配器100便于安装和调试，从而可以降低制造成本。

可选地，每个阻抗匹配线的阻抗为根据与其连接的支路传输线的阻抗、合路传输线121的阻抗以及功率分配器100中该阻抗匹配线对应的功率分配比确定的值。

功率分配器100是通过阻抗变换来实现功率的分配的，当某阻抗匹配线对应的功率分配比为1，且与其连接的支路传输线的阻抗Z₀以及合路传输线121的阻抗Z₀都为50Ω时，该阻抗匹配线的输入阻抗Z应为

因此阻抗匹配线的阻抗可以设置为70.7Ω，而隔离电阻R＝2Z₀＝100Ω。当某阻抗匹配线对应的功率分配比为K时，Z₀₁和Z₀₂为两条阻抗匹配传输线的阻抗，有计算公式

隔离电阻

其中，K值由功率分配比确定，也就是K值由功率分配比确定Z₀₁：Z₀₂，1:1是K值为1，1:2时K值为

作为一种实施方式，本申请提供的功率分配器100还可以根据实际情况实现将一路信号分为多路信号，例如，可以将一路信号分为六路信号，此时，功率分配器100可以包括两个阻抗匹配单元110、合路120、六个支路130以及五个隔离元件140；每个阻抗匹配单元110的一侧连接合路120，另一侧连接三个支路130，且不同的阻抗匹配单元110连接不同的支路130；在与每个阻抗匹配单元110连接的三个支路130的三个交点中相邻的两个交点之间设置有一个隔离元件140，以及在两个阻抗匹配单元110之间设置有一个隔离元件140；此外，还可以将一路信号分为八路信号，此时，功率分配器100可以包括两个阻抗匹配单元110、合路120、八个支路130以及七个隔离元件140；每个阻抗匹配单元110的一侧连接合路120，另一侧连接四个支路130，且不同的阻抗匹配单元110连接不同的支路130；在与每个阻抗匹配单元110连接的四个支路130的四个交点中相邻的两个交点之间设置有一个隔离元件140，以及在两个阻抗匹配单元110之间设置有一个隔离元件140。

综上所述，本申请提供一种功率分配器100，该功率分配器100中的每个阻抗匹配单元110的一侧连接合路120，另一侧连接两个支路130，且不同的阻抗匹配单元110连接不同的支路130，可以将一路输入合路120的信号通过两个阻抗匹配单元110分为通过四个支路130的信号，此外，与每个阻抗匹配单元110连接的两个支路130的两个交点之间设置有一个隔离元件140，且两个阻抗匹配单元110之间也设置有一个隔离元件140，以提高对多路信号之间的隔离度，且添加隔离元件140可以对输出端口间法反射信号进行吸收，从而增加了输出端口间信号的抑制，进而可以实现将一路信号准确的划分为四路信号。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种功率分配器，其特征在于，包括两个阻抗匹配单元、合路、四个支路以及三个隔离元件；

每个阻抗匹配单元的一侧连接合路，另一侧连接两个支路，不同的阻抗匹配单元连接不同的支路；

在与每个阻抗匹配单元连接的两个支路的两个交点之间设置有一个隔离元件，以及在两个阻抗匹配单元之间设置有一个隔离元件。

2.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述两个阻抗匹配单元包括第一阻抗匹配单元以及第二阻抗匹配单元；

所述合路包括合路端口以及合路传输线，每个阻抗匹配单元的一侧通过所述合路传输线连接所述合路端口；

所述四个支路包括第一支路端口、第一支路传输线、第二支路端口、第二支路传输线、第三支路端口、第三支路传输线、第四支路端口以及第四支路传输线；

所述第一阻抗匹配单元通过所述第一支路传输线与所述第一支路端口连接，所述第一阻抗匹配单元通过所述第二支路传输线与所述第二支路端口连接，所述第二阻抗匹配单元通过所述第三支路传输线与所述第三支路端口连接，所述第二阻抗匹配单元通过所述第四支路传输线与所述第四支路端口连接。

3.根据权利要求2所述的功率分配器，其特征在于，所述第一阻抗匹配单元包括第一阻抗匹配传输线、第一阻抗匹配线以及第二阻抗匹配线，所述第二阻抗匹配单元包括第二阻抗匹配传输线、第三阻抗匹配线以及第四阻抗匹配线；

所述第一阻抗匹配线的一端与所述第二阻抗匹配线的一端在第一交点处连接，所述第一阻抗匹配传输线的一端与所述第一交点连接，所述第一阻抗匹配传输线的另一端与所述合路连接；所述第一阻抗匹配线的另一端与所述第一支路传输线在第二交点处连接，所述第二阻抗匹配线的另一端与所述第二支路传输线在第三交点处连接；

所述第三阻抗匹配线的一端与所述第四阻抗匹配线的一端在第四交点处连接，所述第二阻抗匹配传输线的一端与所述第四交点连接，所述第二阻抗匹配传输线的另一端与所述合路连接；所述第三阻抗匹配线的另一端与所述第三支路传输线在第五交点处连接，所述第四阻抗匹配线的另一端与所述第四支路传输线在第六交点处连接。

4.根据权利要求3所述的功率分配器，其特征在于，所述三个隔离元件包括第一隔离电阻、第二隔离电阻以及第三隔离电阻；

所述第一隔离电阻的一端与所述第一交点连接，所述第一隔离电阻的另一端与所述第四交点连接；

所述第二隔离电阻的一端与所述第二交点连接，所述第二隔离电阻的另一端与所述第三交点连接；

所述第三隔离电阻的一端与所述第五交点连接，所述第三隔离电阻的另一端与所述第六交点连接。

5.根据权利要求3所述的功率分配器，其特征在于，所述合路传输线、所述第一支路传输线、所述第二支路传输线、所述第三支路传输线、所述第四支路传输线、所述第一阻抗匹配传输线、所述第一阻抗匹配线、所述第二阻抗匹配线、所述第二阻抗匹配传输线、所述第三阻抗匹配线以及所述第四阻抗匹配线均为微带线。

6.根据权利要求5所述的功率分配器，其特征在于，所述微带线的传导层和接地层的材料均为铜。

7.根据权利要求2所述的功率分配器，其特征在于，每个阻抗匹配线的阻抗为根据与其连接的支路传输线的阻抗、所述合路传输线的阻抗以及所述功率分配器中该阻抗匹配线对应的功率分配比确定的值。

8.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述两个阻抗匹配单元以所述合路为轴对称设置。