TW200807797A - Power combiner or divider - Google Patents

Power combiner or divider Download PDF

Info

Publication number
TW200807797A
TW200807797A TW096117360A TW96117360A TW200807797A TW 200807797 A TW200807797 A TW 200807797A TW 096117360 A TW096117360 A TW 096117360A TW 96117360 A TW96117360 A TW 96117360A TW 200807797 A TW200807797 A TW 200807797A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transmission line
output
power divider
input
power
Prior art date
Application number
TW096117360A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI473340B (zh
Inventor
Alexandre Dupuy
Kevin M K H Leong
Tatsuo Itoh
Original Assignee
Univ California
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ California filed Critical Univ California
Publication of TW200807797A publication Critical patent/TW200807797A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI473340B publication Critical patent/TWI473340B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38Impedance-matching networks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type

Description

200807797 九、發明說明: t發明所屬之技術領域3 相關之專利 本申請案係主張於2006年5月18曰申請在先之美國專 5 利申請案第60/802,089號之優先權,其完整内容合併於本文 中以供參考。 聯邦政府贊助研究或發展相關聲明 本發明是在美國政府資助合同號/資助號第 N00014-01-1-0803號,由海軍研究所資助之研究。美國政府 10 具有本發明之部分權利。 發明領域 本發明係有關功率分配與結合,更具體地係有關使用 介值傳輸線在無限波長頻率之功率結合通道二極體振盪 器。再者,本發明係有關使用介質混合型右手/左手傳輸線 15 在無限波長頻率之功率結合器。 L· 發明背景 功率結合器用以使用單一輸出裝置傳送更多的輸出功 率。序列式結合器廣泛地用於結合功率放大器、天線、振 20 盪器等等,因為其能夠以同相位結合而信號。以同相位結 合而信號需要將每一連接埠的間隔設定為此波長的特定部 分,例如位於;L或A/2處。功率分割器則執行反向運作,將 來自單一輸入埠之功率傳送至多個輸出埠。序列式功率分 割器比並列式功率分割器簡單及簡潔。序列式分割器的優 5 200807797 勢隨著輸出埠數量的增加而增加,而且饋接供給網路用之 實體面積是有限的。序列式分割器平均並以同相位傳送功 率至所有輪出埠。序列式分割器可以使用於多種應用中, 例如鑛接天線陣列,用以做時脈同步以及作為無線接收器 5 電路内部線路。 因此需要一種可以簡潔型式實現而且在序列連接内部 需固定波長位置配置之分割器/結合器裝置與方法。本發明 貫現此一需求,並且解決先前發展之結合器與分割器之缺 點。 10 【發明内容】 發明概要 此處對功率分配/結合裝置、電路與方法做說明,例如 使用在複合右手/左手(CRLH)介質傳輸線所觀察到之無限 波長現象之通道二極體振盪器裝置。在此一頻率下,與無 15限長度波長對應之傳輸線之電子長度為零度。 使用介質傳輸線之無限波長特性實現N埠功率分割器/ 結合器。此結構是以複合右手/左手(CRLH)傳輸線(TL)為基 礎’其依據頻率而具有純右手(RH)(相位延遲)傳輸特性或純 左手(LH胸立超前)孔傳輸特性。在即與⑶區間之過渡頻 率為傳輸常數等於零(㈣之處。因此在此過渡頻率存有一、 無限波長,在此解時波形沿著傳輪線傳輸之相位與振幅 與位置無關,讀輸線作為共振ϋ時支持駐波。 ^::::;::::::^;:;;:::: 6 200807797 結:而。無論沿著此CRLH傳線之位置與傳輪埠數量為何, 此電路能夠平均地以同相位結合㈣率輪入並且能夠透過 磨市場中之非線性相互作用鎖定不同的振盪模式。 “本發明的—個觀純含制零度傳輪線Γ現駐波共振 為早節,此振盪器(或其他RF源)輕易地耦合至此共振哭, 此共振H的特性動X降低以結合振|_㈣ j中(但並不侷限於此),在具錢通道二極體顧器組配之 第零階共振器在2GH時可以獲得之最大功率結合 131%。 本發明的另一觀念為使用零度傳輪線之序列式分割 器,其將輸入埠之訊號平均並以同相位分割至輸出埠。無 論沿著此CRLH傳線之位置與傳輸埠數量為何,此電路能夠 平均地以同相位分割功率。此分割器的實際長度或功率分 接器位置並不會影響每一輸出埠間之相位與功率平衡。 本發明另一觀念為使用零度傳輸線實現駐波共振器部 分,其中輸入訊號輕易地耦合至共振器,共振器特性用以 平均並以同相位麵合能量至輸出埠。藉由範例,伸並不仍 限於範例中,實現三埠與五埠序列式分割器以展示與輸出 位置無關之相等功率分配。 20 輸入鎖定量測展示序列式結合器可以用於可調整式振 盪器,第零階共振器可以用於較高Q值之振盪器。 本發明一實施例裝置包含:(a)零度複合式右手/左手 (CRLH)傳輸線(TL)、⑻此傳輸線被組配成具有多個輸入與 一個輸出用連接埠,其中輸入埠組配以接收來自相對應裝 7 200807797 置之輪出訊號、(c)此裝置包含以多個輸入埠與一個輸出槔 建構之結合器或者以單-輸入埠與多個輪出璋建構之分割 态、(d)在結合器範例,在輸入埠接收輸入此結合器之輸入 信號會被傳輸線以同相位結合而在輪出埠產生一輸出訊 5號、(e)在分割器範例中,在輸出埠接收到輪入此分割器之 輸入訊號會被傳輸線平均並以同相位分割在每一輸出埠產 生輸出訊號。 本發明之一實施例為一功率結合器,其包含:(a)零度 複合式右手/左手(CRLH)傳輸線(TL)、(b)此傳輸線被組配成 10具有一個輸出埠與多個輸入埠以接收來自相對應輸入裝置 之輸出訊號、以及(C)在輸出埠接收之輸入訊號會被傳輸線 以同相位結合而以在輸出埠產生一輸出訊號。在本發明的 一種模式中,阻抗匹配轉換器耦合至每一輸入埠,其具有 與特定振盪器輸出頻率對應之四分之一波長。在此結合器 15中,每一輸入埠被組配用以接收來自振盪器或其他RF源之 訊號。在結合器輸入埠接收之振盪器輸出訊號會被傳輪線 以同相位結合而並在輸出埠產生輸出訊號。 在另一實施例中,功率結合器包括將複合式右手/左手 (CRLH)傳輸線(TL)組配成第零階共振器,此傳輸線具有一 20開路第一端、第二端則為鬆耦合輸出埠、以及多個鬆耦合 輸入埠,其中每一輸入埠被組配以接收來自振盪器之訊 號,以及在輸入埠接收之振盪器輸出訊號會被傳輸線以同 相位結合而以在輸出埠產生輸出訊號。 在本發明最後一個實施例中,振盪器包含通道二極體 8 200807797 振盈器。在本發明的-種模式中,輸出埠之阻抗合 阻抗匹配,例如50歐姆。在本發明的“、曰/、寸疋 入埠與相對應的振盪器阻抗匹配。 ;雨 在本發明的另一模式 中,阻抗㈣轉換㈣合至每-輸μ,例如以具有與^ 對應振蘯益輸出頻率對應之四分之一 現。 ,長之轉換器加以實 10 15 另-貫施例為功率分割器,其包含:⑷複合式右手/ 工手(CRLH)傳輸線(TL)、(b)此傳輪線具有_個輸人_多 個輸出埠以輸出訊號至對應的裝置、以及⑷在輸入谭接收 之輸入訊號會被傳輸線平均且簡相位分割以在每一輸出 ^產生輸出訊號。在本發明的—種模式中,傳輸線之^ 埠連接是由開關控制,例如二極體。 必須瞭解到結合器之上述實施例與模式並不偈限於與 振盧器-同使用’並可以用於結合任何需制輸出,例如 功率放大器、天線陣列等等。 必須瞭解到分割器之上述實施例與模式同樣地並不偈 =與來自顧器之輸人—同使用,其輸出可以導向任何 而的衣置,例如天線陣列、時脈同步電路以及無線接收 裔電路。 本發明的一個觀念為作為序列式結合器或分割器之架 構0 本發明的另一個觀念為由CRLH-TL·片段建構之結合器 /分割器運作於無限波長頻率之主體。 本發明另一觀念為結合器之所有輸入埠可以同相位結 9 200807797 合而將結合器輸入埠保持在特定間距。 觀念為一分割器, 共振=:mr_KCRLH-TL作為第零階 爿如來自通道二極體振盪器之輸入可以 = 至此共振11,功率則是從聽n的-個端點梅 亡毛明另-觀念為使用開路端點crlh_tl作為第零階 10共振益,在輪入與輸出埠上使用輕合電容器,例如微 拉(Pf)等級。 柄明另-觀念為_CRLH_TL結合器/分割器,其提供 包含右手序列式電感I樓分流電容器Q(如同傳統傳輸線) 以及左手序列式電容Cl與分流電感^之週期性結構。 15 本發明另一觀念為一整合群聚元件以模仿左手電容 器,以及使用短電路棒而非群聚元件以模仿左手電感以降 低損耗之之CRLH-TL結合器/分割器。 本發明另一觀念為具有使用能夠提供適當RH相位之 電子長度微帶線來實現傳輸線之RH部分之CRLH-TL結合 20 器/分割器。 本發明另一觀念為具有特定阻抗,例如50歐姆之輸出 埠或輸入埠之CRLH-TL結合器/分割器。 本發明另一觀念為一 CRLH-TL結合^§/分割’其中從 通道二極體振盈器接收之訊號會經由做為電感之短電路棒 200807797 耦合以消去電容性並設置振盪頻率。 本發明另一觀念為藉由CRLH-TL提供之濾波提供比傳 統結合器/分割器組配改善之相位雜訊特性之結合器/分割 器。 5 本發明另一觀念為提供對給定頻寬進行模式鎖定之 CRLH-TL結合器/分割器。 本發明之其他觀念將在下列的規格說明中揭露,其中 這些詳細說明僅作為本發明完全揭露之較佳實施力說明, 但並不侷限於此一範缚。 10 圖式簡單說明 藉由參考下列圖示可以更全盤地瞭解本發明,下列圖 示只用作說明目的: 第1圖為依據本發明實施例一平衡式CRLH傳輸線在夕 =〇處功率結合器之示意圖。 15 第2圖為第1圖平衡式CRLH序列結合器使用具有兩連 接埠零度傳輸線測量之s參數強度圖。 第3圖為依據本發明實施例一平衡式CRLH傳輸線在ρ =0處作為第零階共振器功率結合器之示意圖。 第4圖為第3圖具有兩連接埠第零階CRLH共振器功率 20 結合器所測量之s參數強度圖。 第5圖為依據本發明觀念使用具有通道二極體振盪器 之兩連接埠第零階共振器功率結合器之實驗設置方塊圖。 第6圖為依據本發明觀念使用第零階共振器功率結合 器鎖定兩通道二極體振盪模式之輸出頻譜圖。 11 200807797 【3βΓ 較佳實施例之詳細說明 更具體地參考說明圖示以說明本發明如第1圖至第6圖 所示裝置實施例之目的。必須瞭解到本發明裝置可以有各 5種組配、細部紐件以及各種不同的特定步驟與順序而不悖 離本發明基本觀念。 f 1.簡介 本發明包含以存在無限波長頻率為基礎之功率結人 (为配)方法。餐由範例,但並不侷限於範例範轉,對兩種功 10率結合方法之實現做說明與比較。第一實施例使用 CRLH-RL片段作為部分序列結合器將數個通道二極體振盪 器功率結合。使用此一結構,當沿著此傳輸線之所有連接 槔同相位時,每一二極體可以最佳地被結合。第二實施例 使用開端點CRLH-TL作為第零階共振器〇)。在此架構 15中,通道二極體振盪器輕易地耦合至介質共振器並由此共 振器的一端抽取功率。因為維持一駐波,所有的二極體再 次以相同相位結合而。再者,因為此駐波維持一等量電壓 通過整個共振為,因此沿著此傳輸線比較受序列損失所影 響。因此,假若將額外的損失加到此傳輸線,只有無限波 20長模式可以維持此功率,而其他共振模式則會抑制此功 率。其有利於建立高Q值振盪器,並且可以降低諧振。本發 明亦提供並比較此二方法的實驗數據。 2.振盪器功率結合器之設計與 此處解說之功率結合裔架構是以運作於無限波長頻率 12 200807797 之CRLH_TL架構為基礎,其中在〇#〇處夕=〇。 2·1 CRLH 理論 CRLH-TL可以是為包含右手序列電感“與靜電容 CR(傳統傳輸線)以及左手序列電容匕與靜電感、之週期性 5結構。在非平衡條件下,其,存有可以支持一 無限波長之兩個不同共振頻率ω以與ω μ : ,叱=τάτ ⑴ 在ω以與ωα處,群組速度fvg =,^|為零且其相位速 度= 為無窮大。在平衡條件下,當z〃Ci=ZlC〃時其共 10 振頻率相同且ω% = 。 2.2設計功率結合器單元
零度CRLH-TL是依據下列文獻實現:2004年1月之 IEICE電子期刊地E87-C期第1號第1至7頁,A. Sanada,C. Caloz與Τ· Itoh發表之“Zeroth Order Resonance in CRLH TL 15 Resonance in the Left-Handed Transmission Line”,其完整 内容合併於本文中以供參考,在2GHz頻率時以找出&、 、心與之數值。 CRLH-TL可以使用符合上述無限波長模組之分散式或 集中式元件來實現,因此每一單元小於2/10。如範例所示, 20 集中式元件用以模擬左手電容器,左手電感則使用短棒而 不使用聚集式元件實現以減少損耗。此傳輸線RG部分是使 13 200807797 用提供適當RH相位電子長度之微帶線加以實現。計算得到 的 $ 數為 CL=2pF、LL=5nH、CR=l 3pF^LR=3 3nH。當 LG—〃時’此單元為平衡狀態。如範例所示,此 疋組裝於含有、㈣·33 RT/Duroid之基質上。 5 2·3使用零度傳輸線之序列功率結合器 第1圖展示本發明序列結合器電路之示範實施例10。如 圖所不之CRLH-TL 12具有組抗與50Ω匹配之輸出埠14(埠 1) ’其他埠16a、i6b ' 16n_卜16n則與通道二極體振盪器最 佳組抗匹配,這些埠接著在基頻處透過長度[之1/4波長轉 10 換器 18a、18b、16η-1、16η轉換。 每一振盪器埠使用CRLH-TL單元之單一線段或多個線 段連接,如前面章節所述,為了保證每一振盪器可以在輸 出埠處以同相位結合而。注意到每一埠之間的距離: ···,A可以是任意的距離,不過因為在運作頻率下广=〇因 此仍舊可以提供同相位之功率結合。此任意間隔可以簡化 結合器佈線與振盪器間隔的限制。 必須瞭解到在本發明裝置之分割器組配中,連接埠14 為輪入埠,連接埠16a、16b、16n_;^l6n則為輸出埠。輸 入埠14較佳地為阻抗匹配,例如50Ω,而輪出埠則與接收輸 20出信號裝置之最佳阻抗匹配。 第2圖展示對具有兩連接埠之CRLH零度傳輸線測量之 S參數。埠1為輸出埠,在2GHz時量測之相位與強度為: &尸-89.9。,&尸-91.6。,内/|=-3.〇56dB 與 |心卜3 247dB。所得 到的損耗可以視為用以實現LH電容之電容器損耗。依據本 14 200807797 發明之另外兩個序列結合器組配也_併組裝及量測。第一 個組配為等間隔之三埠結合器,其量測的相位與強度為: =叫 〇2.96。,& 尸-撤。,〜=_102·67。,叫=4 892犯, 丨知卜5.咖與丨W5dB。第二個組配為非等間隔之三 5埠結合器,其量測的相位與強度為:&尸_95。&尸_88。 ^=-90.30, |^,=-5.019dB, l^h-5.335B#,^h.;〇32;2dB: 此-架構因為集中式元件電容而具有〇3犯之損耗。必須瞭 解到當單元數量增加時此影響將更加顯著。可以使用較低 損耗電容器及/或使用分散是傳輸線加以改善。 10 2 ·4第零階共振器功率結合器 第3圖展不使用與第2.2節描述之相同單元之第零階共 振=32較佳組配實施例30。然而在此組配中crlh_tl之長 度是作為-共振器,將其—端作為開路電路並將輸出谭與 振盪器埠耗合至此結構。在此範例中,在每-連接埠與電 15 :、連接之耦合電容器36a、36b、36rM與細為⑽功率結 :器輸出端之耗合電容器34則為5pF。可以將此結構視為提 ”頜外的振盪态遽波以降低相位雜訊。再者,因為此共振 為—駐波,因此其比較不容易受傳輸線序列損耗之影響, 因此沿著此傳輸線之電壓為定值。 2〇 必須瞭解到在分割器組配中,電容器34是位於此裝置 之輸入埠,電容器36a、36b、36n-l與36η則是位於輸出埤。 第4圖為具有兩連接埠組配成雨串連單元之第零階功 率結合器特性曲線圖,如第2.1節所述。如第3圖所示之此 結合器其在2GHz量測之S參數為··知=-66.7。,&尸-67.5。, 15 200807797 |^|=-3.5dB與|5^|=_3·6。 3.振盪器功率結合蕃測 通道二極體(例如Metelics公司之Μ1Χ1168通道二極體) 使用於2GHz以内之振盪器設計。此通道二極體因為其負斜 5率之1_v特性曲線使其具有振盪能力,類似於C. Kider,I.
Mehdi,J.R· Ease,與G.I· Haddad在 1990年 1 月 IEEE微波理論 與技術期刊第38期第1號第864-872頁之“P〇wer and stability limitations of resonant,tunneling diodes”所描述的共振通道 二極體,其完整内容合併於本文中以供參考。 10 通道二極體可以模組化為負電阻與電容之並聯,如〇.
Boric-Lubecke,Dee-Son Pan與T. Itoh在 1994年 11 月 IEEE微 波與導波期刊第4期第11號第364-366頁之“RF Excitation of an Oscillator with Several Tunneling Devices in Series”,其 完整内容合併於本文中以供參考。在此二極體中以串接方 15式插入一短線作為電感器以抵銷電容並設定其振盪頻率。 為了達到最大振盪功率,此二極體的輸出端設置為最佳功 率阻抗,在此情況為50Ω。在自由運作振盪器内之通道二極 體在2GHz具有最大輸出功率-26dBm。 第5圖展示用以測試功率結合器實施例之示範實施例 2〇 5〇組配。圖中所示之第一振盪器52與第二振盪器54分別透 過連接埠58、60與結合器56耦合。結合器之輸出透過輸出 埠62耗合至量測設備(圖中未展示),例如頻譜分析儀。結合 器56具有轉換器66、68分別引導連接埠6〇、咒至連接有例 如以70a、70b與7〇c表示二極體之TL區段64。在此範例中, 16 200807797 通道二極體個別的偏壓為0.2V。 表1表示不同方法之輸出功率與單通道二極體振盪器 在基頻與第二及第三諧振頻率之比較。在第零階共振器功 率結合器因為上述之濾波效應可以獲得較高的功率結合效 5率。對於單一二極體而言,第三諧振功率為_i4.83dB,低 於基頻功率。對於具有雙通道二極體振盪器之第零階共振 器功率結合器而言,其弟三諧振功率為_26.33dB。 表2顯示此處所研究各種不同功率結合器之相位雜 訊。在此一量測中,濾波效果更顯著。對於1〇kHz位移頻率, 10連接到第零階共振器之雙通道二極體比連接至第零階傳輸 線之雙二極體增加9.17dB。 外部鎖定是使用具有l〇dB外部指向性耦合器之合成器 掃瞄儀(例如HP83621)提供-35dBm鎖定功率達成。對於具有 雙通道二極體之序列式零度CRLH_TL功率結合器而言,模 15 2〇 式鎖定_W2MHz之就。反之,對於具有雙二極體之 第零階共《功率結合“言,其模式鎖定維持在麵z 之頻寬。這些不同的量測結果印證了先前的說明,亦即第 零階共振器功率結合器在鎖定振盪ϋ頻率提供據波六文果 第6圖展示雙通道二極體振盪器使用第零階共振 率結合器鎖定模式之頻譜。 ° 4.兹論 上述用作通道二極體振盪器之各種不同功率結 齊裝置實施例是制無限波長現象。在—實施例^序列 武結合器包含使用零度傳輸線。每—振盘器輸出痒直接連 17 200807797 接到傳輪線並以同相位結合而。本發明展示相同間隔與非 相同間隔之振盪器範例。在另一實施例中,零度傳輸線的 一部份用來實現駐波共振ϋ。在此條件下,振㈣可以輕 易地轉合至共振器。共振器特性則用以降低以結合振盛器 5相位雜訊。使用具有雙通道二極體之第零階共振器在細ζ 振蘯頻率時可以獲得最高131%之功率結合效率。注入鎖定 量測展示使用零度傳輸線序列式結合器之方法可以最為通 道振盪器,而第零階共振器則可以作為高Q值振盪器。 概括而言,上述說明至少揭露了下列事項。使用在混 Η)合型左/右手(CRLH)介質傳輸線觀察到之無限波長現象之 通道二極體振盈器用功率結合方法與裝置。其中一實施例 使用由每-振堡器輸出埠直接連接至傳輸線並以同相位結 合而之零度傳輸線組成之序列式結合器以同相位結合而功 率。在第二實施例中,部分零度傳輸線作為駐波共振器, 15使振盪器可以輕易地與共振器麵合,沿著此傳輸線的波形 振幅與相位為-常數。在第二實施例之一測試中,使用具 有雙通道二極體之第零階共振器在振逢頻率時可以 獲得最高131%之功率結合效率。 上書說明包含許多細節,然而上述說明僅作為說 20月本毛月口[5为較佳貫施例,本發明並不揭限於上述範缚。 口此必須瞭解到本發明實施例可以有各種修改、變化與 功能變更而不背離本發明之精神與範傳。在專利申請範圍 中其所參考之單一元件除非明確的說明,否則並非意味 C1或僅有一個’而是一個或多個。與上述較佳實施例元 18 200807797 於本發明= 考的方式整合與本文中並包含 要心 _内。再者,本發明之裝置或方法並不需 範,Γ再Γ找出來的問題,其包含在本發明與申請專利 5專二:者’本發明之任一元件、零件或方法步驟並非 有明確二明零法,除非本發明或專利申請範圍内 咖.山第六章Γ·屬於35 連接至功率結合器 極體數量 一 --— ~~'~~r-- -—〔零度傳輪緯) (零度傳輪綠) 表] f〇 (2GHz) ί :度 CRLl· 3f〇 ί-TL間之 1----— - _ 3f〇 功率比較 結合效率 125% 114% ---—-_ -26.17 •22.17 •20.83 (dBm) -48丨 -45 -44.83 -41 -36.5 -37.67 3非4間隔 _ (零度傳雜 -21 -43.67 -38.17 109.6% 2(第零階共振器) -22 -45 -48.33 131% 2(具有22U電阻之第裳 階共振器) ’ -23 -47 -50.5 103.9% 10 表2 ---------二m iJL· 連接至功率結合5|之一 極體數量之一 雜肌仏平乂 10kHz 100kHz 1MHz (dBc) 1 -12.17 -41.17 -6.83 2~ - -37.17 -61.5 -70.83 3等簡- -線) -40.83 -61.67 -73.67 - -43.0 -58.0 -7233 2(第零階共振器) -46.34 -62.17 -75.5 2(具有 22Ω 電 -階共振器L ^ -45.5 -64.83 -73.17 19 200807797 L圖式簡單説明3 第1圖為依據本發明實施例一平衡式CRLH傳輸線在P =0處功率結合器之示意圖。 第2圖為第1圖平衡式CRLH序列結合器使用具有兩連 5 接埠零度傳輸線測量之s參數強度圖。 第3圖為依據本發明實施例一平衡式CRLH傳輸線在^ =0處作為第零階共振器功率結合器之示意圖。 第4圖為第3圖具有兩連接埠第零階CRLH共振器功率 結合器所測量之s參數強度圖。 10 第5圖為依據本發明觀念使用具有通道二極體振盪器 之兩連接埠第零階共振器功率結合器之實驗設置方塊圖。 第6圖為依據本發明觀念使用第零階共振器功率結合 器鎖定兩通道二極體振盪模式之輸出頻譜圖。 【主要元件符號說明】 52'54···振盪器 56···功率結合器 58、60···連接埠 62···輸出埠 64· ··傳輸線部分 66、68··.轉換器 70a、70b、70c...二極體 12...CRLH-TL 14…輸出埠 16a、16b、16η-1、16η···連接埠 18已、1813、1811-1、1811...1/4波 長轉換器 32· ··第零階共振器功率結合器 34·.·耦合電容 36a、36b、36n-l、36η· · ·||合電容 20

Claims (1)

  1. 200807797 十、申請專利範圍: 1. 一種裝置,其包含: 一個零度混合型右手/左手(CRLH)傳輸線(TL); 該傳輸線具有多個輸入與輸出用連接埠;以及 該等輸入用連接埠組配以接收來自對應多個裝置 之輸出信號; 其中該裝置包含一個由多個輸入埠與一個輸出埠 構成之結合器,或該裝置包含一個由單一輸入埠與多個 輸出埠構成之分割器; 其中在該等輸入埠接收輸入該結合器之輸入信號 是由該傳輸線以同相位結合而在該輸出埠上產生一輸 出信號;以及 其中在該輸入埠接收輸入該分割器之輸入信號被 該傳輸線平均及同相位分割而在每一該等輸出埠產生 輸出用輸出信號。 2. —種功率結合器,其包含: 一個零度混合型右手/左手(CRLH)傳輸線(TL); 該傳輸線具有一個輸出埠; 該傳輸線具有多個輸入埠; 該每一輸入埠組配用以接收來自對應輸入裝置之 輸出信號; 其中在該等輸入埠接收輸入信號是由該傳輸線以 同相位結合而而在該輸入埠上產生一輸出信號。 3·如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該等信 21 200807797 號是接收來自由下列組成之RF裝置群組中選出之裝 置:振盪器、通道二極體振盪器、天線、信號放大器、 FET裝置以及積體電路。 4·如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該傳輸 線具有與無限長度波長等效之一電子長度。 5. 如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該CRLH 傳輸線包含集中式電容與電感。 6. 如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該CRLH 傳輸線是以印刷微帶元件組配。 7. 如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該CRLH 傳輸線是以微帶、直線、CPW或LTCC技術組配。 8. 如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該輸出 埠與50歐姆阻抗匹配。 9. 如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該每一 輸入埠與一相對應振盪器阻抗匹配。 10. 如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其更包含: 一個與每一該等輸入埠耦合之阻抗匹配轉換器; 其中每一該等轉換器被組配成具有與一相對應振 盪器輸出頻率對應之四分之一波長長度。 11. 如申請專利範圍第2項所述之功率結合器,其中該傳輸 線包含一介質。 12. —種功率結合器,其包含: 一個組配成第零階共振器之混合型右手/左手 (CRLH)傳輸線(TL); 22 200807797 該傳輪線具有一開放電路之第一端; 4傳輪線在第二端具有鬆耦合之輸出埠; 該傳輪線具有多個鬆耦合之輸入埠;以及每一該等 輸入埠組配以接收來自對應裝置之輸出信號; 其中在該等輸入埠接收輸入信號是由該傳輸線以 同相位結合而而在該輸入埠上產生一輸出信號。 13. 如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該等信 號疋接收來自由下列組成之RF裝置群組中選出之裝 置·振靈器、通道二極體振盪器、天線、信號放大器、 FET裝置以及積體電路。 14. 如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該傳輸 線具有與無限長度波長等效之一電子長度。 15·如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該 CRLH傳輪線包含集中式電容與電感。 16·如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該 CRLH傳輸線是以印刷微帶元件組配。 17·如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該 CRLH傳輸線是以微帶、直線、cpw或LTCC技術組配。 18·如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該輸出 埠與50歐姆阻抗匹配。 19·如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該每一 輸入埠與一相對應振盪器阻抗匹配。 20·如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其更包含: 一個與每一該等輸入埠耦合之阻抗匹配轉換器; 23 200807797 其中每一該等轉換器被組配成具有與一相對應振 盪器輸出頻率對應之四分之一波長長度。 21·如申請專利範圍第12項所述之功率結合器,其中該傳輸 線包含一介質。 22. —種功率分割器,其包含: 一個混合型右手/左手(CRLH)傳輸線(TL); 該傳輸線具有一個輸入埠; 該傳輸線具有多個輸出埠; 該每一輸出淳組配用以輸出信號至對應的裝置; 其中在該輸入埠接收之一輸入信號會被該傳輸線 平均並以同相位分割而在每一該等輸出埠產生輸出信 號。 23. 如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該輸入 信號是接收來自由下列組成之RF裝置群組中選出之裝 置:振盪器、通道二極體振盪器、天線、信號放大器、 FET裝置以及積體電路。 24·如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該等輸 出信號被耦合至由下列組成之RF裝置群組中選出之裝 置:天線陣列、時脈同步電路以及無線接收器電路。 25·如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該傳輸 線具有與無限長度波長等效之一電子長度。 26·如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線包含集中式電容與電感。 27·如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該 24 200807797 CRLH傳輸線是以印刷微帶元件組配。 28·如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線是以微帶、直線、CPW或LTCC技術組配。 29. 如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該輸出 埠與50歐姆阻抗匹配。 30. 如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該每一 輸入埠與一相對應輸出裝置阻抗匹配。 31·如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其更包含: 一個與每一該等輸出琿耦合之阻抗匹配轉換器; 其中每一該轉換器被組配成具有與一相對應振盪 器輸出頻率對應之四分之一波長長度。 32·如申請專利範圍第22項所述之功率分割器,其中該傳輸 線包含一介質。 33. —種功率分割器,其包含: 一個組配成第零階共振器之混合型右手/左手 (CRLH)傳輸線(TL); 該傳輸線具有一開放電路之第一端; 該傳輸線在第二端具有鬆耦合之輸入埠; 該傳輸線具有多個鬆耦合之輸出埠;以及 該輸入埠組配以接收來自一裝置之輸出信號; 其中在該輸入埠接收之一輸入信號是由該傳輸線 平均並以同相位分割而在該等輸出埠產生輸出信號。 34. 如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該等信 號是接收來自由下列組成之RF裝置群組中選出之裝 25 200807797 置:振盪器、通道二極體振盪器、天線、信號放大器、 FET裝置以及積體電路。 35.如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該等輸 出信號被耦合至由下列組成之RF裝置群組中選出之裝 置:天線陣列、時脈同步電路以及無線接收器電路。 36·如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該傳輸 線具有與無限長度波長等效之一電子長度。 37. 如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線是使用集中式電容與電感建造。 38. 如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線是以印刷微帶元件組配。 39. 如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線是以微帶、直線、CPW或LTCC技術組配。 40. 如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該輸入 埠與50歐姆阻抗匹配。 41. 如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中每一該 等輸出埠與一相對應裝置阻抗匹配。 42. 如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其更包含: 一個與每一該等輸出埠耦合之阻抗匹配轉換器; 其中每一該轉換器被組配成具有與一相對應裝置 運作頻率對應之四分之一波長長度。 43·如申請專利範圍第33項所述之功率分割器,其中該傳輸 線包含一介質。 44. 一種功率分割器,其包含: 26 200807797 一個組配成駐波共振器之零度混合型右手/左手 (CRLH)傳輸線(TL);以及 多個輸出埠,用以耦合至相對應的輸出信號; 該輸出埠與該TL之連接是由一開關控制; 其中該輸入信號在連接之該等輸出埠中,是平均並 以同相位分割。 45·如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該信號 是接收來自由下列組成之RF裝置群組中選出之裝置:振 盪器、通道二極體振盪器、天線、信號放大器、FET裝 置以及積體電路。 46·如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該等輸 出信號被耦合至由下列組成之RF裝置群組中選出之裝 置:天線陣列、時脈同步電路以及無線接收器電路。 47·如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該傳輸 線具有與無限長度波長等效之一電子長度。 48.如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線是使用集中式電容與電感建造。 49·如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線是以印刷微帶元件組配。 50·如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該 CRLH傳輸線是以微帶、直線、CPW或LTCC技術組配。 51. 如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該輸入 埠與50歐姆阻抗匹配。 52. 如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中每一該 27 200807797 等輸出埠與一相對應裝置阻抗匹配。 53·如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其更包含: 一個與每一該等輸出埠耦合之阻抗匹配轉換器; 其中每一該轉換器被組配成具有與一相對應輸出 裝置輸出頻率對應之四分之一波長長度。 54. 如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該傳輸 線包含一介質。 55. 如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該開關 為一二極體。 56·如申請專利範圍第44項所述之功率分割器,其中該開關 為一微電子機械(MEM)裝置。 28
TW96117360A 2006-05-18 2007-05-16 功率結合器或分配器 TWI473340B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80208906P 2006-05-18 2006-05-18
US11/744,160 US7482893B2 (en) 2006-05-18 2007-05-03 Power combiners using meta-material composite right/left hand transmission line at infinite wavelength frequency

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200807797A true TW200807797A (en) 2008-02-01
TWI473340B TWI473340B (zh) 2015-02-11

Family

ID=38723952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW96117360A TWI473340B (zh) 2006-05-18 2007-05-16 功率結合器或分配器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7482893B2 (zh)
EP (1) EP2020049A4 (zh)
JP (1) JP4926243B2 (zh)
KR (1) KR101330596B1 (zh)
CN (1) CN101438456B (zh)
TW (1) TWI473340B (zh)
WO (1) WO2007136983A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102804485A (zh) * 2009-05-20 2012-11-28 加利福尼亚大学董事会 利用复合右/左手相位超前/延迟线的双工器合成
TWI509980B (zh) * 2013-08-14 2015-11-21 Univ Nat Taiwan 功率結合器

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101501927B (zh) * 2006-04-27 2013-09-04 泰科电子服务有限责任公司 基于异向材料结构的天线、设备和系统
KR20100051883A (ko) * 2006-08-25 2010-05-18 레이스팬 코포레이션 메타물질 구조물에 기초된 안테나
US7928900B2 (en) * 2006-12-15 2011-04-19 Alliant Techsystems Inc. Resolution antenna array using metamaterials
TW200843201A (en) * 2007-03-16 2008-11-01 Rayspan Corp Metamaterial antenna arrays with radiation pattern shaping and beam switching
ES2619685T3 (es) 2007-10-11 2017-06-26 Tyco Electronics Services Gmbh Metalización monocapa y estructuras de metamaterial sin vía
TWI401840B (zh) * 2007-11-13 2013-07-11 Tyco Electronics Services Gmbh 具有多層金屬化及接觸孔的超材料
WO2009067197A2 (en) * 2007-11-16 2009-05-28 Rayspan Corporation Filter design methods and filters based on metamaterial structures
WO2009086219A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-09 Rayspan Corporation Multi-metamaterial-antenna systems with directional couplers
US9184481B2 (en) 2007-12-21 2015-11-10 Hollinworth Fund, L.L.C. Power combiners and dividers based on composite right and left handed metamaterial structures
US7839236B2 (en) * 2007-12-21 2010-11-23 Rayspan Corporation Power combiners and dividers based on composite right and left handed metamaterial structures
WO2009120488A1 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 Rayspan Corporation Advanced active metamaterial antenna systems
US9190735B2 (en) * 2008-04-04 2015-11-17 Tyco Electronics Services Gmbh Single-feed multi-cell metamaterial antenna devices
KR101125721B1 (ko) 2008-05-27 2012-03-28 홀린워스 펀드, 엘.엘.씨. 선형화를 구비한 rf 전력 증폭기
US8180303B2 (en) * 2008-05-28 2012-05-15 Hollinworth Fund, L.L.C. Power amplifier architectures
US8547286B2 (en) * 2008-08-22 2013-10-01 Tyco Electronics Services Gmbh Metamaterial antennas for wideband operations
KR101440591B1 (ko) * 2008-11-17 2014-09-17 삼성전자 주식회사 높은 큐의 영차 근접 자기장 공진기를 이용한 무선 전력 전송 장치
CN102388502B (zh) * 2008-12-16 2015-11-25 古拉咨询有限责任公司 基于复合右左手超材料结构的多刀多掷开关器件
CN102308475B (zh) * 2009-02-04 2014-06-25 日本电气株式会社 高频功率放大器
US8301092B2 (en) * 2009-06-09 2012-10-30 Broadcom Corporation Method and system for a low noise amplifier utilizing a leaky wave antenna
US8320856B2 (en) * 2009-06-09 2012-11-27 Broadcom Corporation Method and system for a leaky wave antenna as a load on a power amplifier
KR101138301B1 (ko) * 2009-08-24 2012-04-25 금오공과대학교 산학협력단 메타 재질의 영도 전송선로를 이용한 고 전력 분배기
US8334734B2 (en) * 2009-08-25 2012-12-18 Hollinworth Fund, L.L.C. Printed multilayer filter methods and designs using extended CRLH (E-CRLH)
KR101710883B1 (ko) 2009-11-04 2017-02-28 삼성전자주식회사 필터 정보를 이용한 영상 압축 장치 및 방법과 영상 복원 장치 및 방법
US8681050B2 (en) 2010-04-02 2014-03-25 Tyco Electronics Services Gmbh Hollow cell CRLH antenna devices
KR101032297B1 (ko) 2010-08-31 2011-05-09 삼성탈레스 주식회사 메타물질을 이용한 광대역 평형 증폭기
CN102544668B (zh) * 2010-12-10 2014-08-13 同济大学 一种基于高频印刷线路板的窄带滤波多路等功分器
KR20140146764A (ko) * 2013-06-18 2014-12-29 한국전자통신연구원 전력 분배기
US11043931B2 (en) 2019-11-04 2021-06-22 Analog Devices International Unlimited Company Power combiner/divider
TWI796657B (zh) * 2021-03-24 2023-03-21 國立暨南國際大學 功率分配器/結合器

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2546671B1 (fr) * 1983-05-27 1985-07-05 Thomson Csf Dispositif de filtrage a ondes magnetostatiques
JPH01170208A (ja) * 1987-12-25 1989-07-05 Mitsubishi Electric Corp 電解効果トランジスタ増幅器
JPH0786812A (ja) * 1993-09-14 1995-03-31 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd 電力分配器又は合成器
US5872491A (en) * 1996-11-27 1999-02-16 Kmw Usa, Inc. Switchable N-way power divider/combiner
US6049250A (en) * 1998-04-03 2000-04-11 Trw Inc. Dittributed feed back distributed amplifier
US6121853A (en) * 1998-10-28 2000-09-19 Apti, Inc. Broadband coupled-line power combiner/divider
US6472950B1 (en) * 1998-10-28 2002-10-29 Apti, Inc. Broadband coupled-line power combiner/divider
JP2000295013A (ja) * 1999-04-09 2000-10-20 Hitachi Ltd 進行波型電力合成回路
JP4442052B2 (ja) * 2001-05-11 2010-03-31 パナソニック株式会社 適応型高周波フィルタおよび適応型高周波アンテナ共用器およびそれらを用いた無線装置
US6377125B1 (en) * 2001-03-15 2002-04-23 Motorola.Inc. Distributed amplifier having separately biased sections
GB2379567B (en) * 2001-08-30 2003-09-10 Zarlink Semiconductor Ltd Controllable attenuator
US7239219B2 (en) * 2001-12-03 2007-07-03 Microfabrica Inc. Miniature RF and microwave components and methods for fabricating such components
CA2430795A1 (en) * 2002-05-31 2003-11-30 George V. Eleftheriades Planar metamaterials for controlling and guiding electromagnetic radiation and applications therefor
AU2003280468A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-19 Memgen Corporation Miniature rf and microwave components and methods for fabricating such components
JP2005045659A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Sony Corp 伝送線路、増幅回路および通信装置
US7508283B2 (en) * 2004-03-26 2009-03-24 The Regents Of The University Of California Composite right/left handed (CRLH) couplers
US7330090B2 (en) * 2004-03-26 2008-02-12 The Regents Of The University Of California Zeroeth-order resonator
CN2715363Y (zh) * 2004-05-12 2005-08-03 南京杜赛通信技术有限公司 一种带线功分器
US7135917B2 (en) * 2004-06-03 2006-11-14 Wisconsin Alumni Research Foundation Left-handed nonlinear transmission line media
KR20100051883A (ko) * 2006-08-25 2010-05-18 레이스팬 코포레이션 메타물질 구조물에 기초된 안테나
US7952526B2 (en) * 2006-08-30 2011-05-31 The Regents Of The University Of California Compact dual-band resonator using anisotropic metamaterial

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102804485A (zh) * 2009-05-20 2012-11-28 加利福尼亚大学董事会 利用复合右/左手相位超前/延迟线的双工器合成
CN102804485B (zh) * 2009-05-20 2014-10-08 加利福尼亚大学董事会 利用复合右/左手相位超前/延迟线的双工器合成
TWI509980B (zh) * 2013-08-14 2015-11-21 Univ Nat Taiwan 功率結合器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090020560A (ko) 2009-02-26
WO2007136983A3 (en) 2008-05-08
US20080001684A1 (en) 2008-01-03
CN101438456A (zh) 2009-05-20
JP2009538051A (ja) 2009-10-29
KR101330596B1 (ko) 2013-11-19
EP2020049A4 (en) 2012-05-09
CN101438456B (zh) 2013-09-04
US7482893B2 (en) 2009-01-27
EP2020049A2 (en) 2009-02-04
TWI473340B (zh) 2015-02-11
WO2007136983A2 (en) 2007-11-29
JP4926243B2 (ja) 2012-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW200807797A (en) Power combiner or divider
Zheng et al. Bandpass filtering Doherty power amplifier with enhanced efficiency and wideband harmonic suppression
KR101179421B1 (ko) 메타 재료 전력 증폭기 시스템
CN107086345B (zh) 超宽带威尔金森功分器
Lui et al. Switchable bandpass filter with two-state frequency responses
KR102124641B1 (ko) 다중 대역 전력 분배기
Lin et al. Dual-band sub-harmonic quadrature mixer using composite right/left-handed transmission lines
JP2003529993A (ja) 広帯域180°マイクロ波位相スイッチ
Wang et al. Multiband pi-shaped structure with resonators for tri-band Wilkinson power divider and tri-band rat-race coupler
Grebennikov Power combiners, impedance transformers and directional couplers: Part II
Srisathit et al. A dual-band 3-dB three-port power divider based on a two-section transmission line transformer
Ren et al. Short-circuited stub-embedded ring resonator and its application in diplexer
JPH10256809A (ja) 電子同調型有極フィルタ
CN112467329A (zh) Wilkinson功分器带宽展宽技术方法及其电路
Liou et al. A novel triple-band microstrip branch-line coupler with arbitrary operating frequencies
KR20130014455A (ko) 모놀리식 집적회로를 채용하는 고주파 전력 분배기
CN108987868A (zh) 一种频率可调谐平面巴伦
Jeong et al. X-band self oscillating mixer with resonator-antenna filter
KR101138301B1 (ko) 메타 재질의 영도 전송선로를 이용한 고 전력 분배기
Wang et al. Wideband out-of-phase filtering power divider with high selectivity
RU2005102310A (ru) Свч-устройство для подавления слабых сигналов вблизи частоты сильного сигнала
CN207925648U (zh) 一种基于莫比乌斯环的超宽带和差器
US20230395962A1 (en) Rf power combiner/divider
KR101091419B1 (ko) 메타물질 구조 다중대역 6단자 위상상관기
Ohlsson et al. Active integrated circulating antenna based on non-reciprocal active phase shifters

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees