TW202046554A - 功率分配器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種功率分配器，所述功率分配器包括基板以及設置於所述基板的輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一微帶線、第二微帶線以及阻抗變換器，所述第一微帶線及所述第二微帶線一端並聯連接至所述阻抗變換器，另一端分別與所述第一輸出端及所述第二輸出端相連，所述阻抗變換器包括第三微帶線及第四微帶線，所述第三微帶線一端與所述輸入端相連，另一端與所述第一微帶線及所述第二微帶線相連，所述第四微帶線一端連接至所述輸入端與所述第三微帶線之間，另一端呈開路狀態。本發明功率分配器可避免較大製造公差。

Description

功率分配器
本發明涉及一種功率分配器。
由於威爾森功率分配器具有結構簡單、3-dB功率分配以及輸出端之間較好的隔離度的優點，其經常被用於功率組合應用電路以及陣列天線的饋入網路。
在設計頻率下進行3-dB功率分配，威爾森功率分配器由兩個70.7歐姆四分之一波長傳輸線組成。然而，當使用具有較高介電常數的薄基板時，威爾森功率分配器線寬（一般為0.096mm）較窄，窄線寬對製造不確定性較為敏感。
鑒於以上問題，有必要提供一種可避免較大製造公差的的功率分配器。
一種功率分配器，所述功率分配器包括基板以及設置於所述基板的輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一微帶線、第二微帶線以及阻抗變換器，所述第一微帶線及所述第二微帶線一端並聯連接至所述阻抗變換器，另一端分別與所述第一輸出端及所述第二輸出端相連，所述阻抗變換器包括第三微帶線及第四微帶線，所述第三微帶線一端與所述輸入端相連，另一端與所述第一微帶線及所述第二微帶線相連，所述第四微帶線一端連接至所述輸入端與所述第三微帶線之間，另一端呈開路狀態。
本發明所述的功率分配器可在任何操作頻段下都可在具有較高介電常數的薄基板上設計，同時在各個端均具有較佳的匹配性能，另外，本發明所述的功率分配器可在薄基板上設計，且第一至第四微帶線的線寬較寬，可避免較大的製作公差。
請參考圖1及圖2，本發明較佳實施方式提供一種功率分配器100。所述功率分配器100可應用於功率組合應用電路以及天線饋入網路。
在本實施方式中，所述功率分配器100包括基板10、輸入端P1、第一輸出端P2、第二輸出端P3、隔離元件20、第一微帶線L1、第二微帶線L2以及阻抗變換器30。輸入端P1、第一輸出端P2、第二輸出端P3、第一微帶線L1、第二微帶線L2以及阻抗變換器30均設置在所述基板10上。
所述第一輸出端P2及所述第二輸出端P3用於電性連接匹配負載。
所述隔離元件20串接在所述第一輸出端P2與所述第二輸出端P3之間，以實現良好的隔離度。在本較佳實施例中，所述隔離元件20為電阻，阻抗為100歐姆。可以理解，如果用戶對所述功率分配器100的隔離度要求不高時，則所述隔離元件20可以省略。
所述第一微帶線L1及所述第二微帶線L2一端連接至所述阻抗變換器30，另一端分別與所述第一輸出端P2及所述第二輸出端P3相連。
在本較佳實施例中，所述第一微帶線L1及所述第二微帶線L2的阻抗為50歐姆，電氣長度為90°，也就是四分之一波長。在本較佳實施例中，所述第一微帶線L1及所述第二微帶線L2的線寬為0.2mm。請再次參閱圖2，所述第一微帶線L1大致呈U型，包括第一彎折段L11、第二彎折段L12及第一連接段L13，其中，所述第一彎折段L11與所述第二彎折段L12平行間隔設置，所述第一連接段L13設置於所述第一彎折段L11與所述第二彎折段L12之間，所述第一連接段L13的兩端與所述第一彎折段L11與所述第二彎折段L12垂直相連。
所述第二微帶線L2與所述第一微帶線L1的結構大致相同，也大致呈U型，包括第三彎折段L21、第四彎折段L22及第二連接段L23，其中，所述第三彎折段L21與所述第四彎折段L22平行間隔設置，所述第二連接段段L23設置於所述第三彎折段L21與所述第三彎折段L22之間，所述第二連接段L23的兩端與所述第三彎折段L21與所述第四彎折段L22垂直相連。所述第三彎折段L21遠離所述第二連接段L23的一端與所述第一彎折段L11相連，所述第四彎折端L22與所述第二彎折端12位於一條直線上，所述隔離元件20設置於所述第二彎折段L12與所述第四彎折段L22之間，使得所述第一微帶線L1、所述第二微帶線L2與所述隔離元件20一併形成一封閉的矩形結構。
在本較佳實施例中，所述阻抗變換器30包括第三微帶線L3及第四微帶線L4。所述阻抗變換器30用於匹配所述輸入端P1、第一輸出端P2以及第二輸出端P3的阻抗。在本較佳實施例中，所述阻抗變換器30的長度為7.2mm，寬度為2.7mm。
在本較佳實施例中，所述第三微帶線L3一端與所述輸入端P1相連，另一端與所述第一微帶線L1及所述第二微帶線L2相連。所述第四微帶線L4一端連接至所述輸入端P1與所述第三微帶線L3之間，另一端呈開路狀態。
在本較佳實施例中，所述第三微帶線L3及所述第四微帶線L4的阻抗為50歐姆，電氣長度為35.26°。所述第三微帶線L3及所述第四微帶線L4的線寬為0.2mm。
請再次參閱圖2，所述第三微帶線L3大致呈U型，包括第五彎折段L31、第六彎折段L32及第三連接段L33，其中，所述第五彎折段L31與所述第六彎折段L32平行間隔設置，所述第三連接段L33設置於所述第五彎折段L31與所述第六彎折段L32之間，所述第三連接段L33的兩端與所述第五彎折段L31與所述第六彎折段L32垂直相連。
所述第四微帶線L4與所述第三微帶線L3的結構大致相同，也大致呈U型，包括第七彎折段L41、第八彎折段L42及第四連接段L43，其中，所述第七彎折段L41與所述第八彎折段L42平行間隔設置，所述第四連接段段L43設置於所述第七彎折段L41與所述第八彎折段L42之間，所述第四連接段L43的兩端與所述第七彎折段L41與所述第八彎折段L42垂直相連。所述第七彎折段L41遠離所述第四連接段L43的一端與所述第五彎折段L31相連，所述第八彎折端L42與所述第六彎折端32位於一條直線上，使得所述第三微帶線L3與所述第四微帶線L4一併形成具有一開口的矩形結構。
請參閱圖3，為按照上述參數設計出的功率分配器的工作頻率在5.5GHz時的一較佳實施例的模擬結果圖。其中，圖3中的橫軸表示頻率，縱軸表示S參數幅度，曲線S110表示所述功率分配器100的輸入端P1的插入損耗，曲線S210表示所述輸入端P1匹配時，從所述第一輸出端P2到所述輸入端P1的插入損耗，曲線S310表示所述輸入端P1匹配時，從所述第二輸出端P3到所述輸入端P1的插入損耗，圖3中，曲線S210與曲線S310重合，曲線S320表示所述第一輸出端P2與所述第二輸出端P3之間的隔離度，曲線S220表示所述功率分配器100的第一輸出端P2的插入損耗，曲線S330表示所述功率分配器100的第二輸出端P3的插入損耗，圖3中，曲線S220與曲線S330重合。
請參閱圖4，為按照上述參數設計出的功率分配器的工作頻率在2.45GHz時的較佳實施例的模擬結果圖。其中，圖4中的橫軸表示頻率，縱軸表示S參數，曲線S111表示所述功率分配器100的輸入端P1的插入損耗，曲線S211表示所述輸入端P1匹配時，從所述第一輸出端P2到所述輸入端P1的插入損耗，曲線S311表示所述輸入端P1匹配時，從所述第二輸出端P3到所述輸入端P1的插入損耗，圖4中，曲線S211與曲線S311重合，曲線S321表示所述第一輸出端P2與所述第二輸出端P3之間的隔離度，曲線S221表示所述功率分配器100的第一輸出端P2的插入損耗，曲線S331表示所述功率分配器100的第二輸出端P3的插入損耗，圖4中，曲線S221與曲線S331重合。由圖3以及圖4中的模擬結果可見，所述功率分配器100的輸入端P1（曲線S110、S111）、第一輸出端P2（曲線S220、S221）以及第二輸出端（曲線S330、S331）至少有18dB的反射損失（return loss），且在兩個輸出端有24dB的隔離度（曲線S320、S321），因此，所述功率分配器100各個端均具有較佳的匹配性能及隔離度。
在本較佳實施例中，所述基板10的高度為0.12mm，寬度為4mm，所述基板10由FR4材質製成，損耗角正切為0.02。
請參閱圖5，為按照上述參數設計出的功率分配器的工作頻率在5.5GHz時的另一較佳實施例的模擬結果圖。其中，圖5中的橫軸表示頻率，縱軸表示S參數，曲線S112表示所述功率分配器100的輸入端P1的插入損耗，曲線S122表示所述輸入端P1匹配時，從所述第一輸出端P2到所述輸入端P1的插入損耗，曲線S312表示所述輸入端P1匹配時，從所述第二輸出端P3到所述輸入端P1的插入損耗，曲線S232表示所述第一輸出端P2與所述第二輸出端P3之間的隔離度，曲線S222表示所述功率分配器100的第一輸出端P2的插入損耗，曲線S332表示所述功率分配器100的第二輸出端P3的插入損耗。由圖5中的模擬結果可見，所述功率分配器100的輸入端P1（曲線S112）、第一輸出端P2（曲線S222）以及第二輸出端（曲線S332）至少有18dB的回波損耗（return loss），且在兩個輸出端有24dB的隔離度（曲線S232），因此，所述功率分配器100各個端均具有較佳的匹配性能及隔離度。
如此，本發明所述的功率分配器100可在任何操作頻段下都可在具有較高介電常數的薄基板上設計，同時在各個端均具有較佳的匹配性能，另外，本發明所述的功率分配器100可在薄基板上設計，且第一至第四微帶線L1-L4的線寬為0.2mm，因此，較寬的微帶線可避免較大的製作公差。
綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100:功率分配器 10:基板 20:隔離元件 P1:輸入端 P2:第一輸出端 P3:第二輸出端 L1:第一微帶線 L11:第一彎折段 L12:第二彎折段 L13:第一連接段 L2:第二微帶線 L21:第三彎折段 L22:第四彎折段 L23:第二連接段 30:阻抗變換器 L3:第三微帶線 L31:第五彎折段 L32:第六彎折段 L33:第三連接段 L4:第四微帶線 L41:第七彎折段 L42:第八彎折段 L43:第四連接段
圖1為本發明功率分配器的較佳實施方式的電路圖。 圖2為圖1中功率分配器的較佳實施方式的示意圖。 圖3為本發明功率分配器工作頻率在5.5GHz時的一較佳實施例的模擬結果圖。 圖4為本發明功率分配器工作頻率在2.45GHz時的較佳實施方式的模擬結果圖。 圖5為本發明功率分配器工作頻率在5.5GHz時的另一較佳實施方式的模擬結果圖。
100:功率分配器
20:隔離元件
P1:輸入端
P2:第一輸出端
P3:第二輸出端
L1:第一微帶線
L2:第二微帶線
30:阻抗變換器
L3:第三微帶線
L4:第四微帶線

Claims (10)

  1. 一種功率分配器，所述功率分配器包括基板以及設置於所述基板的輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一微帶線、第二微帶線以及阻抗變換器，所述第一微帶線及所述第二微帶線一端並聯連接至所述阻抗變換器，另一端分別與所述第一輸出端及所述第二輸出端相連，所述阻抗變換器包括第三微帶線及第四微帶線，所述第三微帶線一端與所述輸入端相連，另一端與所述第一微帶線及所述第二微帶線相連，所述第四微帶線一端連接至所述輸入端與所述第三微帶線之間，另一端呈開路狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的功率分配器，其中所述第一微帶線及所述第二微帶線的阻抗為50歐姆，電氣長度為90°；所述第三微帶線及所述第四微帶線的阻抗為50歐姆，電氣長度為35.26°。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的功率分配器，其中所述第一微帶線包括第一彎折段、第二彎折段及第一連接段，其中，所述第一彎折段與所述第二彎折段平行間隔設置，所述第二連接段設置於所述第一彎折段與所述第二彎折段之間，所述第二連接段的兩端與所述第一彎折段與所述第二彎折段垂直相連。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的功率分配器，其中所述第二微帶線與所述第一微帶線的結構大致相同，包括第三彎折段、第四彎折段及第二連接段，其中，所述第三彎折段與所述第四彎折段平行間隔設置，所述第二連接段段設置於所述第三彎折段與所述第三彎折段之間，所述第二連接段的兩端與所述第三彎折段與所述第四彎折段垂直相連，所述第三彎折段遠離所述第二連接段的一端與所述第一彎折段相連，所述第四彎折端與所述第二彎折端位於一條直線上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的功率分配器，其中所述第三微帶線包括第五彎折段、第六彎折段及第三連接段，其中，所述第五彎折段與所述第六彎折段平行間隔設置，所述第三連接段設置於所述第五彎折段與所述第六彎折段之間，所述第三連接段的兩端與所述第五彎折段與所述第六彎折段垂直相連。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的功率分配器，其中所述第四微帶線與所述第三微帶線的結構大致相同，包括第七彎折段、第八彎折段及第四連接段，其中，所述第七彎折段與所述第八彎折段平行間隔設置，所述第四連接段段設置於所述第七彎折段與所述第八彎折段之間，所述第四連接段的兩端與所述第七彎折段與所述第八彎折段垂直相連，所述第七彎折段遠離所述第四連接段的一端與所述第五彎折段相連，所述第八彎折端與所述第六彎折端位於一條直線上，使得所述第三微帶線與所述第四微帶線一併形成具有一開口的矩形結構。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的功率分配器，其中所述第一輸出端與所述第二輸出端之間串接一隔離元件，所述隔離元件設置於所述第二彎折段與所述第四彎折段之間，使得所述第一微帶線、所述第二微帶線與所述隔離元件一併形成一封閉的矩形結構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的功率分配器，其中所述隔離元件為電阻，所述電阻的阻抗為100歐姆。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的功率分配器，其中所述基板的高度為0.12mm，所述基板的寬度為4mm，損耗角正切為0.02。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的功率分配器，其中當所述功率分配器的工作頻率在5.5GHz及2.45GHz時，所述第二輸出端到所述輸入端的插入損耗與從所述第一輸出端到所述輸入端的插入損耗大致相同，當所述功率分配器的工作頻率在5.5GHz及2.45GHz時，所述功率分配器的第一輸出端的插入損耗與所述第二輸出端的插入損耗大致相同。
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