WO2018120595A1

WO2018120595A1 - 多端口双频宽带馈电网络

Info

Publication number: WO2018120595A1
Application number: PCT/CN2017/084465
Authority: WO
Inventors: 曲美君; 邓力; 李书芳; 张贯京; 葛新科; 高伟明; 张红治
Original assignee: 深圳市景程信息科技有限公司
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2018-07-05
Also published as: CN206313134U

Abstract

本实用新型公开一种多端口双频宽带馈电网络，包括同轴连接器、第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第一双频耦合器和第二双频耦合器。同轴连接器的信号线连接第一双频耦合器的输入端，同轴连接器的地线连接至第二双频耦合器的输入端；第一双频耦合器的直通端连接第一端口的输入端，第一双频耦合器的耦合端连接第二端口的输入端，第一双频耦合器的隔离端连接第一电阻；第二双频耦合器的直通端连接第四端口的输入端，第二双频耦合器的耦合端连接第三端口的输入端，第二双频耦合器的隔离端连接第二电阻。本实用新型既能实现馈电网络的小型化，又能在相邻输出端口间实现90°的移相，既可实现馈电网络的双频特性，也可实现宽带特性。

Description

多端口双频宽带馈电网络技术领域

[0001] 本实用新型涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种多端口双频宽带馈电网络。

背景技术

[0002] 近年来，随着卫星导航、卫星通信的快速发展和广泛应用，圆极化天线或阵列天线作为这些系统的前端设备，其性能指标的优劣，对于卫星通信手持终端和射频识别读卡设备的性能起着极其重要的作用。另外，为了便于卫星通信终端和射频识别系统的大规模推广应用，系统的经济成本和体积大小都是至关重要的考虑因素，作为其中重要部件的圆极化天线，在保证较高性能指标的前提下，必须具备成本低廉、结构紧凑和体积小巧的特点。在对圆极化天线或阵列天线进行馈电吋，需要对馈电网络进行设计。由于现在的通信系统都需要多频化、宽带化、小型化。而现有的馈电网络体积庞大，不利于卫星天线射频前端的集成。而且大多工作在单一频点，不利于在多频或宽带条件下工作。

技术问题

[0003] 本实用新型的主要目的提供一种多端口双频宽带馈电网络，旨在解决现有的馈电网络体积庞大，不利于卫星天线射频前端的集成，而且大多工作在单一频点，不利于在多频或宽带条件下工作的技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种多端口双频宽带馈电网络，包括同轴连接器、第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第一双频耦合器和第二双频耦合器，其中：

[0005] 同轴连接器的信号线连接至第一双频耦合器的输入端，同轴连接器的地线连接至第二双频耦合器的输入端；

[0006] 第一双频耦合器的直通端连接至第一端口的输入端，第一双频耦合器的耦合端连接至第二端口的输入端，第一双频耦合器的隔离端连接至第一电阻； [0007] 第二双频耦合器的直通端连接至第四端口的输入端，第二双频耦合器的耦合端连接至第三端口的输入端，第二双频耦合器的隔离端连接至第二电阻；

[0008] 第一双频耦合器和第二双频耦合器均包括四个双枝节阻抗匹配器和一个分支线耦合器，所述分支线耦合器的四个联接端对应连接至四个双枝节阻抗匹配器上

[0009] 优选的，所述同轴连接器、第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的阻抗均为 50Ω。

[0010] 优选的，所述第一电阻和第二电阻的电阻值均为 50Ω。

[0011] 优选的，每一个所述双枝节阻抗匹配器包括传输线 Z1和传输线 Ζ2，所述传输线

Z1与传输线 Ζ2串接。

[0012] 优选的，所述传输线 Z1的阻抗为 85Ω，所述传输线 Ζ2的阻抗为 62Ω。

[0013] 优选的，所述分支线耦合器包括两节传输线 Ζ3和两节传输线 Ζ4，所述传输线 Ζ

3和传输线 Ζ4交替串接成环状结构。

[0014] 优选的，所述传输线 Ζ3的阻抗为 24Ω，所述传输线 Ζ4的阻抗为 33Ω。

发明的有益效果

有益效果

[0015] 相较于现有技术，本实用新型所述多端口双频宽带馈电网络采用上述技术方案，达到了如下技术效果：利用同轴连接器的信号线与地线对两个双频耦合器进行馈电，在四个输出端口的相邻端口间实现 90°的移相。通过对耦合器的合理布设，实现馈电网络的小型化。此外，可以调节双频耦合器的阻抗匹配实现馈电网络的双频特性，如果两个频点挨得比较近，可以实现馈电网络的宽带特性。对附图的简要说明

附图说明

[0016] 图 1是本实用新型多端口双频宽带馈电网络优选实施例的电路结构示意图； [0017] 图 2是本实用新型多端口双频宽带馈电网络的 S参数仿真结果示意图；

[0018] 图 3是本实用新型多端口双频宽带馈电网络的相位差仿真结果示意图。

[0019] 本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，将在具体实施方式部分一并参照附图做进一步说明。实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0020] 为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0021] 参照图 1所示，图 1是本实用新型多端口双频宽带馈电网络优选实施例的电路结构示意图。在本实施例中，所述多端口双频宽带馈电网络集成于 PCB板上，包括同轴连接器 P0、第一端口 Pl、第二端口 P2、第三端口 P3、第四端口 P4、第一双频耦合器 1和第二双频耦合器 2。所述同轴连接器 P0为一个阻抗值为 50Ω (欧姆）的同轴连接器，作为同轴馈电的输入端。同轴连接器 P0的信号线连接至第一双频耦合器 1的输入端，同轴连接器 P0的地线连接至第二双频耦合器 2的输入端。其中：第一双频耦合器 1的直通端连接至第一端口 Pl、第一双频耦合器 1的耦合端连接至第二端口 P2、第一双频耦合器 1的隔离端连接至第一电阻 Rl。第二双频耦合器 2的直通端连接至第四端口 P4、第二双频耦合器 2的耦合端连接至第三端口 P3、第二双频耦合器 2的隔离端连接至第二电阻 R2。所述第一电阻 R1和第二电阻 R2的电阻值均优选为 50Ω，所述同轴连接器 Ρ0、同轴连接器 Ρ0、第一端口 PI 、第二端口 P2、第三端口 P3和第四端口 P4的阻抗均优选为 50Ω。

[0022] 所述第一双频耦合器 1和第二双频耦合器 2均包括四个双枝节阻抗匹配器 11和一个分支线耦合器 12，所述分支线耦合器 12的四个联接端对应连接至四个双枝节阻抗匹配器 11上，即分支线耦合器 12的一个联接端连接一个双枝节阻抗匹配器 1 1。每一个双枝节阻抗匹配器 11包括一节传输线 Z1和一节传输线 Ζ2，其中传输线 Z1与传输线 Ζ2串接。所述分支线耦合器 12包括两节传输线 Ζ3和两节传输线 Ζ4，所述两节传输线 Ζ3和两节传输线 Ζ4交替串接成环状结构。在本实施例中，所述传输线 Z1的阻抗优选为 85Ω，传输线 Ζ2的阻抗优选为 62Ω，传输线 Ζ3的阻抗优选为 24Ω，以及传输线 Ζ4的阻抗优选为 33Ω。所述传输线 Zl、传输线 Ζ2、传输线 Ζ3 和传输线 Ζ4的阻抗也可采用其它适合阻抗值。

[0023] 在本实施例中，所述第一双频耦合器 1和第二双频耦合器 2均由十二节传输线组成，每一节传输线组成的电长度均为 1/4波长，即所述传输线 Zl、传输线 Z2、传输线 Z3和传输线 Z4的电长度都为 1/4波长。所述分支线耦合器 12的四个联接端都连接至四个双枝节阻抗匹配器 11，可以在两个频率上实现阻抗变换。如果这两个频率间隔很远（例如等于或大于 1GHz) ，第一双频耦合器 1和第二双频耦合器 2实现双频特性，如果这两个频率间隔很近（例如小于 200MHz) ，第一双频耦合器 1和第二双频耦合器 2实现宽带特性。

[0024] 结合图 1所示，同轴连接器 P0的同轴馈电信号线（假设为 0°的信号移相）连接至第一双频耦合器 1上，可以实现信号 90°的移相，即同轴连接器 P0输出 0°的信号移相，第二端口 P2输出 -90°的信号移相，同轴连接器 P0的同轴馈电的地线，此吋等效为 -180°的信号移相。同轴连接器 P0通过同轴馈电的地线连接到第二双频耦合器 2后，也可以实现 90°的信号移相，即第三端口 P3输出 -180°的信号移相，端口 P5输出 -270°的信号移相。因此，多端口双频宽带馈电网络可以依次输出 0°、 - 90°、 -180°和 -270°的等幅信号。

[0025] 参考图 2所示，图 2是本实用新型多端口双频宽带馈电网络的 S参数仿真结果示意图。从图 2可以看出，在 1.75GHz到 2.35GHz内，同轴连接器 P0的反射系数 IS00I 在 -10dB以下，说明多端口双频宽带馈电网络的相对带宽可以达到 39%，实现了馈电网络的宽带特性。当相对于同轴连接器 P0的四个输出端口得到的信号能量 (如图 2中的 IS10I、 IS20I、 IS30I、 IS40I) 在 -6dB附近，说明信号能量可以从同轴连接器 P0被近似于四等分的分配到四个输出端上，即信号能量可以从同轴连接器 P0均等地分配到第一端口 Pl、第二端口 P2、第三端口 P3和第四端口 P4。

[0026] 参考图 3所示，图 3是本实用新型多端口双频宽带馈电网络的相位差仿真结果示意图。从图 3中可以看出，多端口双频宽带馈电网络相邻端口间的相位差基本稳定在 90°移相附近，这说明多端口双频宽带馈电网络的四个输出端之间有优良的移相效果。结合图 2所示，由于四个端口（第一端口 Pl、第二端口 P2、第三端口 P3和第四端口 P4) 之间的信号能量是等幅，相位依次相差 90°移相，因此该多端口双频宽带馈电网络可以被广泛应用在圆极化天线的馈电上，比如圆极化天线阵列或四臂螺旋天线，还可以应用在射频领域中需要一分四功分效果的射频器件上。 [0027] 本实用新型提出的多端口双频宽带馈电网络利用同轴连接器 P0的信号线与地线对两个双频耦合器进行馈电，在四个输出端口（端口 Pl、 P2、 P3和 P4) 的相邻端口间实现 90°的移相。通过对双频耦合器的合理布设，实现馈电网络的小型化。本实用新型所述多端口双频宽带馈电网络的另外一个优点是，通过双频耦合器的阻抗匹配实现双频特性，如果两个频点挨得比较近，可以实现宽带特性。

[0028] 以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

工业实用性

[0029] 相较于现有技术，本实用新型所述多端口双频宽带馈电网络采用上述技术方案，达到了如下技术效果：利用同轴连接器的信号线与地线对两个双频耦合器进行馈电，在四个输出端口的相邻端口间实现 90°的移相。通过对耦合器的合理布设，实现馈电网络的小型化。此外，可以调节双频耦合器的阻抗匹配实现馈电网络的双频特性，如果两个频点挨得比较近，可以实现馈电网络的宽带特性。

Claims

权利要求书

[权利要求 1] 一种多端口双频宽带馈电网络，其特征在于，所述的多端口双频宽带馈电网络包括同轴连接器、第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第一双频耦合器和第二双频耦合器，其中：同轴连接器的信号线连接至第一双频耦合器的输入端，同轴连接器的地线连接至第二双频耦合器的输入端；第一双频耦合器的直通端连接至第一端口的输入端，第一双频耦合器的耦合端连接至第二端口的输入端，第一双频耦合器的隔离端连接至第一电阻；第二双频耦合器的直通端连接至第四端口的输入端，第二双频耦合器的耦合端连接至第三端口的输入端，第二双频耦合器的隔离端连接至第二电阻；第一双频耦合器和第二双频耦合器均包括四个双枝节阻抗匹配器和一个分支线耦合器，所述分支线耦合器的四个联接端对应连接至四个双枝节阻抗匹配器上。

[权利要求 2] 如权利要求 1所述的多端口双频宽带馈电网络，其特征在于，所述同轴连接器、第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的阻抗均为 50 Ω。

[权利要求 3] 如权利要求 1所述的多端口双频宽带馈电网络，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻的电阻值均为 50Ω。

[权利要求 4] 如权利要求 1所述的多端口双频宽带馈电网络，其特征在于，每一个所述双枝节阻抗匹配器包括传输线 Z1以及传输线 Ζ2，所述传输线 Z1 与传输线 Ζ2串接。

[权利要求 5] 如权利要求 4所述的多端口双频宽带馈电网络，其特征在于，所述传输线 Z1的阻抗为 85Ω，所述传输线 Ζ2的阻抗为 62Ω。

[权利要求 6] 如权利要求 1所述的多端口双频宽带馈电网络，其特征在于，所述分支线耦合器包括两节传输线 Ζ3和两节传输线 Ζ4，所述传输线 Ζ3和传输线 Ζ4交替串接成环状结构。

[权利要求 7] 如权利要求 6所述的多端口双频宽带馈电网络，其特征在于，所述传输线 Ζ3的阻抗为 24Ω，所述传输线 Ζ4的阻抗为 33Ω。