一種新型的超帶寬微帶威爾金森功分器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微波工程領(lǐng)域，具體涉及一種新型的超帶寬微帶威爾金森功分器。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率分配器（簡稱功分器）是指能將一路輸入信號分成相同或不相同的兩路或多 路輸出信號的器件，其可實(shí)現(xiàn)多路電磁信號的分配/合并，是射頻電路中不可或缺的功能 單元，除常用的二路功分器外，在天線陣列饋電網(wǎng)絡(luò)、功率合成電路中常需要其他分路數(shù)的 功分器，比如三路功分器。在對功率容量要求不高的場合，微帶線三路功分器因具有重量 輕、成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于移動通信、航空航天、雷達(dá)探測等領(lǐng)域。
[0003] 根據(jù)電路不同，功分器可分為簡單T型功分器與隔離功分器兩種。簡單T型功分器 的各輸出端之間無隔離電阻，能在較大的寬帶下實(shí)現(xiàn)良好的功率分配比，但其隔離度較差。 隔離功分器各輸出端之間有隔離電阻，具有較高的隔離度。威爾金森功分器是一種常見的 隔離功分器，其能實(shí)現(xiàn)等幅度、同相位功率分配，但其駐波特性有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對【背景技術(shù)】存在的缺陷，提出了一種新型的超帶寬微帶威爾金森功分 器，該功分器可實(shí)現(xiàn)1~8GHz內(nèi)功率的平均分配，且各端口匹配良好，各輸出端口間良好隔 離，回波損耗低，輸出相幅一致性高。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種新型的超帶寬微帶威爾金森功分器，其特征在于，包括一個輸入端口和η個 輸出端口，所述相鄰的兩個輸出端口之間設(shè)置m個隔離電阻，所述輸入端口與η個輸出端 口之間均設(shè)置有多節(jié)阻抗變換器，每一節(jié)阻抗變換器為四分之一波長阻抗線；假設(shè)第一路 輸出端口與第二路輸出端口之間的隔離電阻為R 11,第二路輸出端口與第三路輸出端口之 間的隔離電阻為R21，第k路輸出端口與k+Ι路輸出端口之間的隔離電阻為R kl，其中，i = 1，2,3···，πι，k = 2,3···，η-1 ;第k路輸出端口與k+Ι路輸出端口之間的隔離電阻Rkl和第 k_l路輸出端口與k路輸出端口之間的隔離電阻R0i m之間有間隔L，且0 < L < 1/4 λ。
[0007] 進(jìn)一步地，第一節(jié)阻抗變換器和最后一節(jié)阻抗變換器為彎曲結(jié)構(gòu)，以保證η路輸 出的相位一致性。
[0008] -種新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器，其特征在于，包括輸入端口 1、第一 輸出端口 2、第二輸出端口 3和第三輸出端口 4,所述相鄰的第一輸出端口 2和第二輸出端 口 3之間設(shè)置m個隔離電阻R1，相鄰的第二輸出端口 3和第三輸出端口 4之間設(shè)置m個隔 離電阻R/ ;所述輸入端口與第一輸出端口、第二輸出端口、第三輸出端口間均設(shè)置有多節(jié) 阻抗變換器，每一節(jié)阻抗變換器為四分之一波長阻抗線；所述第一輸出端口 2和第二輸出 端口 3之間設(shè)置的隔離電阻民與第二輸出端口 3和第三輸出端口 4之間設(shè)置的隔離電阻 R/之間有間隔L，且0 < L < 1/4 λ，i = 1，2, 3,…，m，保持隔離電阻相互錯開的結(jié)構(gòu)，以 提高駐波特性。
[0009] 進(jìn)一步地，第一節(jié)阻抗變換器和最后一節(jié)阻抗變換器為彎曲結(jié)構(gòu)，以保證三路輸 出的相位一致性。
[0010] 進(jìn)一步地，所述威爾金森功分器的輸入端口和輸出端口均采用50歐姆的微帶傳 輸線。
[0011] 進(jìn)一步地，所述多節(jié)阻抗變換器為切比雪夫多節(jié)阻抗變換器。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明新型的超帶寬微帶威爾金森功分器中，采用傳統(tǒng)的 多節(jié)阻抗變換線來擴(kuò)展帶寬，使功分器在超寬頻帶下仍有一定的隔離度；第二輸出端口與 第三輸出端口之間的隔離電阻與第一輸出端口和第二輸出端口之間的隔離電阻之間有一 定的間隔，采用錯開不對稱的結(jié)構(gòu)，提高了駐波特性，提升了功分器的性能；本發(fā)明功分器 可實(shí)現(xiàn)！~SGHz內(nèi)功率的平均分配，且各端口匹配良好，各輸出端口間良好隔離，回波損耗 降低，輸出相幅一致性高。
【附圖說明】
[0013] 圖1為傳統(tǒng)的微帶形式的等分威爾金森功分器示意圖；
[0014] 圖2為傳統(tǒng)的微帶形式的等分威爾金森功分器的等效傳輸線電路圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明提出的新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器的仿真模型圖；
[0017] 圖5為傳統(tǒng)的1-8GHZ微帶三路威爾金森功分器的輸入端口駐波SI 1參數(shù)仿真結(jié) 果；
[0018] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的1-8GHZ微帶三路威爾金森功分器的輸入端口駐波Sll參 數(shù)仿真結(jié)果；
[0019] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的1-8GHZ微帶三路威爾金森功分器的23、34端口隔離度仿 真結(jié)果；
[0020] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例的1-8GHZ微帶三路威爾金森功分器的2、3、4端口輸出相位 一致性仿真結(jié)果；
[0021] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例的1-8GHZ微帶三路威爾金森功分器的各路插損仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
[0023] 本發(fā)明提出的一種新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器，此種功分器在傳統(tǒng)功 分器的基礎(chǔ)上加入了隔離電阻，提高了各輸出端口之間的隔離度。微帶線形式的等分威爾 金森功分器結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用特征阻抗Z。歸一化所有阻抗，其等效傳輸線電路如圖2 所示。采用奇-偶模分析法對等效傳輸線電路分析，得到其S參數(shù)矩陣如下：
[0025] 由散射矩陣可知，端口 1輸入的功率平均分配到端口 2和端口 3,輸出端口 2和輸 出端口 3之間有良好的隔離。實(shí)際上，這種單節(jié)的等分威爾金森功分器只有在中心頻率才 具有優(yōu)良的特性，因此只適用于窄帶情況。
[0026] 實(shí)施例
[0027] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路圖， 包括輸入端口 1、第一輸出端口 2、第二輸出端口 3和第三輸出端口 4,所述相鄰的第一輸出 端口 2和第二輸出端口 3之間設(shè)置7個隔離電阻，相鄰的第二輸出端口 3和第三輸出端口 4之間設(shè)置7個隔離電阻；所述輸入端口與第一輸出端口、第二輸出端口、第三輸出端口間 均設(shè)置有多節(jié)阻抗變換器，每一節(jié)阻抗變換器為四分之一波長阻抗線，且第一節(jié)阻抗變換 器和最后一節(jié)阻抗變換器為彎曲結(jié)構(gòu)，以保證三路輸出的相位一致性；所述第一輸出端口 2和第二輸出端口 3之間設(shè)置的隔離電阻民與第二輸出端口 3和第三輸出端口 4之間設(shè)置 的隔離電阻R/之間有1/8λ的間隔，i = 1，2,3，···，7,保持隔離電阻相互錯開的結(jié)構(gòu)，以 提尚駐波特性。
[0028] 進(jìn)一步地，所述超帶寬微帶三路威爾金森功分器能實(shí)現(xiàn)1-8GHZ的超寬帶寬。
[0029] 為了實(shí)現(xiàn)1-8GHZ的超寬帶寬，本實(shí)施例中采用7節(jié)阻抗變換線（如圖3所示）， 每節(jié)的長度為1/4 λ，每節(jié)阻抗線都加隔離電阻，以提高各路輸出之間的隔離度；其中第一 輸出端口 2和第二輸出端口 3之間的隔離電阻與第二輸出端口 3和第三輸出端口 4之間對 應(yīng)的隔離電阻之間有1/8 λ的間隔，2、3路之間的隔離電阻與3、4路之間的隔離電阻保持 錯開的結(jié)構(gòu)，在保證隔離度的前提下，提高了輸入端口的駐波特性，移動的距離可根據(jù)HFSS 軟件掃參仿真得出；第一節(jié)和最后一節(jié)阻抗變換線采用不同程度彎曲的結(jié)構(gòu)，以提高輸出 相位一致性。7節(jié)阻抗如下表：
[0031] 在HFSS中建立實(shí)施例功分器的仿真模型，其中基板采用厚度為0.508mm，介電常 數(shù)為3. 55的Rogers R04003板材，模型結(jié)構(gòu)平面圖如圖4所示。
[0032] 傳統(tǒng)的威爾金森三路功分器采用上下隔離電阻對齊的結(jié)構(gòu)，其仿真輸入端口駐波 特性如圖5所示。本發(fā)明新型超帶寬微帶三路威爾金森功分器仿真輸入端口駐波特性如圖 6所示。由圖5和圖6可知，本發(fā)明新型超帶寬微帶三路功分器的回波損耗降低了 2. 2dB左 右，提高了其駐波特性，在超帶寬功分器領(lǐng)域達(dá)到了顯著的提高。
[0033] S參數(shù)仿真結(jié)果如圖7、8、9所示，由圖7、8、9可知，在1-8GHZ的通帶內(nèi)，本發(fā)明功 分器輸出功率平坦度較好，插入損耗小于5. 6dB，隔離度大于22dB，回波損耗小于-16. 7dB， 相位一致性良好。
[0034] 本發(fā)明提出的超帶寬微帶三路功分器可實(shí)現(xiàn)1~8GHz內(nèi)功率的平均分配，具有較 好的平坦度，較高的隔離度，較好的相位一致性，且駐波特性有顯著提高，從整體上改善了 傳統(tǒng)超帶寬威爾金森功分器的性能，有很好的實(shí)用價值和市場前景，可廣泛應(yīng)用于微波通 信、微波測試設(shè)備和頻譜監(jiān)測系統(tǒng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型的超帶寬微帶威爾金森功分器，其特征在于，包括一個輸入端口和n個輸 出端口，所述相鄰的兩個輸出端口之間設(shè)置m個隔離電阻，所述輸入端口與n個輸出端口之 間均設(shè)置有多節(jié)阻抗變換器，每一節(jié)阻抗變換器為四分之一波長阻抗線；第k路輸出端口 與k+1路輸出端口之間的隔離電阻R kl和第k-1路輸出端口與k路輸出端口之間的隔離電 阻R(kl)1之間有間隔L，且O < L< 1/4人，i = l，2,3...，m，k = 2,3...，n-l。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的超帶寬微帶威爾金森功分器，其特征在于，所述輸入 端口和輸出端口均采用50歐姆的微帶傳輸線。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的超帶寬微帶威爾金森功分器，其特征在于，所述多節(jié) 阻抗變換器為切比雪夫多節(jié)阻抗變換器。4. 一種新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器，其特征在于，包括輸入端口（1)、第一 輸出端口（2)、第二輸出端口（3)和第三輸出端口（4)，所述相鄰的第一輸出端口（2)和第 二輸出端口⑶之間設(shè)置m個隔離電阻，相鄰的第二輸出端口⑶和第三輸出端口⑷之間 設(shè)置m個隔離電阻；所述輸入端口與第一輸出端口、第二輸出端口、第三輸出端口間均設(shè)置 有多節(jié)阻抗變換器，每一節(jié)阻抗變換器為四分之一波長阻抗線；所述第一輸出端口（2)和 第二輸出端口（3)之間設(shè)置的隔離電阻民與第二輸出端口（3)和第三輸出端口⑷之間 設(shè)置的隔離電阻民'之間有間隔L，且0<L< 1/4人，i = l，2,3，一，m。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器，其特征在于，所述 輸入端口和輸出端口均采用50歐姆的微帶傳輸線。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型的超帶寬微帶三路威爾金森功分器，其特征在于，所述 多節(jié)阻抗變換器為切比雪夫多節(jié)阻抗變換器。
【專利摘要】一種新型的超帶寬微帶威爾金森功分器，屬于微波工程領(lǐng)域。包括一個輸入端口和n個輸出端口，所述相鄰的兩個輸出端口之間設(shè)置m個隔離電阻，所述輸入端口與n個輸出端口之間均設(shè)置有多節(jié)阻抗變換器，每一節(jié)阻抗變換器為四分之一波長阻抗線；第k路輸出端口與k+1路輸出端口之間的隔離電阻Rki和第k-1路輸出端口與k路輸出端口之間的隔離電阻R(k-1)i之間有間隔L，且0＜L＜1/4λ，i＝1,2,3…,m，k＝2,3…,n-1。本發(fā)明功分器可實(shí)現(xiàn)1～8GHz內(nèi)功率的平均分配，且各端口匹配良好，各輸出端口間良好隔離，回波損耗低，輸出相幅一致性高。
【IPC分類】H01P5/12, H01P5/16
【公開號】CN105244583
【申請?zhí)枴緾N201510697823
【發(fā)明人】楊青慧, 安照輝, 張懷武, 文岐業(yè), 范仁鈺, 杜姍姍, 劉銀中, 阮浩軒
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月21日