CN110739518A

CN110739518A - 一种超宽带多路微波功分器

Info

Publication number: CN110739518A
Application number: CN201911172038.6A
Authority: CN
Inventors: 王崇
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-01-31

Abstract

本发明公开了一种超宽带多路微波功分器，属于功率分配器技术领域。其包括构成四级级联结构的1个1分3功分器和21个1分2功分器，通过1分3功分器和1分2功分器对信号进行等功率分流，最终实现24路等功率输出信号。本发明改进了传统的两路威尔金森功分电路，实现了三路功分，并采用多级级联方式，实现了24路多路输出。此外，其通过三阶阻抗变换，可将带宽拓宽至6GHz。该功分器电路采用微带线形式，带宽特性良好，稳定性更高，并且免调试，特别适合工程中的批量生产和应用。

Description

一种超宽带多路微波功分器

技术领域

本发明涉及功率分配器（简称功分器）技术领域，特别是指一种超宽带多路微波功分器，可用于实现X频段（3.2GHz~9.2GHz）超宽带24路功率分配。

背景技术

随着通信***的不断发展，***资源的有效分配成为一个重要课题，而射频通道资源的复用是一个有效途径。射频开关矩阵可以提供多路微波信号的选通，控制射频信号的传输路径，实现上行链路、下行链路等多路微波信号的互联，在卫星通信***、相控阵天线和雷达等许多领域有广泛用途。

功分器是开关矩阵中的核心模块。功分器是一种可以将一路输入信号功率分成相等或不等的两路或多路输出信号的多端口微波网络。在不同的应用场合中需要应用不同种类的功分器，如波导功分器、微带功分器等。波导功分器是种腔体结构的功分器，腔体内部通过直径由粗到细多个阶梯递减的铜杆实现阻抗变换，设计难度大，应用于毫米频段的高功率电路中，不易在3.2GHz~9.2GHz频段内，与其他平面电路集成应用。微带线功分器是通过传输线组成的平面结构，设计简单，性能优越，且体积小，符合微波器件集成化的发展趋势。

但是，目前的微带线功分器大都只能实现2的整数幂的功率分配，且性能和稳定性还有待提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超宽带多路微波功分器，其具有适用的频段宽，带宽特性良好，稳定性更高，调谐部位少，调试简单等优点。

本发明的目的是这样实现的：

一种超宽带多路微波功分器，其包括设有微带电路的介质基板，所述微带电路包括构成四级级联结构的一个1分3微带线结构和21个相同的1分2微带线结构，所述1分3微带线结构包括输入端50Ω微带线以及三条功分支路，所述1分2微带线结构包括输入端50Ω微带线以及两条功分支路，每条功分支路的末端均为输出端50Ω微带线，所述功分支路从输入端到输出端被分为第一段微带线、第二段微带线和第三段微带线，每个微带线结构内相邻的两条功分支路之间在第一段微带线、第二段微带线、第三段微带线的末端处均桥接有信号隔离电阻。

进一步的，所述1分3微带线结构中，两侧的第一段微带线的长度为6.284mm，宽度为0.100mm，两侧的第二段微带线的长度为6.685mm，宽度为0.281mm，两侧的第三段微带线的长度为7.004mm，宽度为0.490mm，中间的第一段微带线的长度为3.863mm，宽度为0.100mm，中间的第二段微带线的长度为2.323mm，宽度为0.199mm，中间的第三段微带线的长度为1.840mm，宽度为0.270mm，第一段微带线末端信号隔离电阻的阻值为62欧，第二段微带线末端信号隔离电阻的阻值为160欧，第三段微带线末端信号隔离电阻的阻值为180欧。

进一步的，所述1分2微带线结构中，第一段微带线的长度为6.300mm，宽度为0.174mm，第二段微带线的长度为5.700mm，宽度为0.285mm，第三段微带线的长度为5.826mm，宽度为0.454mm，第一段微带线末端信号隔离电阻的阻值为100欧，第二段微带线末端信号隔离电阻的阻值为180欧，第三段微带线末端信号隔离电阻的阻值为200欧。

进一步的，所述介质基板的介电常数为3.48，厚度为0.254mm。

本发明与背景技术相比有如下优点：

1、本发明对传统的两路威尔金森功分电路进行改进，实现三路功分；并通过三阶阻抗变换，将带宽拓宽至6GHz；采用四级级联方式，实现了24路多路输出。电路采用微带线形式，带宽特性良好，稳定性更高，并且免调试，特别适合工程中的批量生产和应用。

2、本发明结构紧凑，易于集成和安装。体积小，成本低，具有推广应用价值。

3、本发明在传统的威尔金森功分技术基础上，可实现3.2GHz~6.2GHz超宽频带内的24路多路输出。通过对微带线尺寸及信号隔离电阻阻值的设计，本发明功分器的全频带幅频特性可小于1.5dB，任意500MHz幅频特性可小于2dB；输入输出端口的驻波均可小于1.5；隔离度可大于15dB。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图。

图2是图1中 1分3功分器的原理框图。

图3是图1中 1分2功分器的原理框图。

图4是图1中 1分3功分器的结构示意图。

图5是图1中 1分2功分器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

一种超宽带多路微波功分器，其包括设有微带电路的介质基板，所述微带电路包括构成四级级联结构的一个1分3微带线结构和21个相同的1分2微带线结构，该级联结构如图1所示，图中的1分3功分器即由1分3微带线结构实现，1分2功分器即由1分2微带线结构实现。

如图2所示，所述1分3微带线结构包括输入端50Ω微带线23以及三条功分支路，每条功分支路的末端均为输出端50Ω微带线30，两侧的功分支路从输入端到输出端被分为第一段微带线24、第二段微带线26和第三段微带线28，中间的功分支路从输入端到输出端被分为第一段微带线25、第二段微带线27和第三段微带线29，相邻的两条功分支路之间在第一段微带线、第二段微带线、第三段微带线的末端处分别桥接有信号隔离电阻31、32、33，图1中的1分3功分器由1分3微带线结构和信号隔离电阻31、32、33共同构成。图4所示为介质基板上1分3功分器的结构示意图。

如图3所示，所述1分2微带线结构包括输入端50Ω微带线23以及两条功分支路，每条功分支路的末端均为输出端50Ω微带线30，两条功分支路从输入端到输出端均被分为第一段微带线34、第二段微带线35和第三段微带线36，两条功分支路之间在第一段微带线、第二段微带线、第三段微带线的末端处分别桥接有信号隔离电阻37、38、39，图1中的1分2功分器由1分2微带线结构和信号隔离电阻37、38、39共同构成。图5所示为介质基板上1分2功分器的结构示意图。

该功分器为1分24路功分器，鉴于24并非2的整数幂，无法单纯通过1分2功分器级联实现，因此，本功分器采用1个1分3和21个1分2功分器级联实现，并基于传统的威尔金森功分技术，理论推导出1分2功分器和1分3功分器中各段微带线的宽度和长度，利用微波仿真软件Ansoft Designer进行仿真优化，最终确定两种微带线功分器的具体实际尺寸和各隔离电阻的阻值，具体尺寸及阻值详见下表：

微带线标号	宽度/mm	长度/mm	电阻标号	阻值/Ω
					24	0.100	6.284	31	62
25	0.100	3.863	32	160
					26	0.281	6.685	33	180
27	0.199	2.323	37	100
					28	0.490	7.004	38	180
29	0.270	1.840	39	200
					34	0.174	6.300
35	0.285	5.700
					36	0.454	5.826

上述功分器中，介质基板可以采用介电常数为3.48、厚度为0.254mm的罗杰斯RO4350B制作，电阻31~ 33及电阻37～39可以采用0805封装的贴片电阻。整个电路采用微带线形式制作，免调试。微带线加工完成后，将电路元件通过印制板和微组装导电胶粘贴工艺安装在260毫米×72毫米×9.4毫米的屏蔽盒体内，再通过盖板实现结构的密封。整个功分器的输入端口可采用1个SMA插座，输出端口可采用24个SBMA插座。

本功分器改进了传统的两路威尔金森功分电路，实现了三路功分，并采用多级级联的方式，实现了24路多路输出。此外，通过三阶阻抗变换，将带宽拓宽至6GHz。本功分器的电路采用微带线形式，带宽特性良好，稳定性更高，并且免调试，特别适合工程中的批量生产和应用。

本发明简要工作原理如下：

信号通过1分3功分器被等功率分流为3路信号，分别通过3个相同的输出端口输入至后续级联的3个1分2功分器；3个1分2功分器又分别将输入信号等功率分流为2路信号，再分别通过各自两个相同的输出端口，共输出6路信号至后续级联的6个1分2功分器；接着，6个1分2功分器又分别将输入信号等功率分流为2路信号，再分别通过各自两个相同的输出端口，共输出12路信号至后续级联的12个1分2功分器；最后，12个1分2功分器分别将输入信号等功率分流为2路信号，再分别通过各自两个相同的输出端口输出，最终输出24路信号。

总之，本发明能够实现高性能的超宽带24路功率分配，覆盖频段为3.2GHz~9.2GHz，带宽6GHz，相对带宽96.8％，可以提高开关矩阵等通信网络的通道复用率。

本发明适用的频段宽，带宽特性良好，稳定性更高，且通过微带线实现电路，调谐部位少，调试简单。其结构简单，体积小，易于集成和安装，成本低廉，是对现有技术的一种重要改进。

Claims

1.一种超宽带多路微波功分器，其特征在于，包括设有微带电路的介质基板，所述微带电路包括构成四级级联结构的一个1分3微带线结构和21个相同的1分2微带线结构，所述1分3微带线结构包括输入端50Ω微带线以及三条功分支路，所述1分2微带线结构包括输入端50Ω微带线以及两条功分支路，每条功分支路的末端均为输出端50Ω微带线，所述功分支路从输入端到输出端被分为第一段微带线、第二段微带线和第三段微带线，每个微带线结构内相邻的两条功分支路之间在第一段微带线、第二段微带线、第三段微带线的末端处均桥接有信号隔离电阻。

2.根据权利要求1所述的超宽带多路微波功分器，其特征在于，所述1分3微带线结构中，两侧的第一段微带线的长度为6.284mm，宽度为0.100mm，两侧的第二段微带线的长度为6.685mm，宽度为0.281mm，两侧的第三段微带线的长度为7.004mm，宽度为0.490mm，中间的第一段微带线的长度为3.863mm，宽度为0.100mm，中间的第二段微带线的长度为2.323mm，宽度为0.199mm，中间的第三段微带线的长度为1.840mm，宽度为0.270mm，第一段微带线末端信号隔离电阻的阻值为62欧，第二段微带线末端信号隔离电阻的阻值为160欧，第三段微带线末端信号隔离电阻的阻值为180欧。

3.根据权利要求1所述的超宽带多路微波功分器，其特征在于，所述1分2微带线结构中，第一段微带线的长度为6.300mm，宽度为0.174mm，第二段微带线的长度为5.700mm，宽度为0.285mm，第三段微带线的长度为5.826mm，宽度为0.454mm，第一段微带线末端信号隔离电阻的阻值为100欧，第二段微带线末端信号隔离电阻的阻值为180欧，第三段微带线末端信号隔离电阻的阻值为200欧。

4.根据权利要求1所述的超宽带多路微波功分器，其特征在于，所述介质基板的介电常数为3.48，厚度为0.254mm。