CN203690467U - 一种集成化设计的微带功率分配器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种集成化设计的微带功率分配器，包括PCB板、分布在其上表面的微带传输线（简称微带线）以及分布在其下表面的金属接地面，所述的微带传输线包括功率分配器与合路器，PCB板包括高频信号端口、低频信号端口以及不少于2个的功率分配端口。本实用新型将功率分配器与合路器集成化设计在一块PCB板上，可降低功分器与合路器单独设计带来的插损，减少一个分布式元器件设计和安装的成本支出，可避免功分器与合路器间不匹配问题，从而提高输入输出口能量的传输效率。适用于2G、3G以及LTE多频共用的两通道双极化天线、四通道双极化天线、八通道双极化天线以及其他多通道MIMO多天线。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种集成化设计的微带功率分配器，可以被广泛应用于移动通信基站天线这一领域。
背景技术
移动通信类基站天线进行波束赋型（一种控制天线辐射方向图形状或副瓣电平的技术）主要是通过控制阵列天线基本辐射单元的幅度和相位来实现的，幅度主要由功率分配器（简称功分器）来实现，相位是通过同轴线或者微带线来实现。在基站天线当中，功分器与合路器是比较常见的分布式元器件。功分器的主要作用是把来自输入口的能量按照一定的功率比例分配给天线阵列的基本辐射单元，再结合同轴电缆或微带线进行波束赋型，功分器的工作带宽往往要求设计得很宽，以保证在一个相对较宽的工作频段内幅度线性度的稳定性；合路器的主要作用是把来自输入口的能量按照工作频段分离开来，对于工作频段范围内的能量信号是高通的，而对于工作频段范围外的能量信号是抑制的。由于这两种元器件各自的特点不同，往往各自单独设计。对支持多频段工作的基站天线而言，分布式元器件的增加会带来插损的增大，从而降低阵列天线的增益。增加一个元器件，就必须设计该元器件对应的空间布局方案，从而带来成本的提高。不仅如此，各个分布式元器件之间的匹配问题还会影响输入输出口能量的传输效率。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种集成化设计的微带功率分配器。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种集成化设计的微带功率分配器，包括厚度为h、介电常数为ε的PCB（Printed circuit board，印刷电路板）板、分布在其上表面的微带传输线（简称微带线）以及分布在其下表面的金属接地面；所述微带传输线包括功率分配器与合路器，
PCB板上设置有高频信号端口、低频信号端口以及不少于2个的功率分配端口；合路器与功率分配器连接，高频信号端口、低频信号端口分别位于合路器的两端，功率分配端口与功率分配器连接。
所述的高频信号端口包括5个金属开路支节，每个金属开路支节分别与合路器连接，每个金属开路支节的长度为λ/4（λ是该支路射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长，其计算公式为λ=c/f，c为光速，f为中心频点的频率）。
所述的低频信号端口包括5个金属开路支节，每个金属开路支节分别与合路器连接，每个金属开路支节的长度为λ/4（λ是该支路射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长，其计算公式为λ=c/f，c为光速，f为中心频点的频率）。
所述的功率分配端口，功率比按照近似的切比雪夫分布设计，且端口之间设定固定相位差△Φ。
本实用新型的工作机理：在功率分配端口，通过微波传输线理论中的λ/4阻抗变换来实现阻抗匹配以及近似的切比雪夫分布功率分配，结合端口间固定的相位差△Φ，获得一组支持多频段波束赋型的馈电网络；在高频信号端口和低频信号端口，通过在微带线上增加多级λ/4金属开路支节，利用高频、低频之间反射相位的路程差来实现对不同频段的选择。
本实用新型具有下列优点和积极效果：
1、本实用新型将功率分配器与合路器集成化设计在一块PCB板上，可降低功分器与合路器单独设计带来的插损。
2、本实用新型将功率分配器与合路器集成化设计在一块PCB板上，可减少一个分布式元器件设计和安装的成本支出。
3、本实用新型将功率分配器与合路器集成化设计在一块PCB板上，可避免功分器与合路器间不匹配问题，提高输入输出口能量的传输效率。
4、本实用新型适用于2G、3G以及LTE（Long Term Evolution，长期演进）多频共用的两通道双极化天线、四通道双极化天线、八通道双极化天线以及其他多通道MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）多天线。
附图说明
图1是本实用新型总体结构示意图；
图2是本实用新型实施例1的结构示意图；
图3是本实用新型实施例2的结构示意图；
图4是本实用新型实施例3的结构示意图；
图中：
Port1—高频信号端口；
Port2—低频信号端口；
Port3—功率分配端口1；
Port4—功率分配端口2；
Port5—功率分配端口3；
Portn—功率分配端口n；
1-5—对应高频信号端口的金属开路支节；
6-10—对应低频信号端口的金属开路支节；
11—微带线，12—PCB板。
具体实施方式
为了使实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，所述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用限定本实用新型。
如1图所示，为本实用新型总体结构示意图。
具体说来，本实用新型是一种集成功分器、合路器功能的器件，包含一个高频信号端口port1，一个低频信号端口port2，包括一分二功分器、一分三功分器、一分四功分器以及多级分配功分器，分别对应port3、port4、...port n等n个功率分配端口。
实施例1
如2图所示，具体说来，n=2时，存在2个功率分配端口。携带近似切比雪夫分布功率比、固定相位差△Φ的射频信号从port3、port4两端口，分别经由DC、EC微带线，CB微带线，往BA、BF微带线方向传输。对于往BA微带线方向传输的信号，经过1、2、3、4、5等五级λ/4金属开路支节（λ的长度是低频射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长），利用低频信号反射相位的路程差来实现高频信号是高通信号，而低频信号是截止信号；对于往BF微带线方向传输的信号，经过6、7、8、9、10等五级λ/4金属开路支节（λ的长度是高频射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长），利用高频信号反射相位的路程差来实现高频信号是截止信号，而低频信号是高通信号。最终，到达port1端口的只有高频信号，而达到port2端口的只有低频信号。
实施例2
如3图所示，具体说来，n=3时，存在3个功率分配端口。携带近似切比雪夫分布功率比、固定相位差△Φ的射频信号从port3、port4、port5三端口，分别经由DC、EC、FC微带线，CB微带线，往BA、BG微带线方向传输。对于往BA微带线方向传输的信号，经过1、2、3、4、5等五级λ/4金属开路支节（λ的长度是低频射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长），利用低频信号反射相位的路程差来实现高频信号是高通信号，而低频信号是截止信号；对于往BG微带线方向传输的信号，经过6、7、8、9、10等五级λ/4金属开路支节（λ的长度是高频射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长），利用高频信号反射相位的路程差来实现高频信号是截止信号，而低频信号是高通信号。最终，到达port1端口的只有高频信号，而达到port2端口的只有低频信号。
实施例3
如4图所示，
具体说来，n=4时，存在4个功率分配端口。携带近似切比雪夫分布功率比、固定相位差△Φ的射频信号从port3、port4、port5、port6四端口，分别经由DE、FE、GH、IH微带线，EC、HC微带线，CB微带线，往BA、BJ微带线方向传输。对于往BA微带线方向传输的信号，经过1、2、3、4、5等五级λ/4金属开路支节（λ的长度是低频射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长），利用低频信号反射相位的路程差来实现高频信号是高通信号，而低频信号是截止信号；对于往BJ微带线方向传输的信号，经过6、7、8、9、10等五级λ/4金属开路支节（λ的长度是高频射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长），利用高频信号反射相位的路程差来实现高频信号是截止信号，而低频信号是高通信号。最终，到达port1端口的只有高频信号，而达到port2端口的只有低频信号。
同理，5功分、6功分...n功分等均可以通过本实用新型的方式实现功分器、合路器集成化设计。
Claims (4)
1.一种集成化设计的微带功率分配器，包括PCB板、分布在其上表面的微带传输线以及分布在其下表面的金属接地面，其特征在于：所述微带传输线包括功率分配器与合路器，PCB板上设置有高频信号端口、低频信号端口以及不少于2个的功率分配端口；合路器与功率分配器连接，高频信号端口、低频信号端口分别位于合路器的两端，功率分配端口与功率分配器连接。
2.如权利要求1所述的一种集成化设计的微带功率分配器，其特征在于：所述高频信号端口包括不少于5个金属开路支节，每个金属开路支节分别与合路器连接，每个金属开路支节的长度为λ/4，λ是该支路射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长。
3.如权利要求1或2所述的一种集成化设计的微带功率分配器，其特征在于：所述低频信号端口包括不少于5个金属开路支节，每个金属开路支节分别与合路器连接，每个金属开路支节的长度为λ/4，λ是该支路射频信号工作的中心频点对应的电磁波波长。
4.如权利要求1或2所述的一种集成化设计的微带功率分配器，其特征在于：所述功率分配端口之间设定有固定相位差。
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2014
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