CN206313134U - 多端口双频宽带馈电网络 - Google Patents

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李书芳
张贯京
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    • H—ELECTRICITY
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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
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
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***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***的大规模推广应用，***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时，需要对馈电网络进行设计。由于现在的通信***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。
实用新型内容
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。
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：
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。
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。
优选的，所述第一电阻和第二电阻的电阻值均为50Ω。
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Z2，所述传输线Z1与传输线Z2串接。
优选的，所述传输线Z1的阻抗为85Ω，所述传输线Z2的阻抗为62Ω。
优选的，所述分支线耦合器包括两节传输线Z3和两节传输线Z4，所述传输线Z3和传输线Z4交替串接成环状结构。
优选的，所述传输线Z3的阻抗为24Ω，所述传输线Z4的阻抗为33Ω。
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。
附图说明
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；
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；
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。
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。
具体实施方式
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。
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P1、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P1、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R1。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P0、同轴连接器P0、第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3和第四端口P4的阻抗均优选为50Ω。
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11。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Z2，其中传输线Z1与传输线Z2串接。所述分支线耦合器12包括两节传输线Z3和两节传输线Z4，所述两节传输线Z3和两节传输线Z4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Z2的阻抗优选为62Ω，传输线Z3的阻抗优选为24Ω，以及传输线Z4的阻抗优选为33Ω。所述传输线Z1、传输线Z2、传输线Z3和传输线Z4的阻抗也可采用其它适合阻抗值。
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Z1、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。
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，此时等效为-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。
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|S00|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|S10|、|S20|、|S30|、|S40|)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P1、第二端口P2、第三端口P3和第四端口P4。
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P1、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。
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P1、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。
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。

Claims (7)

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。
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50Ω。
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。
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Z2，所述传输线Z1与传输线Z2串接。
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Z2的阻抗为62Ω。
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Z3和两节传输线Z4，所述传输线Z3和传输线Z4交替串接成环状结构。
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Z3的阻抗为24Ω，所述传输线Z4的阻抗为33Ω。
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