CN206412449U - 一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器，包括微波信号枝节(1)、两路阻抗匹配枝节(2)、两路输出枝节(3)、隔离电阻(4)，微波信号枝节(1)一端与两路阻抗匹配枝节(2)的一端相连，该两路阻抗匹配枝节(2)的另一端通过45°微波拐角(5)各连接一路输出枝节(3)，并且该两路阻抗匹配枝节(2)之间跨接隔离电阻(4)，两阻抗匹配枝节(2)靠近微波信号枝节(1)一端设置有寄生单元(6)。本实用新型的功分器，引入寄生单元，其作用等效于容性加载和延长电长度，从而缩短阻抗匹配枝节的物理长度；添加微波拐角形成微波渐变结构，可以优化输出阻抗匹配，达到拓宽功分器有效带宽的目的。

Description

一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器

技术领域

本实用新型属于射频功率分配技术，具体涉及一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器。

背景技术

功分器是将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件。使用较多的功分器为Wilkinson功分器，其输出端为对称并联结构，通过隔离电阻来实现端口匹配和高度隔离，但存在以下缺点：采用1/4波长阻抗变换，受到工作波长限制，因此可用带宽限制在10％-20％。典型功分器输入输出为直线型结构，横向长度较长，无法满足小型化；两个输出口并行输出，间距较小，作为单独调试器件使用，对连接插件尺寸有所限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器，克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器，包括微波信号枝节、两路阻抗匹配枝节、两路输出枝节、隔离电阻，所述微波信号枝节一端与两路所述阻抗匹配枝节的一端相连，该两路阻抗匹配枝节的另一端各自连接一路所述输出枝节，并且该两路阻抗匹配枝节之间跨接所述隔离电阻，其中，该阻抗匹配枝节与该输出枝节垂直设置，还包括两个寄生单元，该两个寄生单元分别设置于 两所述阻抗匹配枝节靠近所述微波信号枝节一端，用于延长电长度。

优选地是，还包括微波拐角，该微波拐角设置于所述阻抗匹配枝节与所述输出枝节之间，用于连接该阻抗匹配枝节与该输出枝节。

优选地是，所述微波拐角的拐角角度为45°，使得垂直相连的所述阻抗匹配枝节与所述输出枝节45°倒角过渡。

本实用新型所提供的一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器的有益效果在于，在Wilkinson功分器的基础上引入寄生单元减少阻抗变换枝节的长度，增加微波拐角达到良好的输出阻抗匹配，实现了超宽带宽传输。能够用于微波链路集成，将一路输入等分成两路输出，且输出具有10dB的隔离度；能够作为调试器件，用于单一信号源等功分输出，或双路信号源的功合输出(三阶交调指标测试)；能够多级级联，形成N路等功分(功合)器件。

附图说明

图1为本实用新型基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器的正面示意图；

图2为本实用新型基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器的反面示意图。

图3为本实用新型基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器的三个端口回波损耗曲线图；

图4为本实用新型基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器的输出端口隔离度曲线图；

图5为本实用新型基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器的输入输 出传输损耗曲线图。

附图标记：

1-微波信号枝节、2-阻抗匹配枝节、3-输出枝节、4-隔离电阻、5-微波拐角、6-寄生单元。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型的基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器做进一步详细说明。

如图1所示，一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器，包括微波信号枝节1、两路阻抗匹配枝节2、两路输出枝节3、隔离电阻4、微波拐角5、寄生单元6，微波信号枝节1一端与两路阻抗匹配枝节2的一端相连，该两路阻抗匹配枝节2的另一端通过微波拐角5与各与一路输出枝节3相连，并且该微波拐角5的拐角角度选择为45°，使得垂直相连的阻抗匹配枝节2与输出枝节3成45°倒角过渡，添加该微波拐角5使阻抗匹配枝节2与输出枝节3形成微波渐变结构，可以优化输出阻抗匹配，达 到拓宽功分器有效带宽的目的。该两路阻抗匹配枝节2之间跨接隔离电阻4，并且两阻抗匹配枝节2靠近微波信号枝节1一端(即阻抗匹配枝节2的开始端)各设置有一处个寄生单元6，在阻抗变换枝节2引入有效的寄生单元6，其作用等效于容性加载和延长电长度，从而缩短阻抗匹配枝节的物理长度。本实用新型的功分器采用平面对称微带结构，输入输出50ohn匹配，易于射频电路集成，并具有良好的相位一致性。

下面以具体实施例说明。

如图1和图2所示，该功分器为小型化平面微带结构，以Rogers RO4003为基底，介电常数为3.38，基片厚度为0.508mm，尺寸为12.5mm*13.6mm*0.508mm，采用双层金属介质板结构，正面为射频信号传输面，反面为全覆铜作为接地面。功分器采用平面微带对称结构，微波信号枝节1宽度1.2mm(特征阻抗50欧姆)；阻抗匹配枝节2宽度0.64mm(特征阻抗70欧姆)，长度为3.8mm；寄生单元6为0.6*0.4mm；接地为底面全铺地，这样既有利于微波电路集成和探针焊接，也有利于减少空间耦合和降低电磁干扰。

微波信号枝节1输入，经阻抗匹配枝节2，被分成幅度和相位均相等的两路信号，在隔离电阻4上实现无差模传输，不消耗功率，在不考虑传输线损耗的情况下，每路输出功率降低3dB，从而实现功率的分配，并经输出枝节3等幅等相输出。同时，隔离电阻4引入也增加了两路输出之间的信号隔离度。

传统Wilkinson功分器采用四分之一波长阻抗匹配枝节2，其长度收到工作频段的限制，其相对带宽也只有10％～20％；若想实现功分器的小型化 和超宽带传输，必须改变现有枝节的构成形式。为此，在枝节2的开始端引入0.6mm*0.4mm的寄生单元，使得功分器的阻抗变换枝节2长度缩短了13.6％，其作用等效于电容加载，延长了电长度，从而使阻抗变换枝节2在小于四分之一波长的情况下仍能完成阻抗变换。同时，随着作用带宽拓宽，传输线连接处的不连续点增加，导致输出端口驻波差、损耗大。为此，在阻抗匹配枝节2和输出枝节3之间，添加微波拐角5，减少不连续点，改善端口匹配状态，实现超宽带传输，本功分器输出带宽可达115％(4-15GHz)。

如图3所示，功分器在4-15GHz的超宽带宽内，输入输出三端口均具有良好阻抗匹配特性，整频段回波损耗小于-10dB，在X波段的回波损耗小于-15dB。端口隔离度如图4所示，两输出端口的隔离度大于10dB，满足应用要求。如图5所示，整个频段内的输入到输出的传输损耗小于3.5dB，且两输出端口具有良好的插损一致性，插损均小于0.5dB。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器，包括微波信号枝节(1)、两路阻抗匹配枝节(2)、两路输出枝节(3)、隔离电阻(4)，所述微波信号枝节(1)一端与两路所述阻抗匹配枝节(2)的一端相连，该两路阻抗匹配枝节(2)的另一端各自连接一路所述输出枝节(3)，并且该两路阻抗匹配枝节(2)之间跨接所述隔离电阻(4)，其中，该阻抗匹配枝节(2)与该输出枝节(3)垂直设置，其特征在于，还包括两个寄生单元(6)，该两个寄生单元(6)分别设置于两所述阻抗匹配枝节(2)靠近所述微波信号枝节(1)一端，用于延长电长度。

2.根据权利要求1所述的基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器，其特征在于，还包括微波拐角(5)，该微波拐角(5)设置于所述阻抗匹配枝节(2)与所述输出枝节(3)之间，用于连接该阻抗匹配枝节(2)与该输出枝节(3)。

3.根据权利要求2所述的基于寄生单元加载的超宽带Wilkinson功分器，其特征在于，所述微波拐角(5)的拐角角度为45°，使得垂直相连的所述阻抗匹配枝节(2)与所述输出枝节(3)45°倒角过渡。