本實(shí)用新型涉及微波電路及射頻通信相關(guān)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有諧波抑制功能的威爾金森功分器。

背景技術(shù)：

功率分配器也稱為功分器，是一種將一路輸入信號(hào)能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過(guò)來(lái)將多路信號(hào)能量合成一路輸出，此時(shí)也可稱為合路器。功率分配器分有源、無(wú)源兩種，可平均分配一路信號(hào)變?yōu)閹茁份敵?，一般每分一路都有幾dB的衰減，信號(hào)頻率不同，分配器不同衰減也不同，為了補(bǔ)償衰減，在其中加了放大器后做出了無(wú)源功分器。

威爾金森功分器作為一種無(wú)源射頻功分器，主要應(yīng)用于微波電路及射頻通信相關(guān)領(lǐng)域，特別是含非線性微波器件的電路。其中，常用的威爾金森功分器具有良好的阻抗匹配及端口隔離特性，但未對(duì)諧波進(jìn)行抑制，在非線性器件(如混頻器等)應(yīng)用中，由于諧波的存在，需要外加濾波模塊抑制諧波。

K.H.Yi和B.K.Kang在論文“Modified Wilkinson power divider for nth Harmonic suppression”中給出一種具有諧波抑制功能的威爾金森功分器設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)通過(guò)在功分器的每個(gè)四分之一波長(zhǎng)枝節(jié)中間增加八分之一波長(zhǎng)的開(kāi)路線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)二次諧波的抑制，這樣分枝的電氣長(zhǎng)度將大于四分之一波長(zhǎng)，從而使電路在偶模激勵(lì)下產(chǎn)生了復(fù)阻抗匹配，為此，該設(shè)計(jì)增加了并聯(lián)的集總電感元件實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，而電感元件的低品質(zhì)因數(shù)及低諧振頻率導(dǎo)致了整個(gè)微波電路的頻率被限制在幾個(gè)GHz以下，并且電路尺寸增大。另外，該設(shè)計(jì)只能抑制單一的諧波頻率，無(wú)法同時(shí)抑制多個(gè)諧波。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中具有諧波抑制功能的威爾金森功分器由于并聯(lián)集總電感元件而限制電路頻率的技術(shù)問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種具有諧波抑制功能的威爾金森功分器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的具有諧波抑制功能的威爾金森功分器由于并聯(lián)集總電感元件而限制電路頻率的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，作為本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種具有諧波抑制功能的威爾金森功分器，該威爾金森功分器包括輸入端口、第一輸出端口、第二輸出端口、連接于第一輸出端口與第二輸出端口之間的隔離電阻、連接于輸入端口與第一輸出端口之間的至少一組傳輸線和開(kāi)路線的組合、連接于輸入端口與第二輸出端口之間的至少一組傳輸線和開(kāi)路線的組合，其中，在傳輸線和開(kāi)路線的組合中，傳輸線的波長(zhǎng)小于四分之一，開(kāi)路線的波長(zhǎng)根據(jù)抑制的諧波頻率確定。

進(jìn)一步地，傳輸線和開(kāi)路線的組合為Π型電路。

進(jìn)一步地，輸入端口與第一輸出端口之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第一傳輸線，輸入端口與第一傳輸線的第一端之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第一開(kāi)路線，第一輸出端口與第一傳輸線的第二端之間連接有波長(zhǎng)為十二分之一的第二開(kāi)路線；輸入端口與第二輸出端口之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第二傳輸線，輸入端口與第二傳輸線的第一端之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第三開(kāi)路線，第二輸出端口與第二傳輸線的第二端之間連接有波長(zhǎng)為十二分之一的第四開(kāi)路線。

進(jìn)一步地，傳輸線和開(kāi)路線的組合為Π型電路的組合。

進(jìn)一步地，隔離電阻的阻值為100歐。

進(jìn)一步地，輸入端口與第一輸出端口、第二輸出端口的阻抗相等。

本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N具有諧波抑制功能的威爾金森功分器，該威爾金森功分器包括輸入端口和兩個(gè)輸出端口；還包括連接于兩個(gè)輸出端口與之間的隔離電阻；還包括在輸入端口與輸出端口之間連接的至少一組傳輸線和開(kāi)路線的組合，其中，在傳輸線和開(kāi)路線的組合中，傳輸線的波長(zhǎng)小于四分之一，開(kāi)路線的波長(zhǎng)根據(jù)抑制的諧波頻率確定，通過(guò)將傳統(tǒng)功分器的四分之一波長(zhǎng)傳輸線分段，每段用一組傳輸線和開(kāi)路線的組合替代，通過(guò)該組合的設(shè)置抑制諧波頻率，無(wú)需增加任何集總元件，降低了電路復(fù)雜性，抑制諧波的同時(shí)縮小了電路尺寸。此外，將傳輸線分為多段，替代每段的組合中采用不同波長(zhǎng)的開(kāi)路線，可同時(shí)抑制多個(gè)頻率的諧波分量。

附圖說(shuō)明

圖1示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的威爾金森功分器的等效電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的任意長(zhǎng)度傳輸線等效為Π型容性負(fù)載電路的示意圖；

圖3示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電容與開(kāi)路線的等效電路圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的是一種新型的威爾金森功分器，在保持該功分器原有性能不變的基礎(chǔ)上，不需要增加電感等集總元件，縮小了電路尺寸，簡(jiǎn)化了微波電路設(shè)計(jì)，降低了成本；同時(shí)，能夠?qū)Χ鄠€(gè)諧波進(jìn)行抑制，無(wú)需再增加額外的濾波模塊，進(jìn)一步降低電路成本。關(guān)于本申請(qǐng)實(shí)施例提供的威爾金森功分器，詳細(xì)說(shuō)明如下。

傳統(tǒng)的威爾金森功分器兩個(gè)分枝采用四分之一波長(zhǎng)傳輸線，而任意長(zhǎng)度傳輸線可等效為Π型容性負(fù)載電路，如圖2所示，因而，威爾金森功分器可采用Π型容性負(fù)載電路等效四分之一波長(zhǎng)傳輸線。其中，等效計(jì)算公式如下：

而并聯(lián)電容又可等效為電氣長(zhǎng)度小于四分之一波長(zhǎng)的開(kāi)路線，如圖3所示。其中，等效計(jì)算公式如下：

因此，功分器的四分之一波長(zhǎng)分枝可等效為一段小于四分之一波長(zhǎng)的傳輸線與開(kāi)路線的組合，且保持輸入阻抗不變。傳輸線與開(kāi)路線長(zhǎng)度由公式(1)～(4)計(jì)算得出?？梢?jiàn)，采用Π型電路可同時(shí)抑制兩個(gè)頻率諧波。若將功分器的四分之一波長(zhǎng)傳輸線分成幾段，每段分別采用上述等效電路，則可同時(shí)抑制多個(gè)諧波頻率。

綜上所述，采用Π型容性負(fù)載電路替代四分之一波長(zhǎng)傳輸線，而容性負(fù)載又可由開(kāi)路線等效實(shí)現(xiàn)，能夠達(dá)到抑制諧波的同時(shí)縮小電路尺寸的目的，且無(wú)需增加任何集總元件，降低了電路復(fù)雜性，將傳輸線分段等效后還可同時(shí)抑制多個(gè)頻率的諧波分量。

基于以上描述，在一種實(shí)施例中，具有諧波抑制功能的威爾金森功分器包括輸入端口、第一輸出端口、第二輸出端口、連接于第一輸出端口與第二輸出端口之間的隔離電阻、連接于輸入端口與第一輸出端口的至少一組傳輸線和開(kāi)路線的組合、連接于輸入端口與第二輸出端口之間的至少一組傳輸線和開(kāi)路線的組合，其中，在傳輸線和開(kāi)路線的組合中，傳輸線的波長(zhǎng)小于四分之一，開(kāi)路線的波長(zhǎng)根據(jù)抑制的諧波頻率確定。其中，傳輸線和開(kāi)路線的組合為Π型電路。

在一種實(shí)施例中，如圖1所示，具有諧波抑制功能的威爾金森功分器包括輸入端口Port1、第一輸出端口Port2、第二輸出端口Port3、連接于第一輸出端口Port2與第二輸出端口Port3之間的隔離電阻R，以及連接于輸入端口Port1與第一輸出端口Port2、第二輸出端口Port3之間的傳輸線和開(kāi)路線的組合，其中，輸入端口Port1與第一輸出端口Port2之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第一傳輸線(阻抗為Z₁)，輸入端口Port1與第一傳輸線的第一端之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第一開(kāi)路線(阻抗為Z_os1)，第一輸出端口Port2與第一傳輸線的第二端之間連接有波長(zhǎng)為十二分之一的第二開(kāi)路線(阻抗為Z_os2)；輸入端口Port1與第二輸出端口Port3之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第二傳輸線(阻抗為Z₁)，輸入端口Port1與第二傳輸線的第一端之間連接有波長(zhǎng)為八分之一的第三開(kāi)路線(阻抗為Z_os1)，第二輸出端口Port3與第二傳輸線的第二端之間連接有波長(zhǎng)為十二分之一的第四開(kāi)路線(阻抗為Z_os2)。

該實(shí)施例中威爾金森功分器采用Π型等效電路結(jié)構(gòu)，并采用八分之一波長(zhǎng)和十二分之一波長(zhǎng)開(kāi)路線可同時(shí)抑制二次和三次諧波，且原四分之一波長(zhǎng)傳輸線縮減至一半。

優(yōu)選地，隔離電阻R的阻值為100歐，輸入端口Port1與第一輸出端口Port2、第二輸出端口Port3的阻抗相等，均為Z₀。

以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。