本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，具體為一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器。

背景技術(shù)：

1、威爾金森功分器的背景技術(shù)涉及微波電路設(shè)計和信號分配問題，在通信系統(tǒng)復(fù)雜性和頻率范圍擴展的需求下，對于能夠高效、準(zhǔn)確地分配和合成信號的技術(shù)需求日益增長，信號分配需求、隔離度、匹配網(wǎng)絡(luò)、無源元件、傳輸線技術(shù)和阻抗變換等關(guān)鍵技術(shù)在微波電路設(shè)計中尤為重要，威爾金森功分器利用傳輸線和電阻實現(xiàn)信號的均等分配和高隔離度，由輸入端口、兩個輸出端口、中心電阻和四分之一波長傳輸線組成，解決了微波頻率下信號分配的挑戰(zhàn)，其設(shè)計簡單、性能穩(wěn)定，在微波工程中得到了廣泛應(yīng)用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)典威爾金森功分器結(jié)構(gòu)龐大，難以滿足寬帶和小型化的需求。為了解決這一問題，工程師采用容性負(fù)載法與集總元件替代法，但傳統(tǒng)寬帶集總形式威爾金森功分器結(jié)構(gòu)存在以下缺點：電容到地結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)，增加面積并惡化對稱性；地通孔帶來寄生電感，影響工作帶寬；地孔面積比電容大，增加功分器面積。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，包括：

3、輸入端口port1；

4、輸出端口port2和輸出端口port3；

5、串聯(lián)電感包括：l2、l3、l4、l5；

6、并聯(lián)電容包括：c1、c2、c3、c4；

7、隔離電阻包括：r1、r2；

8、其中，電容c1與電容c2連接形成第一共地電容，電容c3與電容c4連接形成第二共地電容；

9、隔離電阻r1設(shè)置于第一共地電容和第二共地電容之間；

10、隔離電阻r2設(shè)置于輸出端口port2和輸出端口port3之間；

11、隔離電阻分別連接在輸入端口port1與輸出端口port2之間、輸入端口port1與輸出端口port3之間；

12、并聯(lián)電容分別連接在port1與port2之間、port1與port3之間，且該并聯(lián)電容的連接端點與隔離電阻的連接端點相鄰；

13、串聯(lián)電感分別連接在port1與port2之間、port1與port3之間，且該串聯(lián)電感的連接端點與并聯(lián)電容的連接端點相鄰；

14、所述并聯(lián)電容的連接端點未直接連接到地，而是通過隔離電阻與地形成共地連接。

15、優(yōu)選的，所述隔離電阻與所述電容共同構(gòu)成π型電路結(jié)構(gòu)，所述隔離電阻的阻值與所述電容的容值經(jīng)過設(shè)計，使得所述π型電路結(jié)構(gòu)的特性阻抗與所述威爾金森功分器的傳輸線特性阻抗相匹配，所述威爾金森功分器包括至少兩個π型電路結(jié)構(gòu)，分別連接在輸入端口port1與輸出端口port2之間、輸入端口port1與輸出端口port3之間。

16、優(yōu)選的，所述電感l(wèi)2、l3、l4、l5的長度小于經(jīng)典威爾金森功分器中微帶線的長度，所述經(jīng)典威爾金森功分器中微帶線的長度為四分之一波長(λ/4)。

17、優(yōu)選的，所述電容c1、c2、c3、c4的容值小于經(jīng)典威爾金森功分器中匹配電容的容值，電容值的計算公式為：其中：

18、c是所需的電容值(法拉)；

19、f是功分器的工作頻率(赫茲)；

20、z0是特征阻抗(歐姆)。

21、優(yōu)選的，所述隔離電阻r1、r2的阻值根據(jù)所需的隔離度進行選擇。

22、優(yōu)選的，電容c1和c2、c3和c4的連接方式為直通連接。

23、優(yōu)選的，電容c1和c2、c3和c4的連接方式為間接連接，通過電感或傳輸線連接。

24、優(yōu)選的，所述電感l(wèi)2、l3、l4、l5和電容c1、c2、c3、c4采用微帶線形式實現(xiàn)，所述串聯(lián)電感連接在所述兩個π型電路結(jié)構(gòu)的連接點之間。

25、優(yōu)選的，所述電感l(wèi)2、l3、l4、l5和電容c1、c2、c3、c4采用集總元件形式實現(xiàn)，所述串聯(lián)電感采用螺旋電感，所述并聯(lián)電容采用m?i?m式電容。

26、優(yōu)選的，所述隔離電阻r1、r2與共地電容c1和c2、c3和c4集成在同一個電路板上，所述隔離電阻采用薄膜電阻器。

27、本發(fā)明至少具備以下有益效果：

28、1、本發(fā)明在進行使用時，整個威爾金森功分器沒有了地孔與接地部分，完全與外界獨立了出來，可以免收外界干擾信號的影響，共地電容與隔離電阻在物理版圖中非常接近，共同調(diào)節(jié)匹配與隔離，共同作用以提升隔離度，同時優(yōu)化電感感值與電容容值可以降低所需的電感大小，并且去除了地孔、匹配電容等元件，大大縮小了電路面積，減小了電路元器件數(shù)量尤其是地孔數(shù)量，增強了電路的魯棒性，提升了對制造工藝不一致性的耐受度，在更小的面積上做到了威爾金森功分器的多級隔離，大大提升了隔離度等性能。

29、2、本發(fā)明通過設(shè)置一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，去除地孔和接地部分，避免寄生電感，降低外界干擾耦合，提高抗干擾能力，穩(wěn)定工作于復(fù)雜電磁環(huán)境，以具有較強的抗干擾能力，共地電容簡化電路設(shè)計，減少元件數(shù)量，顯著減小電路面積，降低制造成本，便于集成，使得該裝置具有體積小、成本低的優(yōu)點，集總元件技術(shù)優(yōu)化電路設(shè)計，提高魯棒性，耐受制造工藝不一致性，多級隔離提高隔離度和帶寬，滿足高性能應(yīng)用需求，以提高該裝置的魯棒性和性能提升。

技術(shù)特征：

1.一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：所述隔離電阻與所述電容共同構(gòu)成π型電路結(jié)構(gòu)，所述隔離電阻的阻值與所述電容的容值經(jīng)過設(shè)計，使得所述π型電路結(jié)構(gòu)的特性阻抗與所述威爾金森功分器的傳輸線特性阻抗相匹配，所述威爾金森功分器包括至少兩個π型電路結(jié)構(gòu)，分別連接在輸入端口port1與輸出端口port2之間、輸入端口port1與輸出端口port3之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：所述電感l(wèi)2、l3、l4、l5的長度小于經(jīng)典威爾金森功分器中微帶線的長度，所述經(jīng)典威爾金森功分器中微帶線的長度為四分之一波長(λ/4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：所述電容c1、c2、c3、c4的容值小于經(jīng)典威爾金森功分器中匹配電容的容值，電容值的計算公式為：其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：所述隔離電阻r1、r2的阻值根據(jù)所需的隔離度進行選擇。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：電容c1和c2、c3和c4的連接方式為直通連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：電容c1和c2、c3和c4的連接方式為間接連接，通過電感或傳輸線連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：所述電感l(wèi)2、l3、l4、l5和電容c1、c2、c3、c4采用微帶線形式實現(xiàn)，所述串聯(lián)電感連接在兩個π型電路結(jié)構(gòu)的連接點之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：所述電感l(wèi)2、l3、l4、l5和電容c1、c2、c3、c4采用集總元件形式實現(xiàn)，所述電感采用螺旋電感，所述電容采用mim式電容。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，其特征在于：所述隔離電阻r1、r2與所述電容c1和c2、c3和c4集成在同一個電路板上，所述隔離電阻采用薄膜電阻器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有共地電容結(jié)構(gòu)的威爾金森功分器，包括輸入端口Port1；輸出端口Port2和Port3；串聯(lián)電感包括：L2、L3、L4、L5；并聯(lián)電容包括：C1、C2、C3、C4；隔離電阻包括：R1、R2；其中，電容C1與電容C2連接形成共地電容，電容C3與電容C4連接形成共地電容；共地電容與隔離電阻在物理版圖中非常接近，共同調(diào)節(jié)匹配與隔離，共同作用以提升隔離度，同時優(yōu)化電感感值與電容容值可以降低所需的電感大小，并且去除了地孔、匹配電容C1等元件，大大縮小了電路面積，減小了電路元器件數(shù)量尤其是地孔數(shù)量，在更小的面積上做到了威爾金森功分器的多級隔離，大大提升了隔離度等性能。

技術(shù)研發(fā)人員：陳華康,劉石生
受保護的技術(shù)使用者：晶準(zhǔn)感通（蘇州）技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9