一種雙頻等分威爾金森功分器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種功率分配器，尤其設(shè)及一種威爾金森功率分配器。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率分配器(簡(jiǎn)稱功分器)在微波和射頻領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，主要用于實(shí)現(xiàn) 功率按比例分配或合成。通過將兩個(gè)功率放大器的輸出功率合成成單端輸出，極大程度上 緩解了單個(gè)功率放大器在輸出相同功率時(shí)因功耗大而產(chǎn)生的熱穩(wěn)定性的問題。由于傳統(tǒng)的 威爾金森功分器只適用于特定的基波頻率及其奇數(shù)諧波，不適用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)多頻多模 方面的應(yīng)用，所W研究任意頻率比的雙頻功分器具有重要的實(shí)際意義。
[0003] 到目前為止，已經(jīng)報(bào)道了多種實(shí)現(xiàn)雙頻威爾金森功分器的技術(shù)方案。如LLin等人 在文南犬中（I. Lin ,Μ. Vincentis , et al. Arbitrary dual-band components using composite right/left-hand transmission 1ines[J]. IEEE Trans.Microw.Theory Tech.，Apr. 2004，52(4): 1142-1149.)通過采用獨(dú)殊的電路結(jié)構(gòu)和材料實(shí)現(xiàn)雙頻功分器，不 過，運(yùn)種方法對(duì)于微波集成電路來說過于復(fù)雜，且不容易集成。
[0004] 在中國(guó)專利201220433173.9中，采用階梯阻抗諧振器實(shí)現(xiàn)雙頻阻抗變換的功能， 不過運(yùn)種方法需要相鄰傳輸線間有著較好的禪合系數(shù)，在一定程度上增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜 度。
[0005] 另外，在中國(guó)專利201010213812.6中，采用兩節(jié)傳輸線實(shí)現(xiàn)阻抗變換，并通過在分 別在兩輸出端口并聯(lián)一段開路微帶線提高隔離度，不過運(yùn)種方法額外增加了功分器的體 積。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 現(xiàn)有的雙頻威爾金森設(shè)計(jì)方法上，要么依賴特殊板質(zhì)材料，要么采用傳統(tǒng)方式的 微帶線結(jié)構(gòu)，從而使所設(shè)計(jì)的功分器體積過于龐大，不適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的要求。
[0007] 本實(shí)用新型采用兩節(jié)不同特性阻抗的傳輸線，并結(jié)合化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，提供一種 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)可W在任意頻率比的兩個(gè)頻率下實(shí)現(xiàn)精確的阻抗變換的雙頻等分威爾金森 功分器電路結(jié)構(gòu)。其通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[000引一種雙頻等分威爾金森功分器，包括分別連接有負(fù)載的第一端口、第二端口和第 Ξ端口，第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)101，第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)102, W及化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)103;
[0009] 所述第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)101由兩段特性阻抗相同的第一傳輸線104和第二傳輸線 105組成，且第一端口連接于第一傳輸線104和第二傳輸線105的連接處;所述第二段傳輸線 網(wǎng)絡(luò)102由兩段特性阻抗相同的第Ξ傳輸線106和第四傳輸線107組成，且第一傳輸線104的 另一端與第Ξ傳輸線106相連，第二傳輸線105的另一端與第四傳輸線107相連，第四傳輸線 107的另外一端與第二端口相連，第Ξ傳輸線106的另外一端與第Ξ端口相連；
[0010] 所述化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)103由電阻、電容和電感并聯(lián)組成二端口網(wǎng)絡(luò)，所述化C并聯(lián) 諧振網(wǎng)絡(luò)的其中一端與第二端口相連，另外一端與第Ξ端口相連。所述的化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò) 103包括各種形式的電阻、電容和電感的并聯(lián)組合方式或其等效方式，RCL并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)103 中的電容和電感可W使用開路傳輸線或短路傳輸線代替。
[0011] 進(jìn)一步，所述第一端口、第二端口和第Ξ端口的負(fù)載電阻值相同；所述的第一端口 在第二端口和第Ξ端口接負(fù)載時(shí)，輸入阻抗值與負(fù)載電阻值相同；所述的第二端口在第一 端口和第Ξ端口接負(fù)載時(shí)，輸入阻抗值與負(fù)載電阻值相同；所述的第Ξ端口在第一端口和 第二端口接負(fù)載時(shí)，輸入阻抗值與負(fù)載電阻值相同；
[0012] 進(jìn)一步，所述第一傳輸線104和第二傳輸線105的長(zhǎng)度相同，所述第Ξ傳輸線106和 第四傳輸線107的長(zhǎng)度相同；
[0013] 進(jìn)一步，為了消除傳輸線直角的電容效應(yīng)，傳輸線拐角處為切角處理。
[0014] 本實(shí)用新型還提供了一種所述雙頻等分威爾金森功分器的電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法;其 包括W下步驟：
[0015] 步驟A:選擇和確定PCB板材，確定加載在所述第一端口、第二端口和第Ξ端口的負(fù) 載的電阻值W及所述功分器的任意兩個(gè)工作頻率點(diǎn)^2)，并記fl=Mf2，M為所述兩 個(gè)工作頻率點(diǎn)的頻率比，第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)101中的第一傳輸線104和第二傳輸線105的長(zhǎng) 度相等記為h,特性阻抗為Zi;第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)102中的第Ξ傳輸線106和第四傳輸線107 的長(zhǎng)度相等記為U特性阻抗為Z2;根據(jù)所述頻率比Μ計(jì)算第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)101與第二段傳 輸線網(wǎng)絡(luò)102中傳輸線的最小長(zhǎng)度比例因子；
[0016] 步驟Β:根據(jù)步驟A中第一端口、第二端口和第Ξ端口所接的負(fù)載的電阻值，最小長(zhǎng) 度比例因子，W及所述兩個(gè)工作頻率點(diǎn)的相位常數(shù)(&，&)，分別計(jì)算第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)101 和第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)102中的傳輸線的特性阻抗化，Z2)、長(zhǎng)度（h，b)，W及RLC并聯(lián)諧振網(wǎng) 絡(luò)103中的電容Cx和電感Lx。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟A中，第一端口、第二端口和第Ξ端口所接負(fù)載的電阻值相同，均 為Z〇，W保證功率均等分配。
[0018] 進(jìn)一步，所述步驟A中，第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)101中的傳輸線與第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)102 中傳輸線的最小長(zhǎng)度比例因子為正整數(shù)η。
[0019] 進(jìn)一步，所述步驟Β中，為了使所述功分器的物理尺寸最小，第一和第二傳輸線的 長(zhǎng)度h與第Ξ和第四傳輸線的長(zhǎng)度b相等且為：
[0020]
[0021]第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)101和第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)102的傳輸線特性阻抗(Zi，Z2)分別為：
[0024] 其中，化為所述化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)103中的電阻，化=2Zo，α = (ta址山)2，
[0025] RLC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)103中的電容值Cx和電感值Lx分別為：
[0026]
[0027]
[002引其中，ωι和C02分別為所述兩個(gè)工作頻率點(diǎn)的角頻率，p =化址山，
[0029] A = (Z2-Zip2) / 口2 (Z1+Z2) P ]，q =化址212，B = (Z2-Ziq2) / 口2 (Z1+Z2) q ]。
[0030] 本實(shí)用新型的有益效果:該電路結(jié)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了較大程度減小功分器的體積和實(shí) 現(xiàn)精確的雙頻操作，而且增加了系統(tǒng)的可重復(fù)利用率，通過調(diào)整化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的電感和 電容，可W使同一個(gè)結(jié)構(gòu)用于多種頻率組合的情況。
【附圖說明】
[0031] 圖1為實(shí)施例的電路圖；
[0032] 圖2為實(shí)施例的版圖；
[0033] 附圖標(biāo)記說明：101第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)、102第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)、103 RLC并聯(lián)諧振 網(wǎng)絡(luò)、104第一傳輸線、105第二傳輸線、106第Ξ傳輸線、107第四傳輸線；
[0034] 圖中P1、P2、P3分別為第一端口、第二端口和第Ξ端口。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例，如圖1和圖2所示的一種雙頻等分威爾金森功分 器，包括分別連接有負(fù)載均為Zo = 50 Ω的第一端口 P1、第二端口 P2和第Ξ端口 P3，第一段傳 輸線網(wǎng)絡(luò)101，第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)102, W及化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)103;所述第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò) 101由兩段特性阻抗相同且長(zhǎng)度相同的第一傳輸線104和第二傳輸線105組成，且第一端口 P1連接于第一傳輸線104和第二傳輸線105的連接處;所述第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)102由兩段特 性阻抗相同且長(zhǎng)度相同的第Ξ傳輸線106和第四傳輸線107組成，且第一傳輸線104的另一 端與第Ξ傳輸線106相連，第二傳輸線105的另一端與第四傳輸線107相連，第四傳輸線107 的另外一端與第二端口 P2相連，第立傳輸線106的另外一端與第立端口 P3相連;傳輸線拐角 處為切角處理，如圖2中圈起的局部放大圖所示;所述RLC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)103由電阻、電容和 電感并聯(lián)組成二端口網(wǎng)絡(luò)，所述化C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的其中一端與第二端口P2相連，另外一端 與第Ξ端口 P3相連。選用介電常數(shù)為4.6@lGHz，W及損耗角正切為O.OIOIG化的FR4板材，其 中，板材厚度為0.8mm，銅錐厚度為l/loz;工作頻率為900MHz和1.8G化的雙頻，n = l，電長(zhǎng)度 巫1 = 60°，巫2 = 120%用本實(shí)用新型技術(shù)方案的公式計(jì)算得Lx=15.7址，Cx=lpF，Zl = 79.3 Ω，Z2 二 63 Ω D
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙頻等分威爾金森功分器，其特征在于:所述功分器包括分別連接有負(fù)載的第 一端口、第二端口和第三端口，第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)（101)，第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)（102)，以及RLC 并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)(103); 所述第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)（101)由兩段特性阻抗相同的第一傳輸線（104)和第二傳輸線 (105)組成，且第一端口連接于第一傳輸線（104)和第二傳輸線（105)的連接處;所述第二段 傳輸線網(wǎng)絡(luò)（102)由兩段特性阻抗相同的第三傳輸線（106)和第四傳輸線（107)組成，且第 一傳輸線（104)的另一端與第三傳輸線（106)相連，第二傳輸線（105)的另一端與第四傳輸 線（107)相連，第四傳輸線（107)的另外一端與第二端口相連，第三傳輸線（106)的另外一端 與第三端口相連； 所述RLC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)（103)由電阻、電容和電感并聯(lián)組成二端口網(wǎng)絡(luò)，所述RLC并聯(lián)諧 振網(wǎng)絡(luò)(103)的其中一端與第二端口相連，另外一端與第三端口相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻等分威爾金森功分器，其特征在于:所述第一端口、第二 端口和第三端口的負(fù)載電阻值相同。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙頻等分威爾金森功分器，其特征在于：所述第一傳輸線 (104)和第二傳輸線（105)的長(zhǎng)度相同，所述第三傳輸線（106)和第四傳輸線（107)的長(zhǎng)度相 同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的雙頻等分威爾金森功分器，其特征在于:傳輸線拐角處 為切角處理。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙頻等分威爾金森功分器，一種雙頻等分威爾金森功分器，包括分別連接有負(fù)載的第一端口、第二端口和第三端口，第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)，第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)，以及RLC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)；第一段傳輸線網(wǎng)絡(luò)由第一傳輸線和第二傳輸線組成，第二段傳輸線網(wǎng)絡(luò)由第三傳輸線和第四傳輸線組成；該電路結(jié)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了較大程度減小功分器的體積和實(shí)現(xiàn)精確的雙頻操作，而且增加了系統(tǒng)的可重復(fù)利用率，通過調(diào)整RLC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的電感和電容，可以使同一個(gè)結(jié)構(gòu)用于多種頻率組合的情況。
【IPC分類】H01P5/16
【公開號(hào)】CN205303641
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】林俊明, 章國(guó)豪, 張志浩, 余凱, 唐杰, 朱曉銳, 蔡秋富
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日