一种平衡不平衡转换器及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种平衡不平衡转换器，包括同心结构共面波导功分器，所述功分器采用两级级联形式，通过两个同心结构、以Rogers 4350B为基材的共面波导级联而成，每个同心结构从里向外依次由内环轨线、中心轨线和外环轨线组成，内环轨线与外环轨线电连接。用本发明专利技术的平衡不平衡转换器，可用的带宽较宽，并且易于测量全部的S参数，同时在较宽的频带范围内不仅有较好的端口隔离特性，还有较理想的相位特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及平衡不平衡转换器，特别涉及一种宽带平衡不平衡转换器及其设计方法。
技术介绍
巴伦(Balun)是平衡不平衡转变器，是将单端信号转换成双端信号的重要器件。巴伦不仅能够起到很好的阻抗匹配作用，而且在平衡天线馈电网络、微波平衡混频器以及推挽放大器等多种微波射频器件中具有重要的作用。例如在天线设计中，具有偶极子结构(或可以等效成偶极子结构)的对称天线，要求馈入天线的电流是平衡的。如果馈入电流不平衡就会引起天线的方向图、极化方式等特性发生改变，使得天线的性能降低。尤其是在较宽频带内使用的对称天线对馈电网络有更高的要求。巴伦用于实现单端电路和双端电路的信号转换。单端电路即阻抗变换器、滤波器之类的单端输入或单端输出电路，传输的信号是非平衡信号；双端电路是平衡混频器、对称阵子天线之类的双端输入电路，传输的是平衡信号。现有技术中的很多巴伦要么可以方便的测试其全部S参数(平衡器件混合模散射参数)，但是带宽较小；要么带宽较宽，却难于测量其全部的S参数。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术，以便提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的一种平衡不平衡转换器。根据本专利技术的一个方面，提供一种平衡不平衡转换器，包括同心结构共面波导功分器，所述功分器采用两级级联形式，通过两个同心结构、以Rogers 4350B为基材的共面波导级联而成，每个同心结构从里向外依次由内环轨线、中心轨线和外环轨线组成，内环轨线与外环轨线电连接。进一步的，在输入输出端口阻抗(Z0)给定的条件下，通过下述公式及推导可确定第二隔离电阻(R2)的阻值、第一隔离电阻(R1)的阻值，第一级微带阻抗(Z1)和第二级微带阻抗(Z2)的值： Z 1 2 = 2 Z 2 2 ; Z o = 2 Z 2 2 R 1 * R 2 2 2 Z 2 2 R 1 + R 2 2 = 2 Z 2 2 * R 2 4 Z 2 2 + R 1 R 2 ; R 1 R 2 = 4 Z 2 2 . ]]>进一步的，在输入输出端口阻抗(Z0)给定50Ω的条件下，可确定第二隔离电阻(R2)的阻值为200Ω、第一隔离电阻(R1)的阻值为90Ω，第一级微带阻抗(Z1)93Ω和第二级微带阻抗(Z2)的值67Ω。进一步的，在隔离电阻确定的情况下，使用Agilent的AppCAD软件计算共面波导对应特征阻抗的尺寸参数。进一步的，所述同心结构为同心圆结构，或者同心矩形结构或者同心其他形状结构；所述轨线线宽为3mm。进一步的，所述同心结构为同心圆结构，连接到输入端口的同心圆簇：从同心圆心到内环轨线中点半径为9.37mm，从同心圆心到中心圆环轨线中点半径为14mm，从同心圆心到外环轨线中点半径为18.63mm，同心圆之间的间隙为1.63mm；连接到输出端口的同心圆簇：从同心圆心到内环轨线中点半径为10.14mm，从同心圆心到中心圆环轨线中点半径为14mm，从同心圆心到外环轨线中点半径为17mm，同心圆之间的间隙为0.86mm；第一级与第二级之间的隔离电阻为90Ω，第二级与输出端的隔离电阻为200Ω。进一步的，所述平衡不平衡转换器还包括功分器一个输出端口后面添加一个180°的反相器，使得同心结构功分器的两个输出端口具有180°相移特性。根据本专利技术的另一方面，提供一种平衡不平衡转换器的设计方法，所述方法包括如下步骤：设计一个同心结构共面波导功分器，在输入输出阻抗给定的条件下，确定隔离电阻的阻值以及共面波导的结构参数。进一步的，所述同心结构共面波导功分器采用两级级联形式，在输入输出端口阻抗给定50Ω的条件下，可确定第二隔离电阻的阻值为200Ω、第一隔离电阻的阻值为80-100Ω，第一级微带阻抗93Ω和第二级微带阻抗的值67Ω。进一步的，所述设计方法还包括如下步骤：设计一个反相器，确保反相器两端的阻抗值稳定，使得同心结构功分器的两个输出端口具有180°相移特性。应用本专利技术的平衡不平衡转换器，可用的带宽较宽，并且易于测量全部的S参数。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例的经过两级级联的平衡不平衡转换器的示意图。图2为本专利技术一实施例的功分器原理示意图。图3为基于图2原理在偶模分析情况下的电路原理示意图。图4为基于图2原理在奇模分析情况下的电路原理示意图。图5为本专利技术另一实施例的经过一个功分器的平衡不平衡转换器的示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细的描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能更透彻的理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1所示的平衡不平衡转换器，是采用两级级联的同心功分器结构，包括Wilkinson功分器、共面波导(CPW)和180°反相器，该平衡不平衡转换器可以测试其全部S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平衡不平衡转换器，包括同心结构共面波导功分器，其特征在于：所述功分器采用两级级联形式，通过两个同心结构、以Rogers 4350B为基材的共面波导级联而成，每个同心结构从里向外依次由内环轨线、中心轨线和外环轨线组成，内环轨线与外环轨线电连接。

【技术特征摘要】
1.一种平衡不平衡转换器，包括同心结构共面波导功分器，其特征在于：所述功分器采用两级级联形式，通过两个同心结构、以Rogers 4350B为基材的共面波导级联而成，每个同心结构从里向外依次由内环轨线、中心轨线和外环轨线组成，内环轨线与外环轨线电连接。2.根据权利要求1所述的平衡不平衡转换器，其特征在于：在输入输出端口阻抗(Z0)给定的条件下，通过下述公式及推导可确定第二隔离电阻(R2)的阻值、第一隔离电阻(R1)的阻值，第一级微带阻抗(Z1)和第二级微带阻抗(Z2)的值： Z 1 2 = 2 Z 2 2 ; Z O = 2 Z 2 2 R 1 * R 2 2 2 Z 2 2 R 1 + R 2 2 = 2 Z 2 2 * R 2 4 Z 2 2 + R ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志超，林珊珊，赵录兴，赵明敏，赵鹏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11