一种Bagley三等分功分器制造技术

本发明专利技术涉及射频与微波功率合成设计领域，特别涉及一种Bagley三等分功分器。Bagley三等分功分器包括：输入端口、第一输出端口、第二输出端口以及第三输出端口；两段对称分布的四分之一波长微带线，分别设置在第一输出端口与输入端口以及第三输出端口与输入端口之间；两段对称分布的非谐振式人工电磁材料结构，分别设置在第一输出端口与第二输出端口以及第三输出端口与第二输出端口之间，每段电磁材料结构用于等效二分之一波长微带线；隔离电阻R，连接在第一输出端口与第三输出端口之间。本发明专利技术的Bagley三等分功分器，通过非谐振式人工电磁材料结构实现了功率分配器的三等分，使得电路尺寸大大减小；并且，能够使得隔离绝对带宽增大，隔离效果得到明显改善。

A Bagley Trisection Power Divider

The invention relates to the design field of radio frequency and microwave power synthesis, in particular to a Bagley trisection power divider. Bagley power divider includes: input port, first output port, second output port and third output port; two symmetrically distributed quarter-wavelength microstrip lines, respectively, between the first output port and input port, and between the third output port and input port; two symmetrically distributed non-resonant human beings The structure of industrial electromagnetic material is set between the first output port and the second output port, and between the third output port and the second output port respectively. Each section of electromagnetic material structure is used for equivalent half-wavelength microstrip line. The isolation resistance R is connected between the first output port and the third output port. The Bagley trisection power divider of the invention realizes the trisection of the power divider through the non-resonant artificial electromagnetic material structure, which greatly reduces the size of the circuit, enlarges the absolute isolation bandwidth and improves the isolation effect.

【技术实现步骤摘要】
一种Bagley三等分功分器
本专利技术涉及射频与微波功率合成设计领域，特别涉及一种Bagley三等分功分器。
技术介绍
功率分配器是一种多端口无源微波器件，其是将输入信号功率按一定的比例分配到各个输出端口，广泛应用于现代通信系统、雷达系统以及电子对抗等诸多领域中。在实际应用中，功分器多为偶数路功分效果，典型的即为二等分，如Wilkinson功分器和Gysel功分器，但现在越来越多需求为奇数路功分效果，若要实现奇数路功分，代表性的为Bagley多边形功分器，如图1所示，输入端口(Port1)两侧的微带线长度为四分之一波长，相邻两输出之间的微带线长度为半波长，与偶数路功分器相比，其不需要使用集总元件，且很容易扩展到任意奇数个输出端口。人工电磁材料为人工制造的均匀电磁结构，其在自然界中并不存在，首先，要实现电磁结构的均匀性，需要结构中的单元尺寸要远小于波导波长。其次，人工电磁材料的介电常数和磁导率都是负数，具有负折射率的性质，电场、磁场和传播方向并不是符合右手定则，而是符合左手定则。另外，其相速和群速的方向也是相反的。根据上述特性，实际运用到工程当中的为一种传输线式人工电磁材料，其为非谐振形式，采用普通微带即可实现，能够兼容现代微波集成电路系统，满足微波电路中低损耗和宽带的需求。现有的奇数路微带功分器多采用Bagley形式，其主要缺陷表现为微波低频段尺寸较大，不利于小型化设计，在对体积有要求的情况下受限较大，而小型化对功分器来说是非常重要的，特别是在对设备尺寸有严格限制的场合，功分器的小型化有助于整个系统的小型化。因此，研究小型化Bagley三等分功分器对于现代微波固态电路的发展具有重要的工程应用价值和实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种Bagley三等分功分器，以解决现有功率分配器存在的至少一个问题。本专利技术的技术方案是：一种Bagley三等分功分器，其特征在于，包括：输入端口、第一输出端口、第二输出端口以及第三输出端口；两段四分之一波长微带线，分别设置在所述第一输出端口与输入端口以及所述第三输出端口与输入端口之间，两段所述四分之一波长微带线对称分布，且均按照预定弯折方式进行弯折处理；两段非谐振式人工电磁材料结构，分别设置在所述第一输出端口与第二输出端口以及所述第三输出端口与第二输出端口之间，两段所述非谐振式人工电磁材料结构对称分布，每段非谐振式人工电磁材料结构用于等效二分之一波长微带线；隔离电阻R，连接在所述第一输出端口与第三输出端口之间。可选的，每段所述非谐振式人工电磁材料结构是由短路枝节电感与交指电容构成，所述短路枝节电感数量为两个，分别连接在所述交指电容的两极，且每一个构成所述短路枝节电感的微带线两端端部设置接地孔。专利技术效果：本专利技术的Bagley三等分功分器，通过非谐振式人工电磁材料结构实现了功率分配器的三等分，使得电路尺寸大大减小；并且，能够使得隔离绝对带宽增大，隔离效果得到明显改善。附图说明图1是传统的Bagley三等分功分器原理图；图2是本专利技术Bagley三等分功分器的结构原理图；图3是传统Bagley功分器模型图；图4是本专利技术Bagley三等分功分器模型图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，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，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。针对微波固态电路中传统的三等分Bagley功分器在微波低频段尺寸较大，端口隔离效果不理想，为了克服这些缺陷，本专利技术设计一种基于人工电磁材料的小型化Bagley三等分功分器，其在保持原有性能的同时，能够改善端口隔离度，尺寸也仅仅为之前的一半，实现了电路与系统的小型化设计。下面结合附图1至图4对本专利技术Bagley三等分功分器做进一步详细说明。本专利技术提供了一种Bagley三等分功分器，包括输入端口1、第一输出端口2、第二输出端口3、第三输出端口4、两段四分之一波长微带线、两段非谐振式人工电磁材料结构以及隔离电阻R。两段四分之一波长微带线分别设置在第一输出端口2与输入端口1以及第三输出端口4与输入端口1之间，两段四分之一波长微带线对称分布，且均按照预定弯折方式进行弯折处理。两段非谐振式人工电磁材料结构分别设置在第一输出端口2与输出端口3以及第三输出端口4与第二输出端口3之间，两段非谐振式人工电磁材料结构对称分布，每段非谐振式人工电磁材料结构用于等效二分之一波长微带线。隔离电阻R连接在第一输出端口2与第三输出端口4之间，且设计在四分之一波长传输线段之后。现有说明的是，每段非谐振式人工电磁材料结构5是由短路枝节电感51与交指电容52构成，短路枝节电感51数量为两个，分别连接在交指电容52的两极，且每一个构成短路枝节电感51的微带线两端端部设置接地孔(接地)。其中，短路枝节电感51与交指电容52是本领域常规的结构，属于微带传输线形式。在本专利技术一个实施例中，如图3所示，其由50Ω微带线作为输入端，通过一段弯折的四分之一波长传输线段分成两路，一路为第一输出端口2输出，另一路为第三输出端口4输出。在输出端口之后为两路交指形式的人工电磁材料结构，其可替代二分之一波长传输线段，由短路枝节电感与交指电容组成，交指阶数、指节长度、宽度、间距以及交叉深度均为关键参数，决定了是否成功替代二分之一波长传输线段，两路人工电磁材料结构最终汇成一路，此为第二输出端口3。电路中所有微带线转弯处进行折角处理，隔离电阻设计在四分之一波长传输线段之后，第一输出端口2与第三输出端口4之间，可选用普通的100Ω贴片电阻，微带介质基板选用Rogers5880，基板厚度20mil。综上所述，本专利技术的Bagley三等分功分器，采用一种非谐振式人工电磁材料结构实现了功率分配器的三等分，与传统的三等分Bagley功分器相比，电路尺寸大大减小；如图3、图4所示，传统的S波段Bagley三等分功分器，其电路尺寸为30.2mm×44mm，而采用本专利技术结构的S波段Bagley三等分功分器电路尺寸为28.62mm×23.4mm，尺寸仅为原来的50％。另外，在隔离性能方面，对于传统的三等分Bagley功分器，端口隔离度大于10dB仅在2.7GHz～2.85GHz频率范围内，而本专利技术结构的三等分Bagley功分器在2.7GHz～3.0GHz带宽内端口隔离度均大于10dB，隔离绝对带宽增大了一倍，隔离效果得到明显改善。进一步，本专利技术Bagle本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Bagley三等分功分器，其特征在于，包括：输入端口(1)、第一输出端口(2)、第二输出端口(3)以及第三输出端口(4)；两段四分之一波长微带线，分别设置在所述第一输出端口(2)与输入端口(1)以及所述第三输出端口(4)与输入端口(1)之间，两段所述四分之一波长微带线对称分布，且均按照预定弯折方式进行弯折处理；两段非谐振式人工电磁材料结构，分别设置在所述第一输出端口(2)与第二输出端口(3)以及所述第三输出端口(4)与第二输出端口(3)之间，两段所述非谐振式人工电磁材料结构对称分布，每段非谐振式人工电磁材料结构用于等效二分之一波长微带线；隔离电阻R，连接在所述第一输出端口(2)与第三输出端口(4)之间。

【技术特征摘要】
1.一种Bagley三等分功分器，其特征在于，包括：输入端口(1)、第一输出端口(2)、第二输出端口(3)以及第三输出端口(4)；两段四分之一波长微带线，分别设置在所述第一输出端口(2)与输入端口(1)以及所述第三输出端口(4)与输入端口(1)之间，两段所述四分之一波长微带线对称分布，且均按照预定弯折方式进行弯折处理；两段非谐振式人工电磁材料结构，分别设置在所述第一输出端口(2)与第二输出端口(3)以及所述第三输出端口(4)与第二输出端口(3)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浪，吕高庆，赵蒙，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32