一种小型化大频比微波双频功分器制造技术

本发明专利技术公开了一种小型化大频比微波双频功分器，其属于多频功分器领域。包括一个隔离电阻和两个双频阻抗变换器，其中，双频阻抗变换器是由对称型三节式阶梯阻抗传输线构成，通过将两个双频阻抗变换器以并联形式连接并加载隔离电阻从而实现双频功分器。本发明专利技术设计电路简单，工作频率可调控、两个频率的比值较大，整体尺寸较小，可以使用微带线，带状线等平面传输线形式实现，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种小型化大频比微波双频功分器，其属于多频功分器领域。
技术介绍
目前，微波双频功分器的实现方案一般有以下几种： 1.基于加载电抗或者电阻元件的传输线来设计双频功分器。加载电抗的设计方案 会使得电路结构复杂，而且带来寄生效应。对于加载电阻元件的方案，电路虽然相对简单， 但是能实现的工作频比相对较小。 2.基于耦合结构来设计的双频功分器。此种设计方案侧重于用耦合结构来替换传 统四分之一波长传输线或者在输出端口使用耦合结构来实现双频功分器。虽然基于此种方 案的功分器电路结构紧凑，但是相关的理论推导比较复杂，不便于大量应用。 3.基于双频阻抗变换网络来设计功分器。由于双频阻抗变换网络有着不同的实 现结构如T型或者n型或者r型或者e型结构及其改进结构，设计者可以根据小型化， 工作频比范围，功分带宽等设计目标选择合适的实现结构，因此，此种方案具有较好的灵活 性。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种小型化微波双频功 分器，以解决双频功分器的工作频比较小、实现结构尺寸较大、带宽较窄等问题，该双频功 分器可以使用微带线，带状线等平面传输线形式实现，成本较低。 技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为： -种小型化大频比微波双频功分器，包括一个隔离电阻和两个双频阻抗变换器， 其中，双频阻抗变换器是由对称型三节式阶梯阻抗传输线构成，通过将两个双频阻抗变换 器以并联形式连接并加载隔离电阻从而实现双频功分器。 优选的：所述双频阻抗变换器的两个频点均可等效为K变换器。 优选的：所述双频阻抗变换器中K变换器结构的结构参数： 其中，为阻抗传输线的电长度，r为传输线特征阻抗比，27是1(变换器的阻抗 值，Zi为阻抗传输线的特征阻抗。 优选的：传输线在频率fi处的电长度0 ^的取值为： 其中，Qf2/ 9fl=f2/：^=m，0fl,0f2分别是传输线在频率ff2处的电长度。 优选的：所述双频阻抗变换器中K变换器结构的结构参数取值为： 其中，n某一整数，m为频率比，0fl为传输线在频率。处的电长度。优选的：所述双频阻抗变换器的结构尺寸与频比关系： 其中，爲?.为传输线总的归一化电长度，QDQ2为阻抗传输线的电长度，0f：;/ 0fi= 0 fl, 0f2分别是传输线在频率fnf；；处的电长度。 优选的：所述双频阻抗变换器之间的频率比为5. 2,其中一个的传输线的特征阻 抗90. 4Q，对应的电长度29.OdegOl. 0GHz;另一个传输线的特征阻抗55. 3Q，对应的电长 度29.OdegOl. 0GHz;出口端的特征阻抗50Q。 优选的：所述双频阻抗变换器之间的频率比为6. 0,其中一个的传输线的特征阻 抗112Q，对应的电长度25. 7deg@l. 0GHz;另一个传输线的特征阻抗41Q，对应的电长度 25. 7deg@l. 0GHz;出口端的特征阻抗50Q。 本专利技术提供的一种小型化大频比微波双频功分器，相比现有技术，具有以下有益 效果：(1).由于双频阻抗变换器是由对称型三节式阶梯阻抗传输线构成，通过将两个双 频阻抗变换器以并联形式连接并加载隔离电阻从而实现双频功分器，因此本专利技术可以实现 双频功分器，而且其工作频率比f2/fl较大，达到5以上；因而解决双频功分器的工作频比 较小、实现结构尺寸较大、带宽较窄等问题，该双频功分器可以使用微带线，带状线等平面 传输线形式实现，成本较低。(2).功分器的整体尺寸较小，有利于电路的集成设计； (3).两频点处的匹配性好，输出端口间的隔离度高。【附图说明】 图1 Wilkinson功分器的K变换器结构图； 图2阶梯型双频K变换器的结构图； 图3双频功分器的实现结构图； 图4双频K变换器归一化总电长度的曲线图； 图5可实现的阶梯结构的阻抗曲线图； 图6双频功分器（频比为5. 2)的插入损耗（S21，S31)和端口 1的回波损耗（S11) 曲线图； 图7双频功分器（频比为5. 2)的端口 2的回波损耗（S22)曲线图； 图8双频功分器（频比为5. 2)的隔离度（S32)曲线图； 图9双频功分器（频比为6. 0)的插入损耗（S21，S31)和端口 1的回波损耗（S11) 曲线图； 图10双频功分器（频比为6. 0)的端口 2的回波损耗（S22)曲线图； 图11双频功分器（频比为6. 0)的隔离度（S32)曲线图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。 一种Wilkinson功分器的K变换器结构，如图1所示。通过K变换器的阻抗变换 功能使得输入端口处的输入阻抗和输入传输线实现阻抗匹配，从而减小功率的反射损耗。 其ABCD矩阵为：(1) 其中，&是K变换器的阻抗值，j为虚数单位，A为K变换器的传输矩阵。 图2是双频K变换器的结构图。双频阻抗变换器由对称型三节式阶梯阻抗传输线 构成的，其在两个频率点处均可等效为K变换器，即可通过图2结构与原始K变换器的等效 关系来分析。 图2结构的AB⑶矩阵为： 其中，Zd0渴两端的阻抗传输线的特征阻抗和电长度，Z2, 0 2是中间的阻抗传输 线的特征阻抗和电长度，j为虚数单位，4为图2结构的传输矩阵。 化简后的结果为： 其中，A。Q，Di为传输矩阵的矩阵元素。 由两矩阵参数相等可得下式： 为简化分析可令0 0 2则有：、5)由于⑷式子在两个频率点处f\，f2=mfi都成立，则有：(孩）当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化大频比微波双频功分器，其特征在于：包括一个隔离电阻和两个双频阻抗变换器，其中，双频阻抗变换器是由对称型三节式阶梯阻抗传输线构成，通过将两个双频阻抗变换器以并联形式连接并加载隔离电阻从而实现双频功分器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：缪细洋，刘云，朱爽，蒋帅，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32