小型化三通带差分功率分配器制造技术

本发明专利技术属于微波通信技术领域，特别涉及一种小型化三通带差分功率分配器，该分配器包括微带介质基板、金属接地板、微带馈线、缺陷地结构和隔离电阻；微带介质基板包括上层微带介质基板和下层微带介质基板；在上层微带介质基板的下表面设有金属接地板，在上层微带介质基板的上表面和下层微带介质基板的下表面均设置有微带馈线；金属接地板上蚀刻有缺陷地结构，缺陷地结构包括多个互补开口谐振环，互补开口谐振环通过两侧对称设置的输入缝隙线和输出缝隙线与微带馈线连接。本发明专利技术可广泛应用于无线通信系统射频前端电路中的多频率通信系统，具有构成简单，制造成本低，尺寸小巧、工作频带宽、可靠耐用等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波通信
，特别涉及一种小型化三通带差分功率分配器，本专利技术可应用于无线通信系统射频前端电路中的多频率通信系统。
技术介绍
近些年，随着移动通信技术的快速发展，一个通信系统往往需要工作在多个通信模式，如果每种模式均采用一个功率分配器将导致通信系统体积大、成本高，而多频功率分配器能同时涵盖多个通信模式，占用体积小，成本较低，得到了广泛的研究。另一方面，由于差分功率分配器对噪声有较好的抑制作用，能够提高系统的灵敏度，满足现代通信系统高质量的通信要求。因此，为了提高无线通信系统的抗干扰性，同时能够涵盖多个通信标准，近些年国内外很多研究机构和学者都致力于差分功率分配器的研究。根据“Bin Xia；Lin-Sheng Wu； Junfa Mao；A new balanced-to-balanced power divider/combiner，IEEE Transactions on Microwave Theory and TechniqueS，2012，pp. 2791-27989”所提出的一种基于矩阵变换的威尔金森差分功率分配器，这种功率分配器尺寸较大，工作频带较窄。根据“Jin Shi；Kai Xu；Compact differential power divider with enhanced bandwidth and in-phase or out-of-phase output ports，Electronics Letters，2014，pp. 1209-1211”所提出的一种利用耦合线来实现的差分功率分配器，该功率分配器插损较大，而且不能实现多频带工作。目前亟需一种小型化、工作频带宽、可靠耐用的三通带差分功率分配器。
技术实现思路
本专利技术涉及一种小型化三通带差分功率分配器，解决现有技术中差分功率分配器构成复杂、尺寸大、成本高昂、工作频带窄且插损较大、耐用性和可靠性低不高的问题。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案为：小型化三通带差分功率分配器，包括微带介质基板、金属接地板、微带馈线、缺陷地结构和隔离电阻；所述的微带介质基板包括上层微带介质基板和下层微带介质基板；在上层微带介质基板的下表面设有所述的金属接地板，在上层微带介质基板的上表面和下层微带介质基板的下表面均设置有微带馈线；所述的微带馈线包括设置于上层微带介质基板上表面的侧U型差分输入端口、第一侧U型差分输出端口和设置于下层微带介质基板下表面的第二侧U型差分输出端口；所述的侧U型差分输入端口、第一侧U型差分输出端口线路形状相同，侧U型差分输入端口和第一侧U型差分输出端口分别设置于上层微带介质基板上表面两侧并关于微带介质基板的纵向中心轴对称；所述的侧U型差分输入端口、第一侧U型差分输出端口和第二侧U型差分输出端口均关于微带介质基板的横向中心轴对称；在金属接地板上蚀刻有所述的缺陷地结构；缺陷地结构包括多个互补开口谐振环，多个互补开口谐振环相互独立，多个互补开口谐振环相对于金属接地板的中心点呈包围状自内向外相互嵌套设置，多个互补开口谐振环的开口方向互补；最外层的互补开口谐振环两侧对称连有输入缝隙线和输出缝隙线；输入、输出缝隙线分别与侧U型差分输入端口、第一侧U型差分输出端口和第二侧U型差分输出端口连接；在第一侧U型差分输出端口和第二侧U型差分输出端口的重合处分别开有多个非金属化过孔，多个非金属化过孔内均放入隔离电阻。所述的侧U型差分输入端口、第一侧U型差分输出端口均由两段纵向平行的50欧姆微带线和中间的一段横向微带线相连构成；所述的第二侧U型差分输出端口由两段90度弯折的50欧姆微带线和中间的一段横向微带线相连构成；侧U型差分输入端口、第一侧U型差分输出端口和第二侧U型差分输出端口中间的横向微带线具有相同的结构尺寸，输入缝隙线和输出缝隙线分别与差分输入端口、第一侧U型差分输出端口和第二侧U型差分输出端口的横向微带线正交连接。所述的缺陷地结构包括三个互补开口谐振环，最内层的互补开口谐振环开口向上，位于中层的互补开口谐振环开口向下，最外层的互补开口谐振环开口向上。所述的缺陷地结构包括三个互补开口谐振环，最内层的互补开口谐振环开口向下，位于中层的互补开口谐振环开口向上，最外层的互补开口谐振环开口向下。所述的互补开口谐振环为半波长谐振器。所述的输入缝隙线与输出缝隙线均为阶梯阻抗型缝隙线。在三个互补开口谐振环中，每个互补开口谐振环的左右两侧走线根据与其他两个互补开口环之间的耦合大小需要设计为直线型或折线型。差分信号通过侧U型差分输入端口输入，侧U型差分输入端口与输入缝隙线的正交部分将能量耦合到三个互补开口谐振环上，差分信号经过输出缝隙线与第一侧U型差分输出端口的正交部分将能量耦合到第一侧U型差分输出端口，差分信号经过输出缝隙线与第二侧U型输出端口的正交部分将能量耦合到第二侧U型输出端口。本专利技术的有益效果：1．本专利技术首次提出三通带差分功率分配器，可广泛应用于多频带通信系统中，具有构成简单，制造成本低，尺寸小巧、工作频带宽、可靠耐用等特点；2．本专利技术仅需三个相互嵌套的不同互补开环谐振器构成的缺陷单元获得三通带谐振特性，三个通带的中心频率仅由缺陷单元决定，尺寸小，结构紧凑，易于分析；3．本专利技术采用微带线转缝隙线的传输结构来进行共模信号的抑制，平衡式的微带馈线结构对称，对差模信号影响较小而对共模信号抑制明显，同时能够实现宽带共模抑制；4．本专利技术由于差模部分和共模部分分开设计，能够保证调整差模传输频率时对共模抑制没有影响，简化了差分功分器的设计过程以及后期调试；5．本专利技术每个互补开口谐振环左右两侧的走线可以设计为直线型或折线型，不同的走线形式可以实现谐振环之间不同的耦合大小，通过控制互补开口谐振环和缝隙线的耦合以及谐振环之间的耦合，实现三个通带带宽的准独立调谐，同时便于调节开口谐振环长度。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术上层微带介质基板上的元件构成示意图；图3为本专利技术下层微带介质基板上的元件构成示意图；图4为本专利技术实施例中差模响应S参数曲线和幅度差曲线图；图5为本专利技术实施例中差模响应隔离度曲线和相位差曲线图；图6为本专利技术实施例中共模响应S参数曲线图；图中，1-带介质基板，11-上层微带介质基板，12-下层微带介质基板；2-金属接地板；3-微带馈线，31-侧U型差分输入端口，32-第一侧U型差分输出端口，33-第二侧U型差分输出端口；4-缺陷地结构，41-输入缝隙线，42-互补开口谐振环，43-输出缝隙线；5-隔离电阻。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步的说明，参照图1，本专利技术涉及一种小型化三通带差分功率分配器，包括微带介质基板1，金属接地板2，微带馈线3，缺陷地结构4，隔离电阻5，其中：微带介质基板1包括上层微带介质基板11和下层微带介质基板12，上层微带介质基板11和下层微带介质基板12均采用介电常数为2.2、厚度为0.787mm的覆铜介质基板，其尺寸为36mm×24mm。参照图2，上层微带介质基板11的下表面有金属接地板2，上层微带介质基板11的上表面相对于纵轴对称性设置有侧U型差分输入端口31和第一侧U型差分输出端口32，下层微带介质基板下表面设置有第二侧U型差分输出端口33；侧U型差分输入端口31、第一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
小型化三通带差分功率分配器，其特征在于：包括微带介质基板（1）、金属接地板（2）、微带馈线（3）、缺陷地结构（4）和隔离电阻（5）；所述的微带介质基板（1）包括上层微带介质基板（11）和下层微带介质基板（12）；在上层微带介质基板（11）的下表面设有所述的金属接地板（2），在上层微带介质基板（11）的上表面和下层微带介质基板（12）的下表面均设置有微带馈线（3）；所述的微带馈线（3）包括设置于上层微带介质基板（11）上表面的侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）和设置于下层微带介质基板（12）下表面的第二侧U型差分输出端口（33）；所述的侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）线路形状相同，侧U型差分输入端口（31）和第一侧U型差分输出端口（32）分别设置于上层微带介质基板（11）上表面两侧并关于微带介质基板（1）的纵向中心轴对称；所述的侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）和第二侧U型差分输出端口（33）均关于微带介质基板（1）的横向中心轴对称；在金属接地板（2）上蚀刻有所述的缺陷地结构（4）；缺陷地结构（4）包括多个互补开口谐振环（42），多个互补开口谐振环（42）相互独立，多个互补开口谐振环（42）相对于金属接地板（2）的中心点呈包围状自内向外相互嵌套设置，多个互补开口谐振环（42）的开口方向互补；最外层的互补开口谐振环（42）两侧对称连有输入缝隙线（41）和输出缝隙线（43）；输入、输出缝隙线分别与侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）和第二侧U型差分输出端口（33）连接；在第一侧U型差分输出端口（32）和第二侧U型差分输出端口（33）的重合处分别开有多个非金属化过孔，多个非金属化过孔内均放入隔离电阻（5）。...

【技术特征摘要】
1.小型化三通带差分功率分配器，其特征在于：包括微带介质基板（1）、金属接地板（2）、微带馈线（3）、缺陷地结构（4）和隔离电阻（5）；所述的微带介质基板（1）包括上层微带介质基板（11）和下层微带介质基板（12）；在上层微带介质基板（11）的下表面设有所述的金属接地板（2），在上层微带介质基板（11）的上表面和下层微带介质基板（12）的下表面均设置有微带馈线（3）；所述的微带馈线（3）包括设置于上层微带介质基板（11）上表面的侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）和设置于下层微带介质基板（12）下表面的第二侧U型差分输出端口（33）；所述的侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）线路形状相同，侧U型差分输入端口（31）和第一侧U型差分输出端口（32）分别设置于上层微带介质基板（11）上表面两侧并关于微带介质基板（1）的纵向中心轴对称；所述的侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）和第二侧U型差分输出端口（33）均关于微带介质基板（1）的横向中心轴对称；在金属接地板（2）上蚀刻有所述的缺陷地结构（4）；缺陷地结构（4）包括多个互补开口谐振环（42），多个互补开口谐振环（42）相互独立，多个互补开口谐振环（42）相对于金属接地板（2）的中心点呈包围状自内向外相互嵌套设置，多个互补开口谐振环（42）的开口方向互补；最外层的互补开口谐振环（42）两侧对称连有输入缝隙线（41）和输出缝隙线（43）；输入、输出缝隙线分别与侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）和第二侧U型差分输出端口（33）连接；在第一侧U型差分输出端口（32）和第二侧U型差分输出端口（33）的重合处分别开有多个非金属化过孔，多个非金属化过孔内均放入隔离电阻（5）。2.根据权利要求1所述的小型化三通带差分功率分配器，其特征在于：所述的侧U型差分输入端口（31）、第一侧U型差分输出端口（32）均由两段纵向平行的50欧姆微带线和中间的一段横向微带线相连构成；所述的第二侧U...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕾，高嵩，王鹏，李晓艳，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61