小型化5G毫米波一分二功率分配器制造技术

本实用新型专利技术设计了一款小型化5G毫米波一分二功率分配器。电路由厚度相等的两层介质和三层金属层构成，每层金属层各包含一种弯曲T型结构。每一层弯曲T型结构由同层接地面两侧除去两个直径相等的小半圆后形成两个凹形槽，并于同层带线相连后形成。信号由中间层带状线输入，经中间层弯曲T型结构与上、下层弯曲T型结构平滑耦合过渡，最后由上、下层微带线输出，从而在空间上完成功率分配。

Miniaturized 5g millimeter wave power divider

The utility model designs a miniaturized 5g millimeter wave one minute two power distributor. The circuit consists of two layers of medium and three layers of metal with equal thickness. Each layer of metal contains a bent T-shaped structure. Each layer of curved T-shaped structure is formed by removing two small semicircles with the same diameter from both sides of the ground of the same layer to form two concave grooves, which are connected with the belt line of the same layer. The signal is input by the middle layer stripline, smoothly coupled by the middle layer bent T-shaped structure and the upper and lower layers bent T-shaped structure, and finally output by the upper and lower microstrip lines, thus completing the power distribution in space.

【技术实现步骤摘要】
小型化5G毫米波一分二功率分配器
本专利技术涉及到毫米波电路功率分配器技术，设计了一款拥有多层结构、能够工作在5G毫米波频段的一分二功率分配器。
技术介绍
功率分配器是一类非常基本的微波元件，在微波系统中应用极为广泛，其性能的好坏直接影响整个无线通信系统的能量分配和合成效率。目前应用较广的微波功率分配器结构有三种，分别为Wilkinson、BagleyPolygon和Gysel等类型的功率分配器，其中，Wilkinson功率分配器是一种在λ/4阻抗变换传输线和在分支线末端接隔离电阻的基础上提出的一种最简单的单频功分器，应用最为广泛。但以上三种结构功率分配器电路都属于微波平面电路，在涉及到一分多路功率分配器的设计时会造成电路尺寸过大，并且由于微带线的色散效应，已经不太适合毫米波功率分配器电路的设计。我国5G通信技术发展迅猛，将于2020年实现5G通信商业运营。国家工信部现已公布的5G毫米波试验频段有24.5-27.5GHz，37-42.5GHz等，这就对新型的能够适用于毫米波系统的功率分配器提出了新的要求。寻找一种低损耗、小尺寸，并且适合毫米波频段的新型波功率分配器，一直以来都是业界的研究热点。鉴于以上技术需求，本专利技术采用多层电路结构，利用一种弯曲T型结构设计了一款一分二功率分配器，其工作频段处在5G毫米波频段24.5-25.8GHz，不仅性能优良，而且电路尺寸小。
技术实现思路
本专利技术设计了一款能够工作在5G毫米波频段的多层小型化一分二功率分配器。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：电路采取两层电介质、三层金属层的多层结构设计。其中，两层电介质厚度相等；中间层以带状线作为输入端，末端采用一种弯曲T型耦合结构；上、下层以微带线作为输出端，同样在末端与一种弯曲T型耦合结构相连。信号由中间层带状线输入后，通过弯曲T型结构与上、下层弯曲T型结构平滑耦合过渡，最后由上、下层微带线输出，从而在空间上完成功率分配。为了方便测试，两个输出端的微带线进行了90度的折弯处理，使得输出端分别朝不同的方向输出，同时为了减小折弯处理后带来的损耗，在折弯处进行了45度的削角处理。所述的弯曲T型结构是由一个矩形接地面两侧除去两个直径相等的半圆形后形成两个凹型半圆槽，并和同层微带线直接相连接形成。所述上、下层输出端微带线、中间层输入端带状线均与同层弯曲T型结构直接相连。所述上、下层输出端微带线90度的折弯是为了方便电路测量，折弯后上、下两层微带线在水平方向朝相反方向输出，输出端微带线与电路边缘垂直。所述的折弯处的45度削角处理是为了减小两个输出微带90度折弯后带来的电路损耗。附图说明图1是多层小型化5G毫米波功率分配器的整体结构图。图2是上层金属层的几何结构图。图3是中间层金属层的几何结构图。图4是下层金属层的几何结构图。图5为本专利技术的仿真S参数图。具体实施方式本专利技术的实施及效果如图1、图2、图3、图4和图5所示。图1为电路的整体结构图，电路一共采用了三层金属层和两层电介质，包括上层金属层1、中间层金属层2和下层金属层3；两层电介质包括上层电介质4和下层电介质5，厚度分别为h1和h2，且h1=h2。对上层金属层1和下层金属层3中的两个输出微带线朝相反方向均采取了90度的折弯处理，并在折弯处做了45度的削角处理；图2为图1中上层金属层1的具体结构及尺寸说明，包含上层输出端微带线103和上层带状线接地面104，上层带状线接地面和上层输出端微带线由弯曲T型结构连接。上层带状线接地面长度为L1,宽度为W，上层输出端微带线103宽度为w1。上层金属层1中弯曲T型结构由上层带状线接地面104除去两个直径相等的小半圆形后形成上层第一个凹形槽101和上层第二个凹形槽102，并和上层输出端微带线103相连形成，其中，上层第一个凹形槽101和上层第二个凹形槽102的直径均为Dm1=(W-W1)/2，O11和O12分别为上层第一个凹形槽101和上层第二个凹形槽102的圆心。上层微带线折弯后结构1031为微带线90度折弯后再进行45度削角处理，其斜切率为0.5（斜切率指宽度不变的微带线90度拐角后，以外拐角处到内拐角处的长度为基准，削去的长度与总长度的比值）。图3为图1中中间层金属层2的具体结构及尺寸说明，包含一段输入端带状线203和一个上、下层输出端微带线共用的微带线接地面204，输入端带状线长度为L3，宽度为W2，两个输出端微带线的微带线接地面长度为L4，宽度为W。中间层金属层2中弯曲T型结构由微带线接地面204除去两个直径相等的小半圆后形成中间层第一个凹形槽201和中间层第二个凹形槽202，并和输入端带状线203相连形成，其中，中间层第一个凹形槽201和中间层第二个凹形槽202的直径均为Dm2，O21和O22分别为中间层第一个凹形槽201和中间层第二个凹形槽202的圆心。微带线接地面宽度为W=2×Dm2+W2。图4为图1中下层金属层3的具体结构及尺寸说明，包含下层输出端微带线303和下层带状线接地面304，下层带状线接地面和下层输出端微带线由弯曲T型结构连接。带状线接地长度为L1,宽度为W，下层输出端微带线303宽度为w1。下层金属层3中弯曲T型结构由下层带状线接地面304除去两个直径相等的小半圆后形成下层第一个凹形槽301和下层第二个凹形槽302，并和下层输出端微带线303相连形成，其中，下层第一个凹形槽301和下层第二个凹形槽302的直径均为Dm1=(W-W1)/2，O31和O32分别为下层第一个凹形槽301和下层第二个凹形槽302的圆心。下层微带线折弯后结构3031为微带线90度折弯后再进行45度削角处理，折弯方向与上层金属层1中上层输出端微带线103的折弯方向相反，其斜切率同样为0.5。在本专利技术中电路所采用的介质材料为Rogers4003C，介电常数εr=3.38，损耗角正切为δ=0.0027。功率分配器的整体电路尺寸选择为：h1=h2=0.508mm，L=22.05mm，L1=L3=5.7mm，L2=5.02mm,Dm1=3.975mm,Dm2=4.24mm,W1=1.18mm,W2=0.65mm,W=9.18mm,L4=13.92mm。图5为功率分配器电路的仿真S参数。该功率分配器在24.5-25.8GHz内，功分带宽为5.17％。输入端到两个输出端的插入损耗均为-5dB，输入端回波损耗为-20dB以下，两个输出端口之间的隔离度均在-17dB以下。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化5G毫米波一分二功率分配器，其特征在于，电路由两层电介质和三层金属层构成，三层金属层包括上层金属层（1）、中间层金属层（2）和下层金属层（3），上、下层金属层均包含弯曲T型结构;/n所述的两层电介质，包括上层电介质（4）和下层电介质（5），且厚度相等；/n所述的上层金属层，包括上层输出端微带线（103）和上层带状线接地面（104）；/n所述的中间层金属层，包括输入端带状线（203）和微带线接地面（204）；/n所述的下层金属层，包括下层输出端微带线（303）和下层带状线接地面（304）；/n其中，对上层输出端微带线（103）与下层输出端微带线（303）分别朝相反方向做了90度折弯处理，折弯后结构分别为上层微带线折弯后结构（1031）和下层微带线折弯后结构（3031）。/n

【技术特征摘要】
20180702 CN 20182103366291.一种小型化5G毫米波一分二功率分配器，其特征在于，电路由两层电介质和三层金属层构成，三层金属层包括上层金属层（1）、中间层金属层（2）和下层金属层（3），上、下层金属层均包含弯曲T型结构;
所述的两层电介质，包括上层电介质（4）和下层电介质（5），且厚度相等；
所述的上层金属层，包括上层输出端微带线（103）和上层带状线接地面（104）；
所述的中间层金属层，包括输入端带状线（203）和微带线接地面（204）；
所述的下层金属层，包括下层输出端微带线（303）和下层带状线接地面（304）；
其中，对上层输出端微带线（103）与下层输出端微带线（303）分别朝相反方向做了90度折弯处理，折弯后结构分别为上层微带线折弯后结构（1031）和下层微带线折弯后结构（3031）。

【专利技术属性】
技术研发人员：姬五胜，姬晓春，张志悦，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：新型
国别省市：天津;12