本发明专利技术涉及一种基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器，属于射频微波电路领域。该功分器包括介质基板正面的金属导带，包含有信号输入端口传输线、信号第一输出端口传输线、信号第二输出端口传输线、两段交叉型复合左右手传输线、金属通孔Ⅰ和隔离电阻；以及介质背面的金属导带，包含有金属贴片。本发明专利技术通过利用分别具有+90°和‑90°相移特性的四分之一波长交叉型复合左右手传输线替代传统威尔金森功分器中的两段四分之一波长传输线，使功分器具有双频工作带宽；还采用交指电容、蛇形电感、螺旋形缺陷地等结构，使每单位长度传输线与普通共面波导传输线相比，具有更大的分布式串联电容和并联电感，实现更加紧凑的功分器结构。
Coplanar waveguide dual frequency power divider based on cross type compound left and right hand transmission lines
【技术实现步骤摘要】
基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器
本专利技术属于射频微波电路领域，涉及一种共面波导电路形式的双频威尔金森等分功分器。
技术介绍
功分器是一种常见的功率分配器件，是无线通信系统的重要组成部分。随着移动通信技术的飞速发展，微波频段的使用越来越拥挤，射频电路集成化要求程度越来越高，能够同时在两个及更多的频段进行信号传送的射频器件是当今移动通信系统的发展趋势，因此研究双频功分器具有重要意义。现有的技术中，威尔金森功分器通常采用微带线电路形式实现，与微带线相比，共面波导传输线的中心导带与接地面在同一平面，具有制作简单、易于并联和串联有源或无源器件、无需通孔、辐射损耗小等优点，非常适合应用于微波集成电路中。而现有的共面波导功分器，大多仅具有单频带的带宽，不适用于双频通信系统。并且在设计功分器时，两输出端口的共面波导传输线结构中心导带间有接地面相隔，两输出端口中心导带距离较远不易添加隔离电阻，因此共面波导电路形式的功分器多设计为T型功分器，而T型功分器由于没有隔离电阻往往隔离度较差。另外，传统的共面波导功分器由于受到其结构中四分之一波长传输线的限制，往往存在尺寸较大的问题，这一缺陷在低频频段工作波长较长时表现得尤为明显，不利于射频通信系统的小型化。如图6所示的传统交叉型复合左右手传输线等效电路图，两段特性阻抗为ZC、相移为θR/2的传输线共同构成右手传输线部分，两个交叉连接的并联电感LL、两个串联电容CL共同构成左手传输线部分。在现有研究中，为了实现如图6中传统交叉型复合左右手传输线等效电路中并联电感LL的交叉，通常采用双层或多层带状线电路板形式，这会增加设计和加工的复杂度；而且传统的复合左右手传输线常在低频段存在阻带。因此，亟需一种设计简单且尺寸小的双频功分器。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器，利用具有+90°和-90°相移特性的四分之一波长交叉型复合左右手传输线替代传统一分二威尔金森功分器中的两段四分之一波长传输线结构，使功分器具有双频工作带宽。同时，通过采用交指电容、蛇形电感、螺旋形缺陷地等结构，使每单位长度传输线与普通共面波导传输线相比，具有更大的分布式串联电容和并联电感，实现更加紧凑的功分器结构，从而解决现有技术中尺寸过大的问题，同时实现双频等分功率分配。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器，包括有介质基板及其两个表面上设置的金属导带，所述介质基板正面的金属导带包括：信号输入端口传输线(2)、信号第一输出端口传输线(3)、信号第二输出端口传输线(4)、两段交叉型复合左右手传输线(5)、四个金属通孔Ⅰ(6)和一个贴片隔离电阻(8)；所述介质基板背面的金属导带包括：一个矩形金属贴片(9)、两个大矩形金属贴片(10)、四个小矩形金属贴片(11)；所述两段交叉型复合左右手传输线(5)的左端均连接在信号输入端口传输线(2)的一端，右端分别与信号第一输出端口传输线(3)和信号第二输出端口传输线(4)一端相连；所述第一输出端口传输线(3)和所述第二输出端口传输线(4)共同接地面；所述两段交叉型复合左右手传输线(5)上下对称放置；每段交叉型复合左右手传输线(5)的背面设置有一个大矩形金属贴片(10)，两个左右对称的小矩形金属贴片(11)，其中每个小矩形金属贴片(11)上设置有两个通孔(7)；所述信号输入端口传输线(2)用于射频信号的输入；所述信号第一输出端口传输线(3)和第二输出端口传输线(4)用于射频信号的输出；所述贴片隔离电阻(8)用于隔离信号第一输出端口传输线(3)与信号第二输出端口传输线(4)之间的信号传输，防止由于两信号输出端口与外部端口阻抗不匹配造成的反射信号在两信号输出端口之间的串扰。进一步，所述矩形金属贴片(9)上设置有四个金属通孔Ⅰ(6)，使贴片隔离电阻(8)的左右两侧与接地面连通。进一步，每一段交叉型复合左右手传输线(5)包括：一段长拐角共面波导传输线(12)、一段短共面波导传输线(13)、一个交指电容结构(14)、两段蛇形细传输线(15)、两段螺旋形缺陷地结构(16)和位于接地面上的四个金属通孔Ⅱ(7)；所述长拐角共面波导传输线(12)、短共面波导传输线(13)的中心导带一端分别连接交指电容结构(14)的两端；上半部分的蛇形细传输线(15)一端连接长拐角共面波导传输线(12)的上半部分接地面，另一端连接交指电容结构(14)的右端，下半部分的蛇形传输线(15)一端连接短共面波导传输线(13)的下半部分接地面，另一端连接交指电容结构(14)的左端；螺旋形缺陷地结构(16)的金属地两端分别连接长拐角共面波导传输线(12)和短共面波导(13)的接地面。进一步，所述大矩形金属贴片(10)位于交指电容结构(14)正下方；两个小矩形金属贴片(11)分别位于长拐角共面波导传输线(12)与交指电容结构(14)连接处的正下方，短共面波导传输线(13)与交指电容结构(14)连接处的正下方。进一步，所述第一输出端口传输线(3)和第二输出端口传输线(4)的金属中心导带靠近隔离电阻(8)的一侧分别设有两个切角。进一步，在所述长拐角共面波导传输线(12)的两个拐弯处分别设有90度拐角。进一步，介质基板上开设有12个通孔，包括两段交叉型复合左右手传输线(5)中的8个金属通孔Ⅱ(7)，第一输出端口传输线3、第二输出端口传输线4共用接地面上的四个金属通孔Ⅰ(6)；所述通孔内壁覆有金属，均用于介质基板正面和背面金属导带间的连接。进一步，每一段交叉型复合左右手传输线(5)为具有70.7Ω特性阻抗的传输线，且在两个不同频点分别具有+90°和-90°相位；进一步，信号输入端口传输线(2)、信号第一输出端口传输线(3)、信号第二输出端口传输线(4)的阻抗均为具有50Ω特性阻抗的共面波导传输线；进一步，贴片隔离电阻(8)的阻值为100Ω。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将共面波导电路形式与交叉型复合左右手传输线相结合，使传输线在两个不同的频点分别具有+90°和-90°相移特性，并使用所设计的交叉型复合左右手传输线替代传统威尔金森功分器中的四分之一波长传输线，使功分器同时在两个频带上实现等功率分配功能。另一方面，本专利技术在传输线结构中加载交指电容、蛇形细传输线和螺旋形缺陷地结构，使功分器尺寸缩小，结构紧凑。此外，本专利技术提出的共面波导双频功分器采用的功分器结构为威尔金森功分器，其隔离度良好。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术基于交叉型复合左右手传输线的双频威尔金森等分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器，包括有介质基板及其两个表面上设置的金属导带，其特征在于，所述介质基板正面的金属导带包括：信号输入端口传输线(2)、信号第一输出端口传输线(3)、信号第二输出端口传输线(4)、两段交叉型复合左右手传输线(5)、四个金属通孔Ⅰ(6)和一个贴片隔离电阻(8)；所述介质基板背面的金属导带包括：一个矩形金属贴片(9)、两个大矩形金属贴片(10)、四个小矩形金属贴片(11)；/n所述两段交叉型复合左右手传输线(5)的左端均连接在信号输入端口传输线(2)的一端，右端分别与信号第一输出端口传输线(3)和信号第二输出端口传输线(4)一端相连；所述第一输出端口传输线(3)和所述第二输出端口传输线(4)共同接地面；所述两段交叉型复合左右手传输线(5)上下对称放置；/n每段交叉型复合左右手传输线(5)的背面设置有一个大矩形金属贴片(10)，两个左右对称的小矩形金属贴片(11)，其中每个小矩形金属贴片(11)上设置有两个通孔(7)；/n所述信号输入端口传输线(2)用于射频信号的输入；所述信号第一输出端口传输线(3)和第二输出端口传输线(4)用于射频信号的输出；所述贴片隔离电阻(8)用于隔离信号第一输出端口传输线(3)与信号第二输出端口传输线(4)之间的信号传输。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器，包括有介质基板及其两个表面上设置的金属导带，其特征在于，所述介质基板正面的金属导带包括：信号输入端口传输线(2)、信号第一输出端口传输线(3)、信号第二输出端口传输线(4)、两段交叉型复合左右手传输线(5)、四个金属通孔Ⅰ(6)和一个贴片隔离电阻(8)；所述介质基板背面的金属导带包括：一个矩形金属贴片(9)、两个大矩形金属贴片(10)、四个小矩形金属贴片(11)；
所述两段交叉型复合左右手传输线(5)的左端均连接在信号输入端口传输线(2)的一端，右端分别与信号第一输出端口传输线(3)和信号第二输出端口传输线(4)一端相连；所述第一输出端口传输线(3)和所述第二输出端口传输线(4)共同接地面；所述两段交叉型复合左右手传输线(5)上下对称放置；
每段交叉型复合左右手传输线(5)的背面设置有一个大矩形金属贴片(10)，两个左右对称的小矩形金属贴片(11)，其中每个小矩形金属贴片(11)上设置有两个通孔(7)；
所述信号输入端口传输线(2)用于射频信号的输入；所述信号第一输出端口传输线(3)和第二输出端口传输线(4)用于射频信号的输出；所述贴片隔离电阻(8)用于隔离信号第一输出端口传输线(3)与信号第二输出端口传输线(4)之间的信号传输。
2.根据权利要求1所述的基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器，其特征在于，所述矩形金属贴片(9)上设置有四个金属通孔Ⅰ(6)，使贴片隔离电阻(8)的左右两侧与接地面连通。
3.根据权利要求1所述的基于交叉型复合左右手传输线的共面波导双频功分器，其特征在于，每一段交叉型复合左右手传输线(5)包括：一段长拐角共面波导传输线(12)、一段短共面波导传输线(13)、一个交指电容结构(14)、两段蛇形细传输线(15)、两段螺旋形缺陷地结构(16)和位于接地面上的四个金属通孔Ⅱ(7)；
所述长拐角共面波导传输线(12)、短共面波导传输线(13)的中心导带一端分别连接交指电容结构(14)的两端；上半部分的蛇形细传输线(15)一端连接长拐角共面波导传输线(12)的上半部分接地面，另一端连接交指电容结构(14)的右...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文，李平，阮巍，罗伟，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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