一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器制造技术

本发明专利技术公开了一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器，包括顶层电路板、中间金属层、底层电路板、金属针、金属化过孔和介质柱；顶层电路板包括上层微带结构、第一介质基板和第一接地金属,底层电路板包括下层微带结构、第二介质基板和第二接地金属；所述上层微带结构附着在第一介质基板上表面,第一接地金属附着在第一介质基板下表面；所述下层微带结构附着在第二介质基板下表面，第二接地金属附着在第二介质基板上表面；所述上层微带结构和下层微带结构通过金属针相连,介质柱置于中间金属层中用以隔开金属针和中间金属层。本发明专利技术克服了现有功分器只有等功率分配比、等端口负载的缺陷。

A Gysel type power divider / combiner with four arbitrary power ratio

【技术实现步骤摘要】
一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器
本专利技术涉及电子器件
，具体涉及一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器。
技术介绍
功分器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，或将多路信号能量合成一路输出，此时称为合路器。功分器被广泛应用于天线馈电系统、相控阵列雷达系统等。Wilkinson型功分器是最典型的功分器之一，但是其使用的隔离电阻与地板之间的分布电容效应限制了它在高功率场合的应用，Gysel型功分器的优势在于功率容量大，可用于高功率场合。目前常见的Gysel型功分器多为两路输出，对于多路输出的Gysel型功分器，大都是功率平均分配，实现多路等分，结构上也大多采用一分二功分器级联形成。国内外关于四路及以上的可以实现任意功率分配比的Gysel功分器的研究还比较少，已公开的专利CN204809372U提出了一种三等分Gysel型功分器/合路器，该一分三路Gysel型功分器只能实现功率平均分配，且尚未给出该结构Gysel型功分器的设计公式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器。本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器，包括顶层电路板、中间金属层、底层电路板、金属针、金属化过孔和介质柱；顶层电路板包括上层微带结构、第一介质基板和第一接地金属,底层电路板包括下层微带结构、第二介质基板和第二接地金属；所述上层微带结构附着在第一介质基板上表面,第一接地金属附着在第一介质基板下表面；所述下层微带结构附着在第二介质基板下表面，第二接地金属附着在第二介质基板上表面；所述上层微带结构和下层微带结构通过金属针相连,介质柱置于中间金属层中用以隔开金属针和中间金属层；第一接地金属和第二接地金属在金属针四周挖孔,确保第一接地金属、第二接地金属分别与金属针不接触。进一步的，所述上层微带结构包括负载阻值为Rx0的端口Port0，四个负载阻值为Rxn的端口Portn，和四根特性阻抗为Z0n的第一级传输线，n＝(1，2，3，4)以及四个隔离网络；所述下层微带结构包括两个隔离网络。进一步的，所述每个隔离网络主要由两根特性阻抗分别为Zmnm和Zmnn第一分支传输线、两根特性阻抗分别为Zmn和Znm第二分支传输线，以及两个阻值分别为Rmn和Rnm的接地电阻组成，其中,m＝(1,2，3，4)，n＝(1,2,3,4)，且m＜n，所述第一级传输线、每个隔离网络的第二分支传输线和第三分支传输线均为工作频率下波长的四分之一。所述的上层微带结构中端口Port0在上层微带结构中心所述端口Port0在上层微带结构中心，四根第一级传输线与端口Port0连接，由结构中心向四周呈放射状排布；每根第一级传输线的另一端通过一段特性阻抗为Rzn的连接端口传输线与端口Portn连接，n＝(1,2,3,4)，这四个端口Portn均匀分布于第一介质板基板的边缘；每根第一级传输线的另一端同时还连接着相邻端口的间隔离网络中的第一分支传输线，第一分支传输线的另一端和第二分支传输线相连接，同时第一分支传输线通过连接电阻传输线与接地电阻相连，接地电阻另一端与第一接地板连接，介质板上设有第二接地板，第二接地板上有金属化过孔，金属化过孔穿过介质板通到中间金属层；第二分支传输线的另一端与相邻端口的第二分支传输线的另一端连接在一起。进一步的，下层微带结构包括端口Port1和端口Port3之间的隔离网络以及端口Port2和端口Port4之间的隔离网络；端口Port1和端口Port3之间的隔离网络中的第一分支传输线一端分别通过金属针穿过第二介质板、第二接地金属、中间金属层、第一接地金属和第一介质板与顶层电路板中上层微带结构中的第一级传输线一端相连，另一端分别与隔离网络中的第二分支传输线相连接，同时另一端也通过连接电阻传输线分别与接地电阻相连接，接地电阻的另一端连接到第一接地板上；两根第二分支传输线之间断开了一端距离，避免与另一个隔离网中的第二分支传输线相交，这中间通过一个桥式结构连接，桥式结构在重合处如桥般拱起，将端口Port1和端口Port3之间隔离网络中的两根第二分支传输线两端连接在一起。进一步的，端口Port2和端口Port4之间的隔离网络中的第一分支传输线一端分别通过金属针穿过第二介质板、第二接地金属、中间金属层、第一接地金属和第一介质板与顶层电路板中上层微带结构中的第一级传输线一端相连，另一端分别与隔离网络中的第二分支传输线相连接，同时另一端也通过连接电阻传输线分别与接地电阻相连接，接地电阻的另一端连接到第一接地板上。两根第二分支传输线的另一端连接在一起。进一步的，顶层电路板、中间金属层和底层电路板依次放置在金属框架内,端口Port0通过连接线连接于上层微带结构四条第一级传输线Z0n的一端，连接线通过连接器固定在顶层电路板上，连接器通过连接柱穿过第一介质板插入到中间金属层中进行固定；端口Portn转接头通过金属框架侧壁连接于端口传输线的一端。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术能够实现任意功分比、任意端口阻抗的功率分配与合成，为设计四路Gysel型功分器提供了简单又有效的设计方法，克服了传统的四路Gysel功分器只有等功率分配比、等端口负载的缺陷，可以使四路不等分的Gysel型功分器每个端口都有良好的匹配，每个输出端口有良好的隔离；(2)本专利技术使四路功分器结构传输线的特性阻抗动态可调范围大；(3)本专利技术所涉及的四路任意功分比的Gysel型功分器可以承受高功率，适合微波的高功率分配合成应用。附图说明图1是本实施例四路任意功分比Gysel型功分器的结构拓补图；图2是本实施例四路任意功分比Gysel型功分器电路结构的从左往右剖面示意图；图3是本实施例四路任意功分比Gysel型功分器电路结构的从前往后剖面示意图；图4是本实施例四路任意功分比Gysel型功分器的电路结构俯视图；图5是本实施例四路任意功分比Gysel型功分器的电路结构仰视图；图6是本实施例四路不等分Gysel型功分器的端口反射系数幅值的仿真及测试结果图；图7是本实施例四路不等分Gysel型功分器的端口传输系数幅值的仿真及测试结果图；图8是本实施例四路不等分Gysel型功分器的端口隔离系数幅值的仿真及测试结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。如图2和图3所示，一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器包括顶层电路板、中间金属层3、底层电路板、金属针、金属化过孔和介质柱(81、82、83、84)；顶层电路板、中间金属层3和底层电路板均放置在金属框架内,顶层电路板包括上层微带结构5、第一介质基板1和第一接地金属6,底层电路板包括下层微带结构4、第二介质基板2和第二接地金属7；图4所示，所述上层微带结构5附着在第一介质基板1上表面,第一接地金属6附着在第一介质基板1下表面；所述下层微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器，其特征在于，包括顶层电路板、中间金属层(3)、底层电路板、金属针(b

【技术特征摘要】
1.一种四路任意功分比Gysel型功分器/合路器，其特征在于，包括顶层电路板、中间金属层(3)、底层电路板、金属针(bn)、金属化过孔和介质柱；
顶层电路板包括上层微带结构(5)、第一介质基板(1)和第一接地金属(6),底层电路板包括下层微带结构(4)、第二介质基板(2)和第二接地金属(7)；
所述上层微带结构(5)附着在第一介质基板(1)上表面,第一接地金属(6)附着在第一介质基板(1)下表面；所述下层微带结构(4)附着在第二介质基板(2)下表面，第二接地金属(7)附着在第二介质基板(2)上表面；所述上层微带结构(5)和下层微带结构(4)通过金属针(bn，n＝1、2、3、4)相连,介质柱置于中间金属层(3)中用以隔开金属针(bn)和中间金属层(3)；第一接地金属(6)和第二接地金属(7)在金属针(bn)四周挖孔,确保第一接地金属(6)、第二接地金属(7)分别与金属针(bn)不接触。


2.据权利要求1所述的四路任意功分比Gysel型功分器/合路器，其特征在于，所述上层微带结构(5)包括负载阻值为Rx0的端口Port0，四个负载阻值为Rxn的端口Portn和四根特性阻抗为Z0n的第一级传输线，n＝(1，2，3，4)以及四个隔离网络(P12、P14、P23、P34)；所述下层微带结构(4)包括两个隔离网络(P13、P24)。


3.据权利要求2所述的四路任意功分比Gysel型功分器/合路器，其特征在于，所述每个隔离网络主要由两根特性阻抗分别为Zmnm和Zmnn第一分支传输线、两根特性阻抗分别为Zmn和Znm第二分支传输线，以及两个阻值分别为Rmn和Rnm的接地电阻组成，其中,m＝(1,2，3，4)，n＝(1,2,3,4)，且m＜n，所述第一级传输线、每个隔离网络的第二分支传输线和第三分支传输线均为工作频率下波长的四分之一。


4.据权利要求2所述的四路任意功分比Gysel型功分器/合路器，其特征在于，所述的上层微带结构(5)中端口Port0在上层微带结构(5)中心，四根第一级传输线(Z01、Z02、Z03、Z04)与端口Port0连接，由结构中心向四周呈放射状排布；每根第一级传输线(Z01、Z02、Z03、Z04)的另一端通过一段特性阻抗为Rzn的连接端口传输线(a)与端口Portn连接，n＝(1,2,3,4)，这四个端口Portn均匀分布于第一介质板基板的边缘；每根第一级传输线(Z01、Z02、Z03、Z04)的另一端同时还连接着相邻端口间的隔离网络中的第一分支传输线，第一分支传输线的另一端和第二分支传输线相连接，同时第一分支传输线通过连接电阻传输线(d)与接地电阻相连，接地电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海东，李虹萍，薛泉，车文荃，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44