一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器，包括：非等宽三线耦合结构、终端开路阶梯阻抗枝节、跨接电阻、输入/输出端口；非等宽三线耦合结构包括第一非等宽三线耦合结构和第二非等宽三线耦合结构；第一非等宽三线耦合结构和第二非等宽三线耦合结构的电路尺寸相同；终端开路阶梯阻抗枝节包括第一阶梯阻抗枝节和第二阶梯阻抗枝节；第一阶梯阻抗枝节和第二阶梯阻抗枝节的电路尺寸相同；所述跨接电阻包括第一跨接电阻、第二跨接电阻和第三跨接电阻；所述第一跨接电阻与第二跨接电阻的阻值相同；本发明专利技术提供的小型化四路宽带滤波功分器，具有滤波响应、工作频带宽、阻带抑制、多路输出、尺寸小、低成本的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器
本专利技术涉及滤波功分器领域，尤其涉及一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器。
技术介绍
当代信息化高需求的时代背景下，无线通信技术取得快速发展。大容量、高传输速率、低成本、高性能的通信技术发展趋势，也给射频微波电路的研究设计带来了更高的挑战和更严格的要求。因此，具有宽带、小型化、低成本的高性能微波无源器件的实际具有极大的必要性和实用性等工程应用价值。功率分配器，简称功分器，是一类十分重要的多端口器件。其主要功能是将输入信号按照一定的比例分成两路或多路信号输出。功分器被广泛应用于无线收发系统的各个部分，例如应用在天馈系统中、高功率发射系统中以及移相器、混频器等器件中。传统的平面多路功分器常采用多级传输线连接的方式进行端口扩展，常见形式为将输入信号分成两路信号输出，将每路输出信号再分成两路信号输出，以此类推实现多端口输出信号。但这种设计方法往往存在体积大、带宽窄的问题。传统实现宽带功分效果的方法是采用多级阻抗变换线搭配多个隔离电阻，理论上可以无限展宽带宽，当带宽扩大到一定程度时，会导致功分器体积过大。为了同时实现宽带滤波功能，KSong和QXue等利用多层板微带线槽线耦合结构实现了一款超宽带的滤波功分器。该滤波功分器尺寸小，超宽带的响应。HeZhu等人通过引入环形耦合线就够以及输入端加载短路耦合线来设计了一种紧凑型宽带四路滤波功率分配器，短路平行耦合线引入用于抑制阻带的多个传输零点提高了阻带抑制和通带的选择性。GangZhang等人通过引入一个多模谐振器实现了滤波和功分的双重功能，并实现了良好隔离和通带选择性。现有技术虽然实现了宽带滤波功能的设计，但是部分存在尺寸较大且难以同时实现多路输的特性。为此，需要提出一款具有滤波特性、工作频带宽、多路输出、体积较小的功分器。
技术实现思路
根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器，包括：非等宽三线耦合结构、终端开路阶梯阻抗枝节、跨接电阻、输入/输出端口；进一步地，所述非等宽三线耦合结构包括第一非等宽三线耦合结构和第二非等宽三线耦合结构；所述第一非等宽三线耦合结构和第二非等宽三线耦合结构的电路尺寸相同；所述终端开路阶梯阻抗枝节包括第一阶梯阻抗枝节和第二阶梯阻抗枝节；所述第一阶梯阻抗枝节和第二阶梯阻抗枝节的电路尺寸相同；所述跨接电阻包括第一跨接电阻、第二跨接电阻和第三跨接电阻；所述第一跨接电阻与第二跨接电阻的阻值相同；所述第一跨接电阻与第三跨接电阻的阻值不同；所述输入/输出端口包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口；进一步地，所述第一非等宽三线耦合结构包括第一耦合线、第二耦合线和第三耦合线；所述第二非等宽三线耦合结构包括第四耦合线、第五耦合线、第六耦合线；所述第一耦合线与第三耦合线、第四耦合线和第六耦合线尺寸相同；所述第二耦合线和第五耦合线的尺寸相同；所述第一耦合线与第二耦合线的尺寸不同。进一步地，所述第一阶梯阻抗枝节包括第一传输线、第二传输线；所述第二阶梯阻抗枝节包括第三传输线、第四传输线；所述第一传输线和第三传输线的尺寸相同、第二传输线和第四传输线尺寸相同。进一步地，所述输入端口连接第一传输线的下端，第一传输线的上端与第二传输线的左端连接，第二传输线的右端开路。进一步地，所述输入端口连接第三传输线的上端，第三传输线的下端与第四传输线的左端连接，第四传输线的右端开路。进一步地，所述输入端口连接第二耦合线的左端，第二耦合线的右端与第三跨接电阻的上端连接。所述输入端口连接第五耦合线的左端，第五耦合线的右端与第三跨接电阻的下端连接。进一步地，所述第一耦合线的左端连接第一跨接电阻的上端，右端连接第一输出端口；所述第三耦合线的左端连接第一跨接电阻的下端，右端连接第二输出端口；进一步地，所述第四耦合线的左端连接第二跨接电阻的上端，右端连接第三输出端口；所述第六耦合线的左端连接第二跨接电阻的下端，右端连接第四输出端口；进一步地，设Zs1为第一传输线与第三传输线的特性阻抗，Zs2是第二传输线和第四传输线的特性阻抗；θ是第一非等宽三线耦合结构和第二非等宽三线耦合结构的电长度，θ1是第一传输线和第三传输线的电长度，θ2是第二传输线和第四传输线的电长度，R1是第一跨接电阻和第二跨接电阻的电阻值，R2是第三跨接电阻的电阻值；Zs代表输入端口的匹配阻抗，ZL代表第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口、第四输出端口的匹配阻抗；奇偶模分析方法下S参数公式为：其中电阻R1、R2的求解公式为：上述公式中，Zins、Z11、Z14、Z41、Z44、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7为中间变量，其表达式如下K是可调节系数，且0<K<1，参量代表第一耦合线和第二耦合线构成的非对称平行耦合线的奇偶模阻抗；其中上角标a代表第一耦合线、b代表第二耦合线；且满足条件进一步地，所述第一传输线和第三传输线是高阻抗传输线，阻抗值Zs1大于120Ω；第二传输线和第四传输线为低阻抗传输线阻抗值Zs2小于50Ω；进一步地，所述非等宽三线耦合结构电长度θ在中心频率处等于π/2；第一传输线的电长度θ1和第二传输线的电长度θ2在中心频率处均为π/2；进一步地，所述第一跨接电阻和第二跨接电阻阻值均小于200Ω；第三跨接电阻阻值大于400Ω；第一耦合线比第二耦合线宽，二者线宽比大于10:1。本专利技术可以实现宽频带功率分配的功能，此外还具有滤波响应、结构简单、体积小等优点；引入终端开路阶梯阻抗枝节可以调整通带的选择性，实现较宽的阻带抑制；同时，采用非等宽三线耦合结构可实现平面内的多端口同时输出，并进一步减小功分器的电路尺寸。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器，其体积小、频带宽、可在射频电路中得到很好的应用，有利于在低成本多应用无线通信系统中得到广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器的结构图；图2是本专利技术所述基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器的奇偶模分析下，偶-偶模等效电路结构图；图3是本专利技术所述基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器的奇偶模分析下，偶-奇模等效电路结构图；图4是本专利技术所述基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器的奇偶模分析下，奇-偶模等效电路结构图；图5是本专利技术所述基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器，其特征在于包括：非等宽三线耦合结构、终端开路阶梯阻抗枝节、跨接电阻和输入/输出端口；/n所述非等宽三线耦合结构包括第一非等宽三线耦合结构(11)和第二非等宽三线耦合结构(12)，所述第一非等宽三线耦合结构(11)和第二非等宽三线耦合结构(12)的电路尺寸相同；所述终端开路阶梯阻抗枝节包括第一阶梯阻抗枝节(21)和第二阶梯阻抗枝节(22)，所述第一阶梯阻抗枝节(21)和第二阶梯阻抗枝节(22)的电路尺寸相同，所述跨接电阻包括第一跨接电阻(31)、第二跨接电阻(32)和第三跨接电阻(33)，所述第一跨接电阻(31)与第二跨接电阻(32)的阻值相同，所述第一跨接电阻(31)与第三跨接电阻(33)的阻值不同，所述输入/输出端口包括输入端口(41)、第一输出端口(42)、第二输出端口(43)、第三输出端口(44)和第四输出端口(45)；/n所述第一非等宽三线耦合结构(11)包括第一耦合线(111)、第二耦合线(112)和第三耦合线(113)，所述第二非等宽三线耦合结构(12)包括第四耦合线(121)、第五耦合线(122)、第六耦合线(123)，所述第一耦合线(111)与第三耦合线(113)、第四耦合线(121)和第六耦合线(123)尺寸相同，所述第二耦合线(112)和第五耦合线(122)的尺寸相同，所述第一耦合线(111)与第二耦合线(112)的尺寸不同；/n所述第一阶梯阻抗枝节(21)包括第一传输线(211)和第二传输线(212)，所述第二阶梯阻抗枝节(22)包括第三传输线(221)和第四传输线(222)，所述第一传输线(211)和第三传输线(221)的尺寸相同，第二传输线(212)和第四传输线(222)尺寸相同；/n所述输入端口(41)与第一传输线(211)的下端相连接，第一传输线(211)的上端与第二传输线(212)的一端相连接，所述第二传输线(212)的另一端开路；/n所述输入端口(41)与第三传输线(221)的上端相连接，第三传输线(221)的下端与第四传输线(222)的一端相连接，第四传输线(222)的另一端开路；/n所述输入端口(41)与第二耦合线(112)的一端相连接，所述第二耦合线(112)的另一端与第三跨接电阻(33)的上端相连接，所述输入端口(41)与第五耦合线(122)的一端相连接，第五耦合线(122)的另一端与第三跨接电阻(33)的下端连接；/n所述第一耦合线(111)的一端与第一跨接电阻(31)的上端相连接，所述第一耦合线(111)的另一端与第一输出端口(42)相连接；所述第三耦合线(113)的一端与第一跨接电阻(31)的下端相连接，所述第三耦合线(113)的另一端与第二输出端口(43)相连接；/n所述第四耦合线(121)的一端与第二跨接电阻(32)的上端相连接，所述第四耦合线(121)的另一端与第三输出端口(44)相连接；所述第六耦合线(123)的一端与第二跨接电阻(32)的下端相连接，所述第六耦合线(123)的右端与第四输出端口(45)相连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于非等宽三线耦合结构的小型化宽带四路滤波功分器，其特征在于包括：非等宽三线耦合结构、终端开路阶梯阻抗枝节、跨接电阻和输入/输出端口；
所述非等宽三线耦合结构包括第一非等宽三线耦合结构(11)和第二非等宽三线耦合结构(12)，所述第一非等宽三线耦合结构(11)和第二非等宽三线耦合结构(12)的电路尺寸相同；所述终端开路阶梯阻抗枝节包括第一阶梯阻抗枝节(21)和第二阶梯阻抗枝节(22)，所述第一阶梯阻抗枝节(21)和第二阶梯阻抗枝节(22)的电路尺寸相同，所述跨接电阻包括第一跨接电阻(31)、第二跨接电阻(32)和第三跨接电阻(33)，所述第一跨接电阻(31)与第二跨接电阻(32)的阻值相同，所述第一跨接电阻(31)与第三跨接电阻(33)的阻值不同，所述输入/输出端口包括输入端口(41)、第一输出端口(42)、第二输出端口(43)、第三输出端口(44)和第四输出端口(45)；
所述第一非等宽三线耦合结构(11)包括第一耦合线(111)、第二耦合线(112)和第三耦合线(113)，所述第二非等宽三线耦合结构(12)包括第四耦合线(121)、第五耦合线(122)、第六耦合线(123)，所述第一耦合线(111)与第三耦合线(113)、第四耦合线(121)和第六耦合线(123)尺寸相同，所述第二耦合线(112)和第五耦合线(122)的尺寸相同，所述第一耦合线(111)与第二耦合线(112)的尺寸不同；
所述第一阶梯阻抗枝节(21)包括第一传输线(211)和第二传输线(212)，所述第二阶梯阻抗枝节(22)包括第三传输线(221)和第四传输线(222)，所述第一传输线(211)和第三传输线(221)的尺寸相同，第二传输线(212)和第四传输线(222)尺寸相同；
所述输入端口(41)与第一传输线(211)的下端相连接，第一传输线(211)的上端与第二传输线(212)的一端相连接，所述第二传输线(212)的另一端开路；
所述输入端口(41)与第三传输线(221)的上端相连接，第三传输线(221)的下端与第四传输线(222)的一端相连接，第四传输线(222)的另一端开路；
所述输入端口(41)与第二耦合线(112)的一端相连接，所述第二耦合线(112)的另一端与第三跨接电阻(33)的上端相连接，所述输入端口(41)与第五耦合线(122)的一端相连接，第五耦合线(122)的另一端与第三跨接电阻(33)的下端连接；
所述第一耦合线(111)的一端与第一跨接电阻(31)的上端相连接，所述第一耦合线(111)的另一端与第一输出端口(42)相连接；所述第三耦合线(113)的一端与第一跨接电阻(31)的下端相连接，所述第三耦合线(113)的另一端与第二输出端口(43)相连接；
所述第四耦合线(121)的一端与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏梅，马逸涵，王雪娇，李晓婷，房少军，王钟葆，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21