低插损小型化高频率比的毫米波双频段功分器及设计方法技术

本发明专利技术涉及无源设备领域，为低插损小型化高频率比的毫米波双频段功分器及设计方法，其中毫米波双频段功分器包括介质片以及设置在介质片上的若干个一分二微带结构；所述若干个一分二微带结构连接形成多级功率分配单元，位于首级功率分配单元的一分二微带结构的输入端为毫米波双频段功分器的输入端口，位于末级功率分配单元的多个一分二微带结构的输出端为毫米波双频段功分器的多个输出端口。本发明专利技术可实现高频率比的双频段工作，并且插损较低、各端口隔离度较高、尺寸较小。尺寸较小。尺寸较小。

【技术实现步骤摘要】
低插损小型化高频率比的毫米波双频段功分器及设计方法


[0001]本专利技术涉及无源设备领域，具体涉及低插损小型化高频率比的毫米波双频段功分器及设计方法。

技术介绍

[0002]目前，功率分配器广泛应用于微波通信、卫星通信、测试仪器仪表等系统中，主要作用是将工作频段的微波功率分配给不同路数的下级级联设备，从而实现功率的分配或合成。功率分配器简称为功分器，用于将一个输入信号按照一定比例分配给两个或多个输出端口，以实现信号功率的分配。市面上较多单频、宽频和低频率比双频功分器，但是缺乏高频率比毫米波双频一分多功分器。
[0003]可工作于毫米波频段的功分器，一般采用波导或者微带线的技术手段，采用波导的方式，它的结构复杂，同时体积很大，并不利于实际应用。而采用微带线的技术手段，现有结构的插入损耗很大，也就是说在功率分配的同时，很多能量在经过功分器的时候被各种原因损耗了，分配到各端口的能量更少了。
[0004]能够工作于毫米波频段的功分器，必须有极为细致的结构，在保证毫米波频段的功分器性能的同时，还要保障双频段中的低频段的性能，这是现有技术难以克服的地方。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术所存在的技术问题，本专利技术提供低插损小型化高频率比的毫米波双频段功分器及其设计方法，可以实现高频率比的双频段工作，并且插损较低、各端口隔离度较高、尺寸较小。
[0006]本专利技术一个实施例中的低插损小型化高频率比的毫米波双频段功分器，包括介质片以及设置在介质片上的若干个一分二微带结构；所述若干个一分二微带结构连接形成多级功率分配单元，位于首级功率分配单元的一分二微带结构的输入端为毫米波双频段功分器的输入端口，位于末级功率分配单元的多个一分二微带结构的输出端为毫米波双频段功分器的多个输出端口。
[0007]在一个优选的实施例中，一分二微带结构包括第一传输微带线、阻抗变换微带线及隔离电阻，其中第一传输微带线位于一分二微带结构的输入端，隔离电阻跨接于阻抗变换微带线末端，一分二微带结构的输出端从阻抗变换微带线末端引出。
[0008]在一个优选的实施例中，相邻两级的两个一分二微带结构之间通过第二传输微带线连接，末级功率分配单元与毫米波双频段功分器的输出端口之间也通过第二传输微带线连接。
[0009]本专利技术一个实施例中毫米波双频段功分器的设计方法，包括以下步骤：
[0010]在一分二功分器基础上，采用双节阻抗变换微带线和两个隔离电阻的结构，构建双频一分二功分器作为一分二微带结构，并进一步得到若干个一分二微带结构；
[0011]将多个一分二微带结构连接形成多级功率分配单元；
[0012]通过对一分二功分器进行偶模、奇模分析及低插入损耗和小型化分析，计算双节阻抗变换微带线中第一节阻抗变换微带线和第二节阻抗变换微带线的阻抗及长度，减少整体毫米波双频段功分器的微带线长度和减小整体毫米波双频段功分器的尺寸；第一节阻抗变换微带线和第二节阻抗变换微带线的阻抗及长度计算关系如下：
[0013]β1l1+β2l1＝nπ
[0014]β1l2+β2l2＝mπ
[0015]l1、l2分别是第一节阻抗变换微带线和第二节阻抗变换微带线的长度；β1、β2分别为双频功分器的第一个工作频率的传播常数、第二个工作频率的传播常数；n、m是任意正整数；
[0016]进行毫米波双频段功分器结构设计，调整和优化微带线的长度与宽度、隔离电阻的大小，设计双节阻抗变换微带线的微带线分布；
[0017]确定介质片的厚度和种类，根据计算出来的第一节阻抗变换微带线阻抗、第二节阻抗变换微带线阻抗进行微带线阻抗的计算分析，得到第一节阻抗变换微带线、第二节阻抗变换微带线的微带线宽度。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0019]1、本专利技术只采用了双节阻抗变换微带线就实现了高频率比的毫米波双频一分八功分器。
[0020]2、本专利技术每一处一分二微带结构中，双节阻抗变换微带线起双频段阻抗匹配作用，能在两个频段产出谐振点，而设置在双节阻抗变换微带线上的两片贴片电阻起隔离作用，保持输出的两个端口有一定的隔离度，减少相互耦合。
[0021]3、本专利技术功分器通过结构和长度设计的优化后实现了整体小型化，缩短了微带线长度，而且除了用于隔离的贴片电阻，没有添加其他损耗元器件，所以功分器的双频插损都较低。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例中的一分八功分器整体结构示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例中的一分二微带结构示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例中的一分八功分器微带线和贴片电阻分布图；
[0025]图4是本专利技术实施例中的一分八功分器等效电路图；
[0026]图5是本专利技术实施例中以一分二为例双频威尔金森功分器等效电路图；
[0027]图6是本专利技术实施例中的偶模分析电路图；
[0028]图7是本专利技术实施例中的奇模分析电路图；
[0029]图8是本专利技术实施例中的双频一分八功分器4.9GHz回波损耗S11测试图；
[0030]图9是本专利技术实施例中的双频一分八功分器26GHz回波损耗S11测试图；
[0031]图10是本专利技术实施例中的双频一分八功分器4.9GHz回波损耗S22
‑
S99测试图；
[0032]图11是本专利技术实施例中的双频一分八功分器26GHz回波损耗S22
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S99测试图；
[0033]图12是本专利技术实施例中的双频一分八功分器4.9GHz插入损耗S21
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S91测试图；
[0034]图13是本专利技术实施例中的双频一分八功分器26GHz插入损耗S21
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S91测试图；
[0035]图14是本专利技术实施例中的双频一分八功分器4.9GHz输出端口之间隔离度测试图；
[0036]图15是本专利技术实施例中的双频一分八功分器26GHz输出端口之间隔离度图测试图；
[0037]图16是本专利技术实施例中的双频一分八功分器4.9GHz输出端口的相位测试图；
[0038]图17是本专利技术实施例中的双频一分八功分器26GHz输出端口的相位测试图。
具体实施方式
[0039]下面将结合附图和实施例，对本专利技术技术方案做进一步详细描述，显然所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，本专利技术的实施方式并不限于此。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]本专利技术主要用于无线电
,它可以应用于5G移动通讯Sub
‑
6GHz和毫米波的双频频段的射频通信系统，特别是在众多端口的大规模阵列天线中，能够充当多端口功率分配器。
[0041]实施例
[0042]本实施例提供了一种有双节阻抗变换微带线和两个隔离电阻的双频低插入损耗小型化一分八功分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低插损小型化高频率比的毫米波双频段功分器，其特征在于，包括介质片以及设置在介质片上的若干个一分二微带结构；所述若干个一分二微带结构连接形成多级功率分配单元，位于首级功率分配单元的一分二微带结构的输入端为毫米波双频段功分器的输入端口，位于末级功率分配单元的多个一分二微带结构的输出端为毫米波双频段功分器的多个输出端口。2.根据权利要求1所述的毫米波双频段功分器，其特征在于，一分二微带结构包括第一传输微带线、阻抗变换微带线及隔离电阻，其中第一传输微带线位于一分二微带结构的输入端，隔离电阻跨接于阻抗变换微带线末端，一分二微带结构的输出端从阻抗变换微带线末端引出。3.根据权利要求2所述的毫米波双频段功分器，其特征在于，相邻两级的两个一分二微带结构之间通过第二传输微带线连接，末级功率分配单元与毫米波双频段功分器的输出端口之间也通过第二传输微带线连接。4.根据权利要求2所述的毫米波双频段功分器，其特征在于，第一传输微带线、第二传输微带线、阻抗变换微带线均为覆铜微带线。5.根据权利要求2所述的毫米波双频段功分器，其特征在于，阻抗变换微带线为双节阻抗变换微带线，每节阻抗变换微带线上都设有隔离电阻。6.根据权利要求1所述的毫米波双频段功分器，其特征在于，毫米波双频段功分器设有三级功率分配单元，所形成的一分八功分器在整体上为对称结构，一级一分二微带结构包括一个一分二微带结构，二级一分二微带结构包括两个一分二微带结构，三级一分二微带结构包括四个一分二微带结构。7.根据权利要求2
‑
5中任一项所述的毫米波双频段功分器，其特征在于，所述隔离电阻为贴片电阻。8.根据权利要求2
‑
6中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锡聪，林福民，周冬跃，李红涛，王媛媛，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：