可变功率分配器制造技术

本发明专利技术涉及可变功率分配器，其中可变功率分配器和方法能够改变在高功率和多载波ＲＦ环境（比如用于控制在基站天线中发送和接收的信号）中的端口之间的ＲＦ功率。可变功率分配器可以包括单个控制的移相器（１１０）和混合型功率分配器（１１５）。单个控制的移相器可以包括具有一个单输入端口和两个输出端口的三端口器件。单个控制的移相器进一步包括可以改变或调节在两个ＲＦ信号之间的相位的可变调节器。混合型功率分配器可以包括具有两个输入端口和两个输出端口的四端口器件。单个控制的移相器和混合型功率分配器两者都可以包括适合于高速制造的基本平面结构。混合型功率分配器的输出端口可以耦合到各种器件比如天线或功率吸收元件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一般地说本专利技术涉及一种使用无源网络的无线通信系统，更具体地说，涉及一种具有低无源互调的平面可变功率分配器，这种可变功率分配器在印刷电路板上用于将单个输入RF信号转换为在整个调节范围中恒定相位的两个输出RF信号，并且该输出RF信号具有作为可变功率分配器的一部分的单个移相器的运动的函数的可变幅值。
技术介绍
高等级的微波部件可以通过组合两个移相器和两个固定功率分配器形成(组合器)。这两个部件可用于在较宽的频带上以相对较高的RF功率电平操作的事实使得这种一般结构在用于有效电子战争中构造可变功率分配器、开关和固定循环器以及在通信卫星和雷达的天线应用系统中进行束成形中比较有用。常规技术的一般论述附图1至5所示为包括了2个移相器和2个固定功率分配器以用作可变功率分配器和开关的5种常规结构。附图1至4所示为具有4个端口的网络，附图5所示为具有三个端口的网络。其它的网络具有3或4个端口，具有更大数量的端口的网络可用具有更大数量的端口的固定功率分配器和附加的移相器实现。具有更大数量的端口的网络可以使用具有3个或4个端口作为构造块的网络实现。在附图1至5中提供的3个或4个端口结构可以作为开关(具有2种状态)或可变功率分配器(具有连续的状态)实现。在开关的情况下，仅两个相移值(因此两种状态)可用这些相位设置对应于状态0和状态1。对于可变功率分配器，移相器φ1和φ2的设置可以在预定的值的范围内连续变化。具有不同的插入相位的移相器的使用对于状态0和状态1导致了与所示的相位值不同的相位值。具有非互逆相位特性的移相器的使用导致了对应于通过装置前向(发射)或反向(接收)信号传播的不同的相位值。在移相器具有非互逆相位特性时使用包括带有固定相位状态的4个外部端口在附图1至4种的结构可以形成4端口循环器。在附图1中所示的结构使用0度/180度混合型功率分配器和正交(0度/90度)混合型功率分配器。通过在附图1中的等式描述的端口3和4上的输出电压信号b3和b4对应于端口1上的输入信号。在端口1上的输入信号给可变移相器φ1和φ2提供了等幅的同相信号。理想地，在信号施加给端口1时在端口2上没有出现信号，对于施加给端口1的信号，端口2可被描述为“隔离端口”。类似地，施加个给端口2的信号在端口1上没有出现。相位差Δφ＝φ1-φ2是在端口3和4上的输出信号幅值的控制参数，并且两相位值的总和可以改变输出信号相位。在将输出信号调节到恒定的相位值的整个范围中，两相位值的总和必须等于常数的相位值。同时以互补的方式改变相位值可以实现可变功率分配器输出信号幅值变化，同时在整个调节范围中可以维持相对恒定的输出信号相位值。改变输出信号幅值的可变功率分配器函数可以通过改变一个移相器的相位实现，同时另一个移相器的相位仍然保持在固定的值上。在整个调节范围中在相位量(φ1+φ2)基本等于常数值时输出信号相位值基本是恒定量。控制在附图1中所示的结构的开关状态之间的信号幅值的相位值的范围是90度。附图1中的表格识别相位值φ1和φ2，这里对于开关状态0，Δφ＝-90度，而对于开关状态1，φΔ＝+90度。状态0对应于输入到端口1的所有的可变信号理想地出现在端口4上的情况。状态1对应于输入到端口1的所有的可变信号理想地出现在端口3上的情况。在表中大于0的φ1和φ2相位值的值表示相对于输入到具有相同的相位值的移相器φ1和φ2的信号的0度值的更大的相位延迟。换句话说，φ1＝0度和φ2＝90是来自φ2的信号输出相对于来自φ1的信号输出被延迟90度的情况。换句话说，φ1＝0度和φ2＝90度是来自φ2的信号相对于来自φ1的信号输出滞后90的情况。在相位控制装置具有对应于幅值调节的所需范围的相位调节的最小范围时可以使相位控制装置的插入损失最小化。具有3个外部端口的附图5的结构与附图1中的结构相同，但除了输入分配器没有隔离端口2和输入分配器因此是电抗型功率分配器而不是混合型功率分配器之外。附图5的结构的操作与附图1的结构的操作相同。与在附图1中所示的混合的混合型结构相比，在附图2中所示的结构使用2个正交混合型功率分配器。控制在附图2中的开关状态之间的信号幅值的相位值的范围是180度并且移相器的插入损失大于在附图1中的结构。在附图3中所示的结构使用0度/180度的混合型功率分配器而不是混和的混合型(附图1)或者正交混合型(附图2)。在这个结构中，每个移相器要求180度移相器。在端口3和4上的输出信号具有相差90度的相位值。附图4的结构与附图2的结构相同，但具有附加固定相位延迟φ0和传输线长度L，因此两个信号相位在输入上符合相应的可变移相器φ1和φ2。这个结构与附图1中所示的结构总体上具有相同的功能。常规技术的专门讨论Campi等人的美国专利US4,485,362教导了一种三端口可变微波带状线功率分配器，这种功率分配器在一个输出上具有较大范围的可变输出而不极大地改变在另一个输出上的功率输出，但它要求电子修补器件和电路以改变功率划分。Mizzone等人的美国专利US5,473,294教导了一种平面可变功率分配器，这种功率分配器要求使用2个正交混合型和2个可变移相器，并且使用波导而不是微带技术，并且要求使用2个滑动机构以关闭四个混合输出电路。Mizzoni等人的方块图与附图4一致，具有如Mizzoni等人描述的滑动短路线的正交混合型在本领域中作为2端口移相器是十分公知的。反向操作的可变功率分配器成为可变功率组合器，其中通过两个输入信号组合成预定功率电平的单个输出信号。这种组合器在Evans的美国专利US6,069,529中教导，在这篇专利中可变功率组合器用作冗余开关以在第一放大器失效的情况下提供放大的信号备份。然而，它使用波导路径，要求有源放大器电路和在包括以金属壁可替换的移动耦合极板的混合型内的机械设备。这种设计昂贵并且制造复杂。这种设计的特征还在于可靠性降低，同时限于波导介质的应用。Asao等人的日本专利JP4000902教导了一种具有通过除了下述特征之外符合附图1的方块图的带状线技术中实施的平面可变功率分配器它具有两个隔离的端口替代在附图1中的一个隔离端口(2)。固定的输入分配器是包括5个端口的“环形波导”或“环”混合型并且同相端口用作可变功率分配器的输入(1)。两个隔离端口以吸收负载结束。在输入同相混合型分配器和正交分配器之间的平行线部分以两个棱形电介质覆盖。在与平行线方向垂直的方向上串联地移动电介质在两线上产生了微分的且互补的相移。这种设计在固定宽度的传输线导体附近具有电介质材料的变化量。除了一些其它的参数比如在两个接地平面和传输线之间的间隔距离同时改变之外，传输线的阻抗将随着相移变化。常规技术中的问题常规技术中的可变功率分配器要求多于一个移相器来实现在整个调节范围中具有基本恒定的相位的输出信号，并且限于使用更昂贵的波导传输介质或者依赖于使用复杂的机械设备作为混合网络的一部分。即使Campi等人的一个带线功率分配器仍然要求在插接部件和接地端之间的不同接点的连接以在两个输出之间实现离散的功率划分，这本身要求是两个平面插接部件。因此，在需要一种其中通过简单的单个可移动部件本地或远程地容易控制输出信号的可变功率分配器。进一步需要一种适合于使用微带或带状线传输线在印刷电路板上平面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变功率分配器，包括：具有接收ＲＦ信号的第一输入端口和输出两个互补可变相移的ＲＦ信号的第一和第二输出端口的移相器；混合型功率分配器，其具有连接到移相器的第一和第二输出端口的第二和第三输入端口和输出具有在整个调节范围内基本恒定相位并具有作为可变相移的ＲＦ信号的函数的幅值的两个信号的第三和第四输出端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德L鲁尼恩，
申请(专利权)人：EMS技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]