一种加载铁氧体磁环的宽带巴伦制造技术

本发明专利技术涉及一种用于无线通信系统射频前端的巴伦，具体涉及一种加载铁氧体磁环的宽带巴伦。解决了现有巴伦缺乏阻抗变换功能，功率容量差和低频尺寸过大的技术问题。本发明专利技术包括输出端口组件、同轴线组件、介质基板组件、输入端口组件；同轴线组件包括两根半刚性同轴电缆和多个铁氧体磁环，半刚性同轴电缆含内、外导体；输入端口组件包括平衡贴片和矩形贴片；输出端口组件包括第一至第五微带线和第六至第十微带线；两根半刚性同轴电缆一端的内导体均与矩形贴片电连接，外导体均与平衡贴片电连接；第一半刚性同轴电缆另一端的内导体与第二半刚性同轴电缆另一端的外导体电连接，另一个内导体与第五微带线连接，另一个外导体与第六微带线连接。微带线连接。微带线连接。

【技术实现步骤摘要】
一种加载铁氧体磁环的宽带巴伦


[0001]本专利技术涉及一种用于无线通信系统射频前端的巴伦，具体涉及一种加载铁氧体磁环的宽带巴伦。

技术介绍

[0002]巴伦又名平衡
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不平衡转换器，是一种无源器件，可用于推挽放大器、远距离传输、天线馈电网络等。目前应用较普遍的是Marchand型巴伦，Marchand型巴伦呈微带耦合线形式，具有体积小，频带宽，易于实现电路补偿等优点，因此被广泛应用在各类电子设备当中。Marchand型巴伦目前在应用中存在以下的缺点：其在低频时尺寸过大、抗震动和抗冲击能力比较差以及高功率输入时易发生过热、弯曲甚至断裂等不可逆现象。
[0003]近年来，许多学者探究出了高功率巴伦的设计方法。2018年，Chi Van Pham在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques期刊(Vol.66.pp.902
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910,2015)上发表了“Design of 600
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W Low
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Loss Ultra
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Wideband Ferriteless Balun”，论文中提出了一种能够承载600W功率的宽带巴伦，其采用1:1同轴巴伦结构，但是不具备阻抗变换功能，且低频性能较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有巴伦不具备阻抗变换功能，功率容量差和低频尺寸过大的技术问题而提供一种加载铁氧体磁环的宽带巴伦。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种加载铁氧体磁环的宽带巴伦，包括介质基板组件、设置在介质基板组件上依次相连的输入端口组件、同轴线组件和输出端口组件，其特殊之处在于：
[0007]所述同轴线组件包括第一半刚性同轴电缆、第二半刚性同轴电缆、多个套装在第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆上的铁氧体磁环、同轴由内至外依次设置在第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆内的内导体、电介质和外导体；
[0008]所述介质基板组件包括介质基板、位于介质基板下方用于接地和承载介质基板的金属接地板；
[0009]带铁氧体磁环的第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆沿长度方向平行放置于介质基板中心位置处，且保留间距；
[0010]所述输入端口组件包括蚀刻在介质基板一端上表面的平衡贴片和矩形贴片，且平衡贴片与矩形贴片之间保留间距；
[0011]所述介质基板上设置金属通孔，用于连接平衡贴片和金属接地板；
[0012]所述输出端口组件设置在介质基板的另一端上表面，包括输出一路和输出二路；
[0013]所述输出一路包括蚀刻在介质基板上并依次电连接的第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线和第五微带线；
[0014]所述输出二路包括蚀刻在介质基板上并依次电连接的第六微带线、第七微带线、
第八微带线、第九微带线和第十微带线；
[0015]第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆一端的内导体均与矩形贴片连接，外导体均与平衡贴片连接；
[0016]第一半刚性同轴电缆另一端的内导体与第二半刚性同轴电缆另一端的外导体电连接，且第二半刚性同轴电缆的内导体与第五微带线连接，第一半刚性同轴电缆的外导体与第六微带线连接；
[0017]所述第二微带线、第四微带线、第七微带线和第九微带线的宽度分别大于相邻微带线；
[0018]所述矩形贴片的特性阻抗为50Ω，第一微带线和第十微带线的特性阻抗均为100Ω。
[0019]进一步地，所述输出一路和输出二路均还包括过渡带；不同宽度微带线之间通过过渡带连接，且过渡带为45
°
斜边；所述第五微带线和第六微带线均带有90
°
拐角，且均做45
°
倒角处理。设置宽度不同的微带线，可调节两个输出端口相位和幅度不平衡度，45度切角和倒角处理可减小微带线传输插入损耗。
[0020]进一步地，所述介质基板中心沿长度方向设置矩形凹槽，第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆均位于矩形凹槽内，且保留间距。
[0021]进一步地，所述平衡贴片为开口朝外的U形结构，矩形贴片位于U形口内，且矩形贴片与平衡贴片之间保留间距。
[0022]进一步地，输出一路和输出二路中，所述第二微带线和第四微带线的宽度均为3.5mm，所述第七微带线和第九微带线的宽度分别为4.5mm和3mm，其余微带线的宽度均为1.385mm。
[0023]进一步地，所述介质基板为FR4介质材料，所述矩形贴片和平衡贴片为覆铜材质。
[0024]进一步地，所述第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆的内导体和外导体皆为铜材质，内导体和外导体中间电介质为介电常数1.24的电介质材料。
[0025]进一步地，所述第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆上的铁氧体磁环数量相同且分布均匀。
[0026]进一步地，所述第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆的特性阻抗均为100Ω，可很好的与输入端口50Ω和输出端口100Ω相匹配。
[0027]进一步地，第一半刚性同轴电缆和第二半刚性同轴电缆上的铁氧体磁环的数量均为八个。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]1、本专利技术巴伦输入端口传输馈线设置50Ω特性阻抗，与高阻抗天线匹配，可实现阻抗变换功能。
[0030]2、本专利技术巴伦采用半刚性同轴线作为能量传输载体并套装高磁导率的铁氧体磁环，使巴伦既具有良好的功率承载力同时也增强了电缆的耦合，优化提升了巴伦在低频的性能。
[0031]3、本专利技术的巴伦最低频率为10MHz，解决了Marchand巴伦在低频时尺寸过大的问题，节约了成本。
[0032]4、本专利技术巴伦的两个输出端口(输出一路和输出二路)是带有两段阶梯型的微带
线，可补偿调节巴伦输出的不平衡度。
[0033]5、本专利技术巴伦采用同轴线作为能量载体，其功率容量较大，可以解决Marchand巴伦容易被击穿的问题，同时Marchand巴伦一般工作在1GHz以上，其他巴伦工作频段较低，而本专利技术巴伦能够工作在0.01GHz到1.5GHz的频段内，覆盖了多种巴伦频段。
[0034]6、与现有同类型巴伦相比，本专利技术巴伦的输出幅度和相位的不平衡度更小，相位不平衡度在3％以内，幅度不平衡度在2％以内。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例的主视图；
[0036]图2为本专利技术实施例的俯视图；
[0037]图3为本专利技术实施例侧视图(输入端方向)；
[0038]图4为本专利技术实施例的仿真反射系数S11曲线、插入损耗S21和S31曲线；
[0039]图5为本专利技术实施例的仿真相位不平衡度曲线；
[0040]图6为本专利技术实施例的仿真幅度不平衡度曲线。
[0041]附图标记：
[0042]101
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第一微带线，102<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加载铁氧体磁环的宽带巴伦，包括介质基板组件、设置在介质基板组件上依次相连的输入端口组件、同轴线组件和输出端口组件，其特征在于：所述同轴线组件包括第一半刚性同轴电缆(21)、第二半刚性同轴电缆(22)、多个套装在第一半刚性同轴电缆(21)和第二半刚性同轴电缆(22)上的铁氧体磁环(24)、同轴由内至外依次设置在第一半刚性同轴电缆(21)和第二半刚性同轴电缆(22)内的内导体、电介质和外导体；所述介质基板组件包括介质基板(32)、位于介质基板(32)下方用于接地和承载介质基板(32)的金属接地板(31)；带铁氧体磁环(24)的第一半刚性同轴电缆(21)和第二半刚性同轴电缆(22)沿长度方向平行放置于介质基板(32)中心位置处，且保留间距；所述输入端口组件包括蚀刻在介质基板(32)一端上表面的平衡贴片(43)和矩形贴片(41)，且平衡贴片(43)与矩形贴片(41)之间保留间距；所述介质基板(32)上设置金属通孔(42)，用于连接平衡贴片(43)和金属接地板(31)；所述输出端口组件设置在介质基板(32)的另一端上表面，包括输出一路和输出二路；所述输出一路包括蚀刻在介质基板(32)上并依次电连接的第一微带线(101)、第二微带线(102)、第三微带线(103)、第四微带线(104)和第五微带线(105)；所述输出二路包括蚀刻在介质基板(32)上并依次电连接的第六微带线(106)、第七微带线(107)、第八微带线(108)、第九微带线(109)和第十微带线(110)；第一半刚性同轴电缆(21)和第二半刚性同轴电缆(22)一端的内导体均与矩形贴片(41)连接，外导体均与平衡贴片(43)连接；第一半刚性同轴电缆(21)另一端的内导体与第二半刚性同轴电缆(22)另一端的外导体电连接，且第二半刚性同轴电缆(22)的内导体与第五微带线(105)连接，第一半刚性同轴电缆(21)的外导体与第六微带线(106)连接；所述第二微带线(102)、第四微带线(104)、第七微带线(107)和第九微带线(109)的宽度分别大于相邻微带线；所述矩形贴片(41)的特性阻抗为50Ω，第一微带线(101)和第十微带线(110)的特性阻抗均为100Ω。...

【专利技术属性】
技术研发人员：路宏敏，陈鹏，徐强，乌扶临，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：