一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法技术

本发明专利技术公开了一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法，本方法包括基于GNSS卫星信号的Wilkinson功分器设计和Wilkinson功分器修正功分频带设计。基于GNSS卫星信号的Wilkinson功分器设计是一种GNSS卫星信号通用分配方法，能够最大限度地适用于全部GNSS全球定位导航系统。Wilkinson功分器修正功分频带设计旨在通过调整微带线分支回路的长度修正其中心频点，进而实现隔离度曲线的等效平移，精准修正其中心频点至理论值。本发明专利技术全面提升功分器性能，提升信号隔离度，扩展了功率分配频带，提升了信号隔离度，提高了Wilkinson功分器信号的准确性、完整性、连续性和通用性。连续性和通用性。连续性和通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法


[0001]本专利技术属于无线通信领域，具体涉及一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的快速发展，工作在射频、微波高频段的电路及器件应用越来越广泛，尤其是微波无源器件在其中发挥着非常重要的作用。而功率分配器(简称功分器)则是众多微波无源器件中重要的一种器件。另一方面，在5G通信、物联网以及工业互联网等新型产业应用需求的牵引下，使得电子通信系统中的射频模块的功能集成化日趋增加，同时也给器件/模块的小型化提出了更高的要求。出于降低功分器体积以及提升信号功分质量考虑，微带线技术被广泛地应用于功分器。较为经典的微带功分器具体有：微带分支线定向耦合器、双线二分器、Wilkinson功分器。针对超高频卫星信号来说，首先，需要考虑的关键因素是功率分配后卫星信号的完整性，确保功率分配前后卫星信号具有完全相同品质；其次，需要考虑的重要因素是允许一定频带内的信号实现功率分配，保证信号分配的可靠性；第三，需要考虑的重点因素是卫星信号经由功率分配后的信号插入损耗，确保卫星信号调制信息的完整性和精准性；第四，需要考虑的主要因素是功率分配后卫星信号的隔离度，确保分配后卫星信号之间不会相互干扰。因此，采用混合型的功分器，即Wilkinson功分器成为了现超高频卫星信号功率分配的最佳选择。
[0003]由于Wilkinson功分器工作在宽带范围内，当功分器工作于中心频点时，其总体性能十分理想。然而，当功分器的工作频率偏移中心频点时，其总体性能会产生偏移或者衰减，包括驻波比、隔离度、反射系数等性能指标。性能指标的偏移或者衰减使得Wilkinson功分器功分信号质量下降，并且为卫星通信设备提供劣质的卫星信息，可能会使得卫星通信设备采取不当解决方案，加剧潜在风险。因此，对于Wilkinson功分器在高精度要求下的应用，精准建模并校正功分频带对于卫星通信设备的稳定性和可靠性起着非常重要的作用。
[0004]专利技术目的
[0005]本专利技术的目的是为了提供一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法。
[0006]技术方案
[0007]本专利技术采用的技术方案具体如下：
[0008]步骤1：确定Wilkinson功分器的中心频点；
[0009]步骤2：根据步骤1，确定Wilkinson功分器分支回路的微带线长度l，完成Wilkinson功分器设计；
[0010]步骤3：根据步骤2，利用ADS仿真软件对Wilkinson功分器仿真，验证分支回路微带线设计参数的准确性；
[0011]步骤4：根据步骤3，通过调整分支回路的长度修正其中心频点。
[0012]进一步地，步骤1中Wilkinson功分器的信号功分范围表示为：
[0013]φ
′
＝[φ
c
‑
Δφ
1 φ
c
+Δφ2][0014]式中，φ
′
代表Wilkinson功分器的功分带宽，φ
c
代表Wilkinson功分器的中心频点，Δφ1代表功分信号下限截止频率与中心频点的偏移量，Δφ2代表功分信号上限截止频率与中心频点的偏移量；
[0015]Wilkinson功分器拟功率分配信号的频率范围为[φ
m φ
n
]，则功分信号的下限截止频率和上限截止频率的最优值为：
[0016][0017]Wilkinson功分器的中心频点为：
[0018][0019]进一步地，步骤2中Wilkinson功分器分支回路的微带线长度l，公式如下：
[0020][0021]式中，φ为输入端口与输出端口之间的相位偏移，ε
e
为微带线与基板材料复合后有效介电常数；k0＝2πf/c，f为射频信号中心点频率，c为光速；
[0022]其中ε
e
表达式为：
[0023][0024]式中，ε
r
为基板材料的介电常数；
[0025][0026]式中，d为微带线的厚度，W为微带线的宽度；
[0027][0028]式中，Z0为微带线特征阻抗。
[0029]进一步地，其中步骤3对输入端口1、输出端口2、和输出端口3在卫星信号频带宽度内的驻波比进行仿真分析，输入端口1的信号经过相同电长度分配到输出端口2和输出端口3，并对应构成两个输出信号；对输出端口的插入损耗进行仿真分析；对输出端口2和输出端口3的隔离性能进行仿真分析；将Wilkinson功分器的实际设计中心频点与已知分支回路的目标中心频点对比。
[0030]进一步地，如果步骤3的已知分支回路的目标中心频点与Wilkinson功分器的实际设计中心频点理论值对比有偏差，则步骤4通过调整分支回路的长度修正其中心频点；Wilkinson功分器的实际设计中心频点与已知分支回路的目标中心频点的频差公式为：
[0031][0032]式中，l1为Wilkinson功分器实际设计的分支回路长度，p＝0.75
×
108m/s，频差Δf＝f2‑
f1，其中f2为已知分支回路的目标中心频点，f1为Wilkinson功分器的实际设计中心频点，f3为假设目标中心频点，l3为f3对应的分支回路的长度；分支回路的长度修正量为：
[0033]l3＝l1‑
Δl
[0034]式中，
[0035]技术效果
[0036]本专利技术克服了传统的Wilkinson功分器设计方法中心频点偏移导致的总体性能下降的问题，以及Wilkinson功分器对GNSS卫星信号不完全兼容的问题，有效提升了高精度要求下Wilkinson功分器的环境适应性，能够最大限度地适用于全部GNSS全球定位导航系统。
[0037]本专利技术的Wilkinson功分器修正功分频带设计旨在通过调整微带线分支回路的长度修正其中心频点，进而实现隔离度曲线的等效平移，精准修正其中心频点至理论值。Wilkinson功分器信号频带为1.1GHz至1.6GHz，宽度约为0.5GHz，该频带包含了GPS、BDS、GLONASS、Galileo的全部卫星信号频带。修正Wilkinson功分器的中心频点，全面提升功分器性能，提升信号隔离度。扩展了功率分配频带，提升了信号隔离度，提高了Wilkinson功分器信号的准确性、完整性、连续性和通用性。
[0038]为进一步说明本专利技术的功分频带修正精密性和稳定性，对Wilkinson功分器功分频带精准校正综合方法进行性能考核测试。具体试验步骤如下：
[0039]步骤1：表1给出了ADS信号功分仿真条件，根据表1设置实验仿真条件；
[0040]表1 ADS信号功分仿真条件
[0041][0042]步骤2：使用ADS集成的仿真工具Linecalc计算Wilkinson功分器双分支回路，该工具可根据表1所示的仿真条件便捷准确地仿真出分支回路的物理参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：确定Wilkinson功分器的中心频点；步骤2：根据步骤1，确定Wilkinson功分器分支回路的微带线长度l，完成Wilkinson功分器设计；步骤3：根据步骤2，利用ADS仿真软件对Wilkinson功分器仿真，验证分支回路微带线设计参数的准确性；步骤4：根据步骤3，通过调整分支回路的长度修正其中心频点。2.根据权利要求1所述的一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法，其特征在于：步骤1中Wilkinson功分器的信号功分范围表示为：φ
′
＝[φ
c
‑
Δφ1φ
c
+Δφ2]式中，φ
′
代表Wilkinson功分器的功分带宽，φ
c
代表Wilkinson功分器的中心频点，Δφ1代表功分信号下限截止频率与中心频点的偏移量，Δφ2代表功分信号上限截止频率与中心频点的偏移量；Wilkinson功分器拟功率分配信号的频率范围为[φ
m φ
n
]，则功分信号的下限截止频率和上限截止频率的最优值为：Wilkinson功分器的中心频点为：3.根据权利要求1所述的一种Wilkinson功分器功分频带精准校正方法，其特征在于：步骤2中Wilkinson功分器分支回路的微带线长度l，公式如下：式中，φ为输入端口与输出端口之间的相位偏移，ε
e
为微带线...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐兵，陈嘉宇，程建华，郑佳桐，田帅帅，林泽峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：