本发明专利技术公开了一种新型结构的功分器，其传输线包括一分二接头，接头的合路端口连接输入支路，接头的两分路端口分别连接两输出主支路，两输出主支路之间设计有不少于２条的连通两输出主支路的分支线，支线按从节点Ａ至节点Ｂ１１加从节点Ａ至节点Ｂ１２的路径与从节点Ｂ１１至节点Ｂ１２的路径差为（λｊ／２）＊（２ｐ＋１）＋（λｊ／２）＊ζ设计，其他节点的支线按从节点Ｂｋ１至节点Ｂ（ｋ－１）１加节点Ｂ（ｋ－１）１至节点Ｂ（ｋ－１）２再加节点Ｂ（ｋ－１）２至节点Ｂｋ２的路径与从节点Ｂｋ１至节点Ｂｋ２的路径之差为（λｉ／２）＊（２ｍ＋１）＋（λｉ／２）＊δ设计。本发明专利技术的输入输出得到了很好的匹配，两个输出端间有很好的隔离，克服了威尔金森功分器由隔离电阻造成的寄生影响，分支线电桥功分器由直通端输出的信号与耦合端输出的信号间相位不一致的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波传输器件，更为具体地说，是涉及一种微波传输功率分配器。
技术介绍
功率分配器(简称功分器)是将输入功率分成相等或不相等的几路功率输出的一 种多端口微波器件。在微波毫米波等高频系统中，都需要将发射或接受功率按一定的 比例分配到各单元，因此微波毫米波功分器在微波毫米波组件与系统中得到了大量的 应用，而且也是一个关键的部件。功分器有多种实现形式，如各种3dB电桥耦合器、 分支线电桥耦合器、环形电桥耦合器、威尔金森功分器等多种结构的功率分配器。功 分器的功能构件是约束或引导电磁波能量定向传输的传输线，即导行系统，导行波即 指能量的全部或绝大部分受传输线导体或介质的边界约束、在传输线有限截面内沿确 定方向(一般为轴向)传输的电磁波，导行波的模式，又称为传输模、正规模，是指 能够沿传输线统独立存在的场型，传输线中导模两相领同相位面之间的距离称为该导 模的波导波长A，是一与传输线结构密切相关的参数。图1是现有技术威尔金森功分器的传输线结构，传输线的第一传输线段W接在合 路端口，其特征阻抗为Z。，第二传输线段Yl和Y2接在分路端口，其特征阻抗都为Z。，传输线段Xl和X2的长度为;ig/4，其特征阻抗为V^Z。， 一隔离电阻R接在传输线段X1、 Y1的交点和X2、 Y2的交点之间，阻值为2Z。，理想情况下，要求隔离电阻 的尺寸极小，即电长度(电长度指以波导波长为单位计算的传输线长度)可忽略，并 且是射频纯电阻，没有任何分布参数。但实际的威尔金森功分器传输线并非如此理想。 其不足的地方是(1)威尔金森功分器应用于大功率情况时，要求隔离电阻的耗散功 率大，因此电阻的体积也较大。这种大功率射频电阻的价格较高，且需要手工安装在 屏蔽结构件上，因此生产工艺复杂，且手工生产的产品质量难于控制；(2)威尔金森 功分器应用于较高频段时，波长就会与隔离电阻的尺寸相比拟，则不能忽略隔离电阻 处存在的分布参数，而分布参数在功分器仿真设计时很难预测，且对最终测试结果有 很大影响。虽然现有技术中可以用薄膜电阻代替贴片电阻，在薄膜电阻处存在的分布参数较小，但存在薄膜电阻阻值计算偏差的问题且其制造成本较高。为了克服这一缺 陷，已有人对现有威尔金森功率功分器改进，改进后的威尔金森功分器(申请号 200410052275.6)虽然避免了使用隔离电阻，但是由于自身结构的限制，其只有在某 频率点及该频率奇数倍频率处工作特性才好。图2是另一种功分器传输线的结构示意图，传输线的功分是采用3dB耦合器来实 现的，是一种一分二结构的功分器传输线。信号从输入端进入耦合器，当隔离端接有 一个匹配电阻的情况下，信号分别从直通端和耦合端输出。图3是一种分支线电桥功 分器传输线，其为图2所示功分器传输线的一种具体形式。其由两根平行传输线(一 根由传输线段S1、 Tl、 Ul组成，另一个由S2、 T2、 U2组成)组成，通过分支线V1、 V2实现耦合。其中，传输线段S1、 S2、 U1和U2分别与输入端、隔离端、直通端和耦合端相连， 它们各自的特性阻抗都为Z。； Tl、 T2长度都为^/4，特性阻抗都为Z。/V5; VI接 在Sl、 Tl的交点和S2、 T2的交点之间，V2接在Ul、 Tl的交点和U2、 T2的交点之间，VI、 V2长度都为;ig/4,特性阻抗都为z。。波长为;ig的信号从输入端输入时，经S1—Tl—U1—直通端，经S1—Tl—V2—U2—耦合端，也可以经S1—VI—T2—U2— 耦合端，从而输入信号从耦合端输出比从直通端输出多传输了路径V2(或T2),即多传 输了 Ag /4长的距离，因此从直通端输出的信号与从耦合端输出的信号间有90度相位差。信号经Sl—Tl—V2—T2—S2—隔离端和经Sl—VI—S2—隔离端所经路径相差 V2+T2，即^/2，因此在隔离端出无输出，达到输入信号在此端口的隔离。由该结构的对称性知，该直通端和耦合端对于波导波长为义g的信号也有较好的隔离，因此，将分支线电桥作为功分器时，虽然其输入输出有较好驻波性能，且输出有较好的隔离， 但是其有以下缺点(l)所设计的一分二功分器实际只需三个端口，而其有四个端口，且隔离端要求匹配隔离电阻，如果隔离端不接隔离电阻(或者是与隔离电阻等效的导 行系统)，则其他各端口不能实现良好的驻波性能；用波导实现该结构时，为了实现 隔离端具有良好的匹配性，常在隔离端处设置吸波材料，这样必然增加分支线电桥的 插入损耗；(2)从直通端输出的信号与从耦合端输出的信号间有约90度相位差，要 实现输出同相位，必须在直通端加一个相应的移相器；(3)在理想情况下，输入端和 隔离端才完全隔离，即在隔离端没有输出，因此对于实际的分支线电桥，其隔离端增加了其插入损耗。
技术实现思路
针对现有技术功分器传输线存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种新型结构的 功分器，以克服威尔金森功分器由隔离电阻造成的寄生影响，以及分支线电桥功分器 由直通端输出的信号与耦合端输出的信号间相位不一致的问题。本专利技术的总体思路在Y接头或T接头的输出主支路上设置分支线，使得各分支 线间及各分支线与一分二接头间形成闭合环路，通过调整各分支线的长度，各分支线 在输出主线上的位置，各分支线的阻抗大小以及相应输出主支路段的阻抗大小来实现 功分器有较好的输出隔离和良好的输入输出匹配。本专利技术公开的新型结构的功分器，其传输线包括一分二接头，接头的合路端口连 接输入支路，接头的两分路端口分别连接两输出主支路，两输出主支路之间设计有不 少于2条的连通两输出主支路的分支线，支线按从节点A至节点Bll加从节点A至节 点B12的路径与从节点B11至节点B12的路径差为U j/2)*(2p+l)+ (入j/2)承C设 计，其他节点的支线按从节点Bkl至节点B(k-l)l加节点B(k-l)l至节点B(k-1)2 再加节点B(k-1)2至节点Bk2的路径与从节点Bkl至节点Bk2的路径之差为(入 i/2)*(2m+l)+ Ui/2^S设计，其中，A j为工作带宽内的频率点fj对应的波导 波长，p为小于30的自然数，-KC<1; Xi为工作带宽内的频率点fi对应的波导 波长，m为小于30的自然数，k为大于等于l且小于等于分支线的条数，-1〈S〈1。为了取得更好的效果，在上述技术方案的基础上本专利技术还进一步采取了以下技术 措施。连通两输出主支路的分支线一般设计为2 10条。分支线的条数越多，功分器的的输出隔离和输入输出匹配效果更好，但制作调试也更为麻烦，因此分支线条数优先考虑采用2 10条。从节点A至节点Bll的路径长度等于从节点A至节点B12的路径长度。 两输出主支路为对称设计，也可为不对称设计。两输出主支路为对称设计时，功分器即为等分功分器，两输出主支路为不对称设计时，功分器即为不等分功分器。各有自己适用范围。两输出主支路间的分支线长度小于功分器中心频率对应的波导波长。 所述传输线可以是微带传输线、波导传输线或带状传输线。功分器传输线的整体结构，从输入端至两输出支路平行直端可设计为由矩形段、 梯形段和矩形段构成，支线设计在与输出端连接的矩形段内，也可设计为由矩形段、 阶梯梯形段和矩形段构成，支线设计在与输出端连接的矩形段内。本专利技术的设计过程以图6所示的本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型结构的功分器，其传输线包括一分二接头，接头的合路端口连接输入支路，接头的两分路端口分别连接两输出主支路，其特征在于两输出主支路之间设计有不少于２条的连通两输出主支路的分支线，支线按从节点Ａ至节点Ｂ１１加从节点Ａ至节点Ｂ１２的路径与从节点Ｂ１１至节点Ｂ１２的路径差为（λｊ／２）＊（２ｐ＋１）＋（λｊ／２）＊ζ设计，其他节点的支线按从节点Ｂｋ１至节点Ｂ（ｋ－１）１加节点Ｂ（ｋ－１）１至节点Ｂ（ｋ－１）２再加节点Ｂ（ｋ－１）２至节点Ｂｋ２的路径与从节点Ｂｋ１至节点Ｂｋ２的路径之差为（λｉ／２）＊（２ｍ＋１）＋（λｉ／２）＊δ设计，其中，λｊ为工作带宽内的频率点ｆｊ对应的波导波长，ｐ为小于３０的自然数，－１＜ζ＜１；λｉ为工作带宽内的频率点ｆｉ对应的波导波长，ｍ为小于３０的自然数，ｋ为大于等于１且小于等于分支线的条数，－１＜δ＜１。
【技术特征摘要】
1、一种新型结构的功分器，其传输线包括一分二接头，接头的合路端口连接输入支路，接头的两分路端口分别连接两输出主支路，其特征在于两输出主支路之间设计有不少于2条的连通两输出主支路的分支线，支线按从节点A至节点B11加从节点A至节点B12的路径与从节点B11至节点B12的路径差为(λj/2)*(2p+1)+(λj/2)*ζ设计，其他节点的支线按从节点Bk1至节点B(k-1)1加节点B(k-1)1至节点B(k-1)2再加节点B(k-1)2至节点Bk2的路径与从节点Bk1至节点Bk2的路径之差为(λi/2)*(2m+1)+(λi/2)*δ设计，其中，λj为工作带宽内的频率点fj对应的波导波长，p为小于30的自然数，-1＜ζ＜1；λi为工作带宽内的频率点fi对应的波导波长，m为小于30的自然数，k为大于等于1且小于等于分支线的条数，-1＜δ＜1。2、 根据权利要求1所述的新型结构的功分器，其特征在于从节点A至节点Bll 的路径长度等于从节点A至节点B12的路径长度...
【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，吴鹏，张琴，王志刚，徐锐敏，延波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。