[發明專利]一種低頻率微帶功分器和耦合橋的小型化設計方法

有效

• 申請號: 201410177581.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103956553A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 李斌;趙慧敏;張波;徐輝;王毅
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種低頻率微帶功分器和耦合橋的小型化設計方法，屬于微波設計領域。

背景技術

現有微波產品中大量使用了基于各種介質的微帶功分器、耦合橋。這些電路在頻率較低時，均有較長的高阻或低阻微帶線。例如一個設計在Rogers5880介質基板上的2.4GHz等分威爾金森功分器，其兩臂物理長度約為22.8mm，長度較長。因此造成了這些低頻率微帶功分器、耦合橋物理尺寸較大。減小其微帶電路的尺寸可以有效實現微波單機產品小型化，傳統方法是通過繞蛇形線的方法減小物理尺寸，但減小有限，并且容易產生寄生耦合。

發明內容

本發明的技術解決問題是：針對現有技術的不足，提供了一種低頻率微帶功分器和耦合橋的小型化設計方法，本發明通過由插指電容、高阻微帶線以及端口匹配微帶線構成的特殊微帶結構替代低頻率微帶功分器和耦合橋中的高阻或低阻微帶線，可以在不改變原有電性能的基礎上有效減少低頻率功分器、耦合橋尺寸，從而實現這些微帶電路的小型化設計，并且不增加成本且設計靈活。

本發明技術解決方案：

一種低頻率微帶功分器和耦合橋的小型化設計方法，包括步驟如下：

(1)將低頻率微帶功分器和耦合橋中的高阻或低阻微帶線的參數提取出來，所述參數包括特征阻抗特性參數和相位特性參數；

(2)利用由插指電容、高阻微帶線以及端口匹配微帶線構成的特殊微帶結構替代低頻率微帶功分器和耦合橋中的高阻或低阻微帶線；

(3)利用步驟(1)所提取的相位參數除以步驟(2)中的特殊微帶結構的相位特性，確定使用幾級所述特殊微帶結構；

(4)將確定好的一級或幾級所述特殊微帶結構級聯，替換原高阻或者低阻微帶線，得到新的小型化微帶功分器、耦合橋。

所述步驟(2)中的特殊微帶結構由兩個插指電容、高阻微帶線以及兩端的端口匹配微帶線構成。

所述插指電容一端接在射頻通路上，另一端通過過孔接地，兩個插指電容之間串聯高阻微帶線，兩端各接一段端口匹配微帶線

所述特殊微帶結構的特征阻抗參數與原高阻或者低阻微帶線相同，其相位等于工作頻段所對應波長的四分之一。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

(1)本發明中的設計方法得到的微帶功分器、耦合橋與傳統功分器、耦合橋相比，其尺寸遠小于傳統功分器、耦合橋，本發明經大量實物驗證與測試，在滿足原有電性能的基礎上，與傳統功分器、耦合橋相比，能夠節省面積約35％以上，采用本發明來設計微波電路可以大大減小整個微波產品的尺寸。

(2)本發明中的設計方法具有通用性。由于本發明采用的方法是利用特殊微帶結構替代較長微帶線，所以對于微帶功分器、耦合橋以及其中含有較長固定相位微帶線的微帶電路均適用；并且無論其中微帶線的特征阻抗為多少，本發明也都適用。

附圖說明

圖1為本發明示意圖；

圖2為本發明基于FR4材料的2.4GHz威爾金森功分器；

圖3為本發明2.4GHz威爾金森功分器的測試結果；

圖4為本發明基于RO4003C的1.34GHz分支線橋；

圖5為本發明1.34GHz分支線橋的測試結果。

具體實施方式

下面就結合附圖對本發明做進一步介紹。

常見的微帶功分器和耦合橋主要包括威爾金森功分器和分支線耦合橋等，這些電路中均有固定相位的低阻或者高阻微帶線，這些固定相位的低阻或者高阻微帶線在低頻率下尺寸較長，采用本發明替代這些微帶線可以明顯減小其尺寸。

如圖1所示，本發明一種低頻率微帶功分器和耦合橋的小型化設計方法，包括步驟如下：

(1)將低頻率微帶功分器和耦合橋中的高阻或低阻微帶線的參數提取出來，所述參數包括特征阻抗特性參數和相位特性參數；例如在等分威爾金森功分器中就有兩根四分之一波長的70.7歐姆微帶線，在分支線耦合橋中有兩根四分之一波長的50歐姆微帶線和兩根四分之一波長的35.4歐姆微帶線。

(2)利用由插指電容、高阻微帶線以及端口匹配微帶線構成的特殊微帶結構替代低頻率微帶功分器和耦合橋中的高阻或低阻微帶線；

(3)利用步驟(1)所提取的相位參數除以步驟(2)中的特殊微帶結構的相位特性，確定使用幾級所述特殊微帶結構；

(4)將確定好的一級或幾級所述特殊微帶結構級聯，替換原高阻或者低阻微帶線，得到新的小型化微帶功分器、耦合橋。

所述步驟(2)中的特殊微帶結構由兩個插指電容、高阻微帶線以及兩端的端口匹配微帶線構成。