[發明專利]基于電容補償技術的準平面高隔離四路功分器

有效

• 申請號: 201510020254.4
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104617366B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 宋開軍;胡順勇;張樊;朱宇;樊茂宇;樊勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于電容補償技術、雙層基板層間耦合結構的準平面高隔離四路功分器。

背景技術

功分器是大功率合成放大器和相控陣天線饋電系統的關鍵部件，直接決定了系統性能指標的好壞。隨著軍用與民用通信系統的快速發展，對于寬帶、高效大功率放大器的需求以及相控陣天線中對寬帶、高隔離、平面化、低插損特性的饋電網絡的需要與日俱增。這就需要寬帶、高效、低損耗、平面型、高隔離特性的多路功分器/合成器。傳統的多路功分器主要采用三維立體電路實現(如多路波導腔體功分器)，體積大、成本高、不易集成；同時它在實現N路功率分配的同時往往難以實現輸出端口間良好的隔離特性。另一方面，傳統的二進制型功分器，雖然可以實現較好的隔離特性，但存在尺寸較大和損耗較高的問題。因此，平面型、寬帶、低損耗、高隔離特性多路功分器/合成器的實現對于現代通信系統的發展具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種準平面高隔離四路功分器，它具有高隔離度、低插損、良好的輸入/輸出駐波比、寬帶、小體積以及易于與有源器件集成等優良特性。各路輸出端口信號幅度/相位一致性好，適用于小型化多路功率合成系統或陣列天線中的功分饋電網絡。

為了實現上述目的，本發明提出了一種基于電容補償技術、采用雙層基板耦合結構的功分器。其具體技術方案如下：

準平面四路高隔離功分器，包括上下兩層介質基板、輸入共面波導端口、四路輸出微帶端口、共面波導-微帶層間電磁耦合結構、層間相位補償電容、隔離電阻、中間接地金屬層、空氣通孔和金屬化通孔。其特征在于，所述準平面雙層四路功分器，由兩層介質基板及位于兩層基板上方、中間和下方的三層金屬層構成，上層金屬層包括矩形微帶貼片和兩根微帶線，中間層金屬層為接地金屬層、共面波導饋線和矩形貼片，下層金屬層包括矩形微帶貼片和兩根微帶線。共面波導-微帶層間電磁耦合結構位于矩形微帶貼片處，由位于上下層的矩形微帶貼片和中間層的矩形貼片構成，層間相位補償電容位于該電磁耦合結構中心，通過在中心處上下層基板打空氣通孔來放置電容，電容的一端連接上層矩形微帶貼片，另一端連接下層矩形微帶貼片。隔離電阻距離共面波導-微帶層間電磁耦合結構為四分之一波導波長，同層兩個隔離電阻相接，并通過跨越中間接地金屬層的金屬化通孔將上下共4個隔離電阻連接在一起?？缭街虚g接地金屬層的金屬化通孔不與中間接地金屬層相接。

所述基于電容補償技術的高隔離功分器從耦合結構到輸出端口處為對稱結構，每層各有兩路輸出端口，每路輸出端口的信號幅度/相位相等。采用兩層介質基板和三層金屬層，通過PCB板加工技術，實現電路結構。

本發明所提出的基于電容補償技術的準平面高隔離四路功分器工作原理如下：

射頻信號從位于中間接地金屬層的共面波導端口饋入，傳輸到共面波導-微帶線電磁耦合結構處，通過寬邊耦合，分別將信號耦合到上下兩層金屬層的矩形微帶貼片上，每層微帶貼片再分別通過兩根微帶線輸出，實現四路等幅、同相的信號輸出。隔離電阻安裝于各路輸出微帶線距耦合結構四分之一波導波長處，四個隔離電阻的一端分別安裝于各輸出微帶線上，另一端安裝于金屬化通孔上。此時，位于同層的兩路輸出微帶線滿足實現高隔離度的二分之一波導波長的電長度的要求(即信號從其中一路輸出微帶線隔離電阻處，經過微帶線和矩形微帶貼片到達另一路輸出微帶線的隔離電阻處的電長度)；位于不同層間輸 出微帶線的隔離電長度通過補償電容作用，使因層間耦合電容引起的等效電長度變短的作用得到改善，滿足其等效電長度為二分之一波導波長的要求，從而實現上下層輸出端口間良好的隔離。最終實現各路輸出端口間高隔離和良好的輸出駐波。由于電路結構的對稱性，可保證各路輸出信號良好的幅度和相位一致性。本發明專利提供的技術可滿足各種不同的應用需求，比如多路功率合成與相控陣饋電網絡等，具有極大的應用優勢。

本發明所提出的基于電容補償技術的準平面高隔離四路功分器，不僅體積小、成本低、結構緊湊，而且具有高的輸出端口隔離、各路信號幅度和相位一致性好、寬帶、輸出駐波好等優勢。本發明主要用于微波功率合成系統、陣列天線等，在通信、雷達、測控等微波系統中有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明提出的準平面高隔離四路功分器結構示意圖；

圖2是層間相位補償電容和隔離電阻的安裝示意圖；

圖3是圖1的S參數仿真曲線；

附圖中標號對應名稱為：