[發明專利]基于慢波結構的等分威爾金森功分器及其設計方法

在審

• 申請號: 201610053831.4
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105514561A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 林俊明;章國豪;張志浩;余凱;陳忠學;蔡秋富;朱曉銳
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16;H01P11/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

1.一種基于慢波結構的等分威爾金森功分器，其特征在于：包括連接有負 載的第一端口、第二端口和第三端口，第一等效傳輸線(103)和第二等效傳輸線 (108)，以及隔離電阻(112)；

所述第一端口經第一傳輸線(101)連接于第一等效傳輸線(103)和第二等效 傳輸線(108)的連接處；

所述第二端口經第二傳輸線(105)連接于第一等效傳輸線(103)的另一端與 隔離電阻(112)的連接處；

所述第三端口經第三傳輸線(106)連接于第二等效傳輸線(108)的另一端與 隔離電阻(112)的另一端的連接處；

所述第一等效傳輸線(103)和第二等效傳輸線(108)均由多個獨立的慢波結 構最小單元(113)構成周期性加載的慢波結構，所述慢波結構最小單元(113)由傳 輸線部(110)和開路傳輸線部(111)組成。

2.根據權利要求1所述的基于慢波結構的等分威爾金森功分器，其特征在 于：所述第一端口、第二端口和第三端口連接的負載的阻值相同記為Z₀，所述 隔離電阻(112)的阻值為2Z₀。

3.根據權利要求2所述的基于慢波結構的等分威爾金森功分器，其特征在 于：所述第一傳輸線(101)、第二傳輸線(105)和第三傳輸線(106)的長度均為λ/2， 特性阻抗均為Z₀。

4.根據權利要求1，2或3所述的基于慢波結構的等分威爾金森功分器， 其特征在于：第一和第二等效傳輸線(103和108)拐角處為切角處理，且切角寬 度為拐角處相接傳輸線線寬的1.8倍。

5.根據權利要求1所述的基于慢波結構的等分威爾金森功分器的電路參 數設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A：確定PCB板材參數，確定所述第一端口、第二端口和第三端口 所接負載的電阻值以及所述功分器的工作頻率，并計算第一和第二等效傳輸線 (103和108)的長度l₁，特性阻抗Z₁；

步驟B：根據所述步驟A中計算的第一和第二等效傳輸線(103和108)的長 度l₁，計算對應第一和第二等效傳輸線的總電長度Φ₀；根據所述步驟A中確定 的板材參數，確定每個慢波結構最小單元(113)的傳輸線部(110)的線寬，開路傳 輸線部(111)的特性阻抗以及第一和第二等效傳輸線(103和108)在所述工作 頻率下的相速度；計算對應于所述第一和第二等效傳輸線(103和108)時慢波結 構最小單元(113)的傳輸線部(110)的長度d；計算慢波結構最小單元(113)開路傳 輸線部(111)的長度d_stub；將所述慢波結構最小單元(113)級聯起來，并分別代替 步驟A所述的第一和第二等效傳輸線(103和108)。

6.根據權利要求5所述的基于慢波結構的等分威爾金森功分器的電路參 數設計方法，其特征在于：所述第一端口、第二端口和第三端口連接的負載的 阻值相同為Z₀；所述隔離電阻(112)的阻值為2Z₀。

7.根據權利要求6所述的基于慢波結構的等分威爾金森功分器的電路參 數設計方法，其特征在于：所述步驟A中，第一和第二等效傳輸線(103和108) 的長度l₁與特性阻抗Z₁為：

Z1=2Z0]]>

l1=λ4]]>

其中λ為對應工作頻率的波長；

所述步驟B中，第一和第二等效傳輸線(103和108)的總電長度Φ₀為：

Φ₀＝β_Bl₁

慢波結構最小單元傳輸線部110的長度d為：

d=Φ0N·ZBZc·1βB]]>

其中，N為慢波結構最小單元113的個數，Z_B和β_Β分別為第一和第二等效 傳輸線的特性阻抗和傳播常數，Z_C為慢波結構最小單元傳輸線部110的特性阻 抗；

開路傳輸線部(111)的長度d_stub為：

dstub=arctan(Cpω0Zstub)β0]]>

其中，Zstub和β₀分別為開路傳輸線部(111)的特性阻抗和傳播常數，ω₀為對應工作頻率的角頻率，且Cp為：

Cp=[1-(ZBZc)2]sinβ0dω0Zc[(ZBZc)22cosβ0d+sin2β0d2].]]>