[發(fā)明專利]一種新型具有濾波特性的寬帶功率分配器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710863481.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN107634294A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉元安;張博;于翠屏;吳永樂(lè);蘇明;王衛(wèi)民;黎淑蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/203
• 分類號(hào): H01P1/203
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型具有濾波特性的寬帶功率分配器，確切的說(shuō)是兩輸出端口等分的并且輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾波的功率分配器，屬于微波傳輸器件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

功率分配器也稱為功分器，是一種將一路輸入信號(hào)能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件。由于微帶功分器具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、成本低和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，故其被廣泛應(yīng)用于微波前端系統(tǒng)的射頻電路中。其主要技術(shù)參數(shù)有：功率損耗(包括插入損耗、分配損耗和反射損耗)、各端口的電壓駐波比，功率分配端口間的隔離度、和頻帶寬度等。帶通濾波器，是一種允許特定頻段的波通過(guò)同時(shí)屏蔽其他頻段的波的器件。是微波通信系統(tǒng)中不可缺少的組件之一。其主要技術(shù)參數(shù)有：通帶插入損耗、通帶帶寬、選擇性和帶外抑制性能。

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，小型化的器件設(shè)計(jì)變得越來(lái)越重要。在微波元件中，跟有源器件相比，無(wú)源器件的占用體積較大并且小型化難度較高，因此實(shí)現(xiàn)無(wú)源器件的小型化成為重要研究?jī)?nèi)容。最近，通過(guò)將功分器和帶通濾波器的功能合成到一個(gè)器件中，即設(shè)計(jì)具有濾波特性的功率分配器，可以極大縮小器件的總的尺寸，對(duì)于微波系統(tǒng)的小型化具有重要意義。而且，傳統(tǒng)的功率分配器需要通過(guò)增加級(jí)數(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶性能，這種方法增加了電路復(fù)雜度、電路尺寸和插入損耗。然而設(shè)計(jì)能夠同時(shí)具有良好的寬帶功率分配性能，又能夠獲得高選擇性和高帶外抑制性能的結(jié)構(gòu)緊湊的濾波特性功率分配器的結(jié)構(gòu)還很欠缺。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種性能優(yōu)秀的具有濾波特性的寬帶功率分配器電路原型。在功率分配方面，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)較低的通帶損耗和較好的端口匹配度，同時(shí)在非常寬的帶寬范圍內(nèi)高輸出端口的隔離度依然可以實(shí)現(xiàn)，這種性能在傳統(tǒng)的功率分配器中很難獲得。在濾波特性方面，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)高選擇性、高帶外抑制性能、高諧波抑制能力和極寬的帶寬可實(shí)現(xiàn)范圍，從而可以使用這種電路原型設(shè)計(jì)滿足不同的性能要求的器件。

為了達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種基于終端加載的三導(dǎo)體微帶耦合線結(jié)構(gòu)的具有濾波特性的功率分配器。輸入端口，使用50歐姆傳輸線連接到具有濾波特性的功率分配器的主體上，用于將輸入信號(hào)引入器件；第一輸出端口和第二輸出端口，分別位于電路對(duì)稱軸的兩側(cè)，用于輸出經(jīng)過(guò)濾波后的相位和幅度都相等的信號(hào)；一個(gè)三導(dǎo)體微帶耦合線結(jié)構(gòu)，中間導(dǎo)體的一端連接輸入端口，用于將輸入信號(hào)傳輸入器件主體。對(duì)稱布置的兩條不相鄰的耦合線一端分別連接隔離電阻的兩側(cè)，另外一端分別連接第一輸出端口和第二輸出端口，用于將濾波過(guò)后的信號(hào)分別傳輸?shù)絻蓚€(gè)輸出端口。兩條阻抗階梯變化的微帶線，分別連接在三導(dǎo)體微帶耦合線結(jié)構(gòu)的對(duì)稱布置的兩條不相鄰的耦合線的一端，并分別于第一輸出端口和第二輸出端口相連接。用于功率分配器的濾波特性中的帶寬調(diào)整和濾波器選擇性調(diào)整。隔離電阻，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)當(dāng)中使用一個(gè)集總參數(shù)電阻。分別連接在三導(dǎo)體微帶耦合線結(jié)構(gòu)的對(duì)稱布置的兩條不相鄰的耦合線的一端。用于隔離第一輸出端口和第二輸出端口，并且保證第一輸出端口和第二輸出端口上能夠?qū)崿F(xiàn)很好的阻抗匹配。

其中第一輸出端口、第二輸出端口、一個(gè)三導(dǎo)體微帶耦合線結(jié)構(gòu)、和兩條阻抗階梯變化的微帶線都是關(guān)于對(duì)稱軸對(duì)稱放置的。

其中的隔離電阻的值可以采用高頻結(jié)構(gòu)仿真器HFSS優(yōu)化方法確定其阻值，以便達(dá)到最好的隔離效果和阻抗匹配性能。

其中的三導(dǎo)體耦合線(4)電長(zhǎng)度在中心頻率處均為90度。其中的兩條阻抗階梯變化的微帶線(5)的每個(gè)相同阻抗的微帶線的電長(zhǎng)度在中心頻率處均為90度。

本發(fā)明的有益效果是：采用加載的三導(dǎo)體耦合線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)具有濾波特性的寬帶功率分配器。在功率分配特性方面，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)輸入和輸出端口在通帶范圍內(nèi)具有較好的匹配性能，具有低插入損耗。并且輸出端口之間能在非常寬的范圍內(nèi)表現(xiàn)出很好的隔離度。在濾波特性方面，具有極寬的帶寬可實(shí)現(xiàn)范圍、通帶高選擇性和優(yōu)秀的帶外抑制性能。這些性能可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改變電路中的某幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并最終設(shè)計(jì)出滿足實(shí)際需求的器件。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具有濾波特性的寬帶功率分配器的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明具有濾波特性的寬帶功率分配器的印制板示意圖；

圖3是本發(fā)明不同相對(duì)帶寬條件下的信號(hào)分配頻率響應(yīng)圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例的S21和S11的仿真和測(cè)試結(jié)果圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例的S22和S23的仿真和測(cè)試結(jié)果圖；

具體實(shí)施方式