[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于Marchand分支巴倫的小型化寬帶四路異相功率分配器及其應(yīng)用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911322009.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110970699A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘催林;崔靖;李榮海;穆衛(wèi)鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)深圳研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01P5/16
• 分類(lèi)號(hào): H01P5/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種基于Marchand分支巴倫的小型化寬帶四路異相功率分配器及其應(yīng)用方法，包括微帶介質(zhì)基板、一條輸入微帶線(xiàn)端口、四條輸出微帶線(xiàn)端口、四條短路耦合微帶線(xiàn)、高阻抗阻性負(fù)載微帶線(xiàn)、隔離電阻和兩個(gè)矩形環(huán)槽；介質(zhì)基板長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，寬度為W1，且關(guān)于輸入微帶線(xiàn)中心對(duì)稱(chēng)；輸出耦合微帶線(xiàn)位于輸入耦合線(xiàn)兩側(cè)，且輸出耦合微帶線(xiàn)間平行，通過(guò)在耦合平行微帶線(xiàn)(MLs)下面對(duì)矩形環(huán)槽的刻蝕，提高了耦合性能和工作帶寬。采用氣橋電阻隔離電路，優(yōu)化了輸出匹配阻抗和隔離度。在此基礎(chǔ)上，將偶模型和奇模型等效電路方法應(yīng)用于該功率分配器。經(jīng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，此設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果吻合很好。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，在中心頻率為3.4 GHz下,15 dB輸入回波損耗帶寬>59.6%，輸出隔離度>15dB。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及寬帶領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Marchand分支巴倫的小型化寬帶四路異相功率分配器。

背景技術(shù)

在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)飛速發(fā)展的今天中，對(duì)無(wú)源微波電路的寬帶性能要求越來(lái)越高。功率分配器是其中的關(guān)鍵無(wú)源器件之一，它廣泛應(yīng)用于相陣?yán)走_(dá)，多路中繼通信等微波系統(tǒng)。近年來(lái)基于不同波導(dǎo)的功率分配器被提出并研究，不僅提出了矩形波導(dǎo)和同軸波導(dǎo)功率分配器，還提出了具有帶寬寬的環(huán)形腔功率分配器。然而，波導(dǎo)功率分配器體積較大，不適合某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。基于微帶線(xiàn)(MLs)的平面功率分配器以其成本低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，平面功率分配器的主要類(lèi)型是威爾金森功率分配器。威爾金森功率分配器具有分流短棒和均勻特性阻抗結(jié)構(gòu)，可以避免薄道和高阻抗，并通過(guò)分流短棒的長(zhǎng)度控制輸出分配比，而任意的輸出分配比都可以用重組，通過(guò)對(duì)雙頻阻抗變換器，不同的特性阻抗和分流短棒的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)任意雙頻功能。多層微帶槽線(xiàn)耦合結(jié)構(gòu)可以滿(mǎn)足超寬帶功率分配器的需求。從理論上和實(shí)驗(yàn)上討論了有缺陷的地面結(jié)構(gòu)技術(shù)，其可以減小巴格利多邊形功率分配器的尺寸。這樣相比較傳統(tǒng)的巴格利多邊形，面積更小。通過(guò)由四個(gè)螺旋諧振器和源負(fù)載耦合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸緊湊的同相功率分配器。一些最先進(jìn)的功率分配器，如不同頻率分配的功率分配器、不同功率分配的功率分配器等，它們?cè)诙喾N集成功能和不規(guī)則傳輸線(xiàn)技術(shù)方面展示出了不同性能表現(xiàn)，異相功率分配器可用于多種平衡電路中，如乘法器、推挽放大器和平衡混頻器，為了實(shí)現(xiàn)異相特性，近年來(lái)提出了采用平衡輸電線(xiàn)路的方法。

集成了多層襯底波導(dǎo)的四路異相功率分配器，集成基片波導(dǎo)和半模集成基片波導(dǎo)已被用來(lái)獲得異相/同相功率分配性能上。然而，其插入損失(IL)很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于MARCHAND分支巴倫的小型化寬帶四路異相功率分配器，解決了集成基片波導(dǎo)和半模集成基片波導(dǎo)在異相/同相功率分配上，插入損失(IL)很大問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于Marchand分支巴倫的小型化寬帶四路異相功率分配器，包括微帶介質(zhì)基板、一條輸入微帶線(xiàn)端口、四條輸出微帶線(xiàn)端口、四條短路耦合微帶線(xiàn)、高阻抗阻性負(fù)載微帶線(xiàn)、隔離電阻和兩個(gè)矩形環(huán)槽；介質(zhì)基板長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，寬度為W1，且關(guān)于輸入微帶線(xiàn)中心對(duì)稱(chēng)；輸出耦合微帶線(xiàn)位于輸入耦合線(xiàn)兩側(cè)，且輸出耦合微帶線(xiàn)間平行，輸出耦合微帶線(xiàn)距離輸入耦合線(xiàn)間隙為g0；高阻抗阻性負(fù)載微帶線(xiàn)的中間的隔離電阻R1作為負(fù)載設(shè)置一分流高阻抗線(xiàn)，分流高阻抗線(xiàn)位于介質(zhì)基板中部，分流高阻抗線(xiàn)的長(zhǎng)度為λg/2(λg是微帶線(xiàn)上的中心工作頻率處的波長(zhǎng))；一氣橋式電阻R2設(shè)置于輸出耦合微帶線(xiàn)同相輸出端口(如端口2和端口4)的連接處；矩形環(huán)槽設(shè)置于介質(zhì)基板接地金屬層。