[發明專利]帶有隔離阻帶的+/-45°相移雙頻帶通響應集總元件功分器

有效

• 申請號: 202010013247.2
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111193090B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 楊瑾屏
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明涉及一種帶有隔離阻帶的+/?45°相移雙頻帶通響應集總元件功分器及其設計方法。本發明提供的功分器的三個端口都具有良好的端口阻抗匹配，而信號輸出端口一和信號輸出端口二具有相等的幅度和相位并且相互隔離。在低頻頻帶中心工作頻率處該功分器的輸出端口與輸入端口的相位差為45°，在高頻頻帶中心工作頻率處該功分器的輸出端口與輸入端口的相位差為?45°，這一點與經典雙頻威爾金森功分器(±90°)顯著不同。進一步，在本發明提出新型威爾金森功分器兩個工作頻帶中間，還具有一個寬頻阻帶，可以有效的抑制諧雜波信號的傳輸。此外，本電路發明還具有只需要共9個元件，以及更寬的工作帶寬等獨特優點。

技術領域

本發明涉及一種小型化雙頻功率分配/合成器的集總元件電路拓撲結構及設計方法，尤指這種新型功分器在其兩個工作頻段的中心頻率處的傳輸相移分別45°和-45°，并且兩個工作頻帶中間具有一個寬頻阻帶(傳輸零點)。本發明屬于微波技術研究領域。

背景技術

功率分配/合成器是微波電路的基本部件之一，具有將輸入信號功率分解成相互隔離的幾路相等或不相等功率信號的功能，或者反過來將幾路信號合成一路。因此，功分器在功率放大與合成、信號測試和正交混頻解調等電路與系統中都應用廣泛。功分器具有多種形式，如耦合器(包括分支線、微帶混合環、平行線、蘭格線等多種耦合方式)、威爾金森(Wilkinson)形式等。從實現方法上則可分為波導型、同軸線型、帶狀線型及微帶線型等。其中，兩路具有0°相位差的威爾金森功分器具有插入損耗小，各輸出支路的幅度和相位一致性好，隔離度優良等優點，是使用最多的功分器拓撲結構之之一。標準的威爾金森功分器一般是由兩根在工作中心頻率點的電長度為四分之一波長傳輸線和一個阻值為兩倍端口阻抗的隔離電阻組成。為了減小電路的整體尺寸，在射頻頻率也出現了采用集總參數設計的威爾金森功分器。一個典型的集總元件威爾金森功分器一般需要3個電容，2個電感和一個隔離電阻，共6個元件。而公開號為CN109216852A和CN109873618A的專利申請文獻分別提供了“一種具有45°相移的集總元件功分器”和“一種具有-45°相位延遲的大功率集總元件功分器”。這兩種功分器僅采用5個集總元件就是實現了經典集總元件威爾金森功分器的全部功能，并比它具有更大的工作帶寬。實際中使用的集總參數元件可以采用貼片封裝電感、電容和電阻等商品化器件或者采用單片微波集成電路、薄膜印刷電路，厚膜印刷電路，低溫共燒陶瓷等工藝實現的集總參數電路形式。

經典傳輸線威爾金森功分器只能工作在指定工作頻率或者其奇次諧波處。而經典集總元件威爾金森功分器也只能工作在單一頻帶。隨著近年來4G/5G移動通信以及物聯網的日益普及，如果能夠設計具有頻率復用功能的器件，就可以有效減少電路體積，并對降低插損、改善噪聲特性做出有益貢獻。從圖1的電路結構圖可以看到，一個典型的雙頻集總元件威爾金森功分器一般需要5個電容，5個電感和一個隔離電阻，共11個元件。

發明內容

本發明的目的是提供一種與威爾金森功分器具有類似功能的集總元件功分器結構及該功分器結構的設計方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種帶有隔離阻帶的+/-45°相移雙頻帶通響應集總元件功分器，雙頻帶通響應集總元件功分器的信號輸入端口與信號輸出端口一或信號輸出端口二的的相位差為±45°，信號輸出端口一和信號輸出端口二采用對稱結構，具有相等的幅度和相位，并且相互隔離。其特征在于，所述雙頻帶通響應集總元件功分器的電路結構由信號輸入端口串聯到地的電感L₂和電容C₂、信號輸入端口分別到信號輸出端口一和信號輸出端口二的并聯的電感L₁和電容C₁以及信號輸出端口一和信號輸出端口二之間的隔離電阻R、與隔離電阻R并聯的串聯電感L₃、電容C₃組成。

優選地，在所述電路結構內插入電長度為整數倍波長的傳輸線結構，將不改變功分器的性能。

優選地，所述電容、電感、電阻采用引線直插或者貼片封裝，或所述電容、電感采用高/低阻抗傳輸線所等效的等值電容、電感。