[發(fā)明專利]共面波導(dǎo)電路寬帶不等分一分二功分器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010810033.8
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111834728A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝藝益
• 申請（專利權(quán)）人: 郝藝益
• 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

本發(fā)明公開了一種共面波導(dǎo)電路寬帶(功率比3:2)不等分一分二功分器：包括屏蔽盒和電路板；該電路板自上而下依次為：共面波導(dǎo)電路層、介質(zhì)層和金屬層；所述金屬層有溝槽等電路；共面波導(dǎo)電路層包括：輸入端口、二個輸出端口、傳輸線電路以及設(shè)置在所述傳輸線電路中的多個電阻；該功分器中，阻抗較高的功率比為“2”電路：應(yīng)用常規(guī)共面波導(dǎo)電路；功率比“3”電路：前級阻抗略高電路為常規(guī)共面波導(dǎo)電路，接地共面波導(dǎo)連接其余電路和輸入、輸出端口；屏蔽盒金屬層下挖有替代常規(guī)共面波導(dǎo)“空氣橋”的溝槽，減小常規(guī)共面波導(dǎo)接地不一致性和“空氣橋”對電路板影響。共面波導(dǎo)電路損耗小、頻帶寬、端口匹配、隔離度高相位和幅度可以調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種共面波導(dǎo)電路寬帶不等分一分二功分器。

背景技術(shù)

功分器是將輸入微波信號功率分成多路相等或不相等輸出的一種多端口器件，經(jīng)典電路形式是威爾金森功分器：是一種所有端口匹配、低損耗、高隔離度、同相的多端口功分器。現(xiàn)在廣泛使用的寬帶不等分一分二功分器是兩路不同特性阻抗，多節(jié)阻抗變換器的威爾金森一分二功分器連接的多節(jié)級聯(lián)微帶電路結(jié)構(gòu)，為了進(jìn)一步加寬工作帶寬，采用增加λg/4傳輸線段和相應(yīng)的隔離電阻的數(shù)目。存在問題：(1)寬帶(功率比3:2)不等分一分二功分器需要40Ω到124Ω阻抗變換，微帶電路受制板工藝和成本限制，較難實現(xiàn)阻抗120Ω以上的傳輸線，導(dǎo)致不等分一分二功分器進(jìn)一步拓展頻率帶寬和提高功率比受限制；(2)電路從輸入的T形節(jié)電路從開始就是不對稱結(jié)構(gòu)；功率比為“2”的較高阻抗一路，前級阻抗變換微帶傳輸線較細(xì)、空間耦合強、損耗大、承受功率小等；(3)寬帶電路隨著頻率升高的“趨膚效應(yīng)”更進(jìn)一步減小了微帶傳輸線導(dǎo)體的有效截面積，導(dǎo)體損耗增大，導(dǎo)致帶內(nèi)起伏較大，寬頻帶內(nèi)的功率比變化；(4)功率比為“3”的相對低阻抗一路，微帶線較寬，導(dǎo)體損耗小，占用面積大。(5)隔離電阻承受功率越大，要求電阻尺寸較大，電阻對地分布電容大，對較細(xì)的前級微帶傳輸線影響較大；(6)兩路結(jié)構(gòu)不對稱，幅度不一致，且相位差大，隨頻率升高，功分器各端口匹配變差、損耗顯著增大。(7)選定板材后，微帶電路阻抗隨寬度W改變，相位隨長度L改變，各只有一個變量。通常，先改變其中一路長度調(diào)相位，再外加衰減元件或者是略微改變功率分配比調(diào)整輸出幅度，幅度和相位難以同時達(dá)到指標(biāo)要求，需要加長增加相位的一路損耗本身就大。

帶狀線電路威爾金森寬帶不等分一分二功分器也有少量應(yīng)用，相比微帶電路功分器加工更加困難、成本更高，也無法直接把元件焊接到信號層，不適用同時存在高阻抗和低阻抗，且阻抗值相差較大的電路。

除微帶線和帶狀線外，共面波導(dǎo)(CPW、GCPW)也是一種性能優(yōu)越、加工方便的微波平面電路，特性阻抗覆蓋：20～250Ω，尤其在較高頻率和較高阻抗電路應(yīng)用，在損耗、串?dāng)_和寬頻帶范圍內(nèi)良好的帶內(nèi)平坦度方面共面波導(dǎo)傳輸線擁有微帶線和帶狀線所不可比擬的性能優(yōu)勢。共面波導(dǎo)與微帶線略有不同：在傳輸線兩側(cè)增加了大面積的接地平面。選定板材后，共面波導(dǎo)的特性阻抗由信號帶線寬度(W)和槽線寬度(S)的比例決定，傳輸線導(dǎo)體寬度W、長度L和接地導(dǎo)體之間的間距S，各有兩個變量改變電路阻抗和相位，需要增加長度(相位)的高阻抗一路本身損耗相對較小。

目前的功分器電路設(shè)計，在傳輸損耗、幅度和相位一致性、承受功率和可靠性方面存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述內(nèi)容的缺陷，本發(fā)明的目的在于：(1)應(yīng)用共面波導(dǎo)傳輸線具有的傳輸和輻射損耗低，高次模抑制好，在寬頻帶內(nèi)特性阻抗及駐波波動小、變化連續(xù)平滑等特點；(2)共面波導(dǎo)的特性阻抗由信號帶線寬度(W)和槽線寬度(S)的比例決定,傳輸線導(dǎo)體寬度W、長度L和接地導(dǎo)體之間的間距S，各有兩個變量決定電路阻抗值、相位數(shù)值和控制傳輸線衰減值；(3)應(yīng)用常規(guī)共面波導(dǎo)增加高阻抗傳輸線寬度，應(yīng)用接地共面波導(dǎo)控制低阻抗傳輸線寬度，共面波導(dǎo)混合電路應(yīng)用降低饋電端口的復(fù)雜性，使電路布局更加合理。實現(xiàn)不等分一分二功分器工作在微波較低頻率、寬帶、低損耗、高隔離度、良好的帶內(nèi)平坦度、高幅度和相位一致性、承受較大功率。