一种双频等分威尔金森功分器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种功率分配器，尤其设及一种威尔金森功率分配器。
【背景技术】
[0002] 功率分配器(简称功分器)在微波和射频领域有着非常广泛的应用，主要用于实现 功率按比例分配或合成。通过将两个功率放大器的输出功率合成成单端输出，极大程度上 缓解了单个功率放大器在输出相同功率时因功耗大而产生的热稳定性的问题。由于传统的 威尔金森功分器只适用于特定的基波频率及其奇数谐波，不适用于现代通信系统多频多模 方面的应用，所W研究任意频率比的双频功分器具有重要的实际意义。
[0003] 到目前为止，已经报道了多种实现双频威尔金森功分器的技术方案。如LLin等人 在文南犬中（I. Lin ,Μ. Vincentis , et al. Arbitrary dual-band components using composite right/left-hand transmission 1ines[J]. IEEE Trans.Microw.Theory Tech.，Apr. 2004，52(4): 1142-1149.)通过采用独殊的电路结构和材料实现双频功分器，不 过，运种方法对于微波集成电路来说过于复杂，且不容易集成。
[0004] 在中国专利201220433173.9中，采用阶梯阻抗谐振器实现双频阻抗变换的功能， 不过运种方法需要相邻传输线间有着较好的禪合系数，在一定程度上增加了设计的复杂 度。
[0005] 另外，在中国专利201010213812.6中，采用两节传输线实现阻抗变换，并通过在分 别在两输出端口并联一段开路微带线提高隔离度，不过运种方法额外增加了功分器的体 积。 【实用新型内容】
[0006] 现有的双频威尔金森设计方法上，要么依赖特殊板质材料，要么采用传统方式的 微带线结构，从而使所设计的功分器体积过于庞大，不适合于现代通信系统的要求。
[0007] 本实用新型采用两节不同特性阻抗的传输线，并结合化C并联谐振网络，提供一种 结构简单，同时可W在任意频率比的两个频率下实现精确的阻抗变换的双频等分威尔金森 功分器电路结构。其通过W下技术方案实现：
[000引一种双频等分威尔金森功分器，包括分别连接有负载的第一端口、第二端口和第 Ξ端口，第一段传输线网络101，第二段传输线网络102, W及化C并联谐振网络103;
[0009] 所述第一段传输线网络101由两段特性阻抗相同的第一传输线104和第二传输线 105组成，且第一端口连接于第一传输线104和第二传输线105的连接处;所述第二段传输线 网络102由两段特性阻抗相同的第Ξ传输线106和第四传输线107组成，且第一传输线104的 另一端与第Ξ传输线106相连，第二传输线105的另一端与第四传输线107相连，第四传输线 107的另外一端与第二端口相连，第Ξ传输线106的另外一端与第Ξ端口相连；
[0010] 所述化C并联谐振网络103由电阻、电容和电感并联组成二端口网络，所述化C并联 谐振网络的其中一端与第二端口相连，另外一端与第Ξ端口相连。所述的化C并联谐振网络 103包括各种形式的电阻、电容和电感的并联组合方式或其等效方式，RCL并联谐振网络103 中的电容和电感可W使用开路传输线或短路传输线代替。
[0011] 进一步，所述第一端口、第二端口和第Ξ端口的负载电阻值相同；所述的第一端口 在第二端口和第Ξ端口接负载时，输入阻抗值与负载电阻值相同；所述的第二端口在第一 端口和第Ξ端口接负载时，输入阻抗值与负载电阻值相同；所述的第Ξ端口在第一端口和 第二端口接负载时，输入阻抗值与负载电阻值相同；
[0012] 进一步，所述第一传输线104和第二传输线105的长度相同，所述第Ξ传输线106和 第四传输线107的长度相同；
[0013] 进一步，为了消除传输线直角的电容效应，传输线拐角处为切角处理。
[0014] 本实用新型还提供了一种所述双频等分威尔金森功分器的电路参数设计方法;其 包括W下步骤：
[0015] 步骤A:选择和确定PCB板材，确定加载在所述第一端口、第二端口和第Ξ端口的负 载的电阻值W及所述功分器的任意两个工作频率点^2)，并记fl=Mf2，M为所述两 个工作频率点的频率比，第一段传输线网络101中的第一传输线104和第二传输线105的长 度相等记为h,特性阻抗为Zi;第二段传输线网络102中的第Ξ传输线106和第四传输线107 的长度相等记为U特性阻抗为Z2;根据所述频率比Μ计算第一段传输线网络101与第二段传 输线网络102中传输线的最小长度比例因子；
[0016] 步骤Β:根据步骤A中第一端口、第二端口和第Ξ端口所接的负载的电阻值，最小长 度比例因子，W及所述两个工作频率点的相位常数(&，&)，分别计算第一段传输线网络101 和第二段传输线网络102中的传输线的特性阻抗化，Z2)、长度（h，b)，W及RLC并联谐振网 络103中的电容Cx和电感Lx。
[0017] 进一步，所述步骤A中，第一端口、第二端口和第Ξ端口所接负载的电阻值相同，均 为Z〇，W保证功率均等分配。
[0018] 进一步，所述步骤A中，第一段传输线网络101中的传输线与第二段传输线网络102 中传输线的最小长度比例因子为正整数η。
[0019] 进一步，所述步骤Β中，为了使所述功分器的物理尺寸最小，第一和第二传输线的 长度h与第Ξ和第四传输线的长度b相等且为：
[0020]
[0021]第一段传输线网络101和第二段传输线网络102的传输线特性阻抗(Zi，Z2)分别为：
[0024] 其中，化为所述化C并联谐振网络103中的电阻，化=2Zo，α = (ta址山)2，
[0025] RLC并联谐振网络103中的电容值Cx和电感值Lx分别为：
[0026]
[0027]
[002引其中，ωι和C02分别为所述两个工作频率点的角频率，p =化址山，
[0029] A = (Z2-Zip2) / 口2 (Z1+Z2) P ]，q =化址212，B = (Z2-Ziq2) / 口2 (Z1+Z2) q ]。
[0030] 本实用新型的有益效果:该电路结构不仅实现了较大程度减小功分器的体积和实 现精确的双频操作，而且增加了系统的可重复利用率，通过调整化C并联谐振网络的电感和 电容，可W使同一个结构用于多种频率组合的情况。
【附图说明】
[0031] 图1为实施例的电路图；
[0032] 图2为实施例的版图；
[0033] 附图标记说明：101第一段传输线网络、102第二段传输线网络、103 RLC并联谐振 网络、104第一传输线、105第二传输线、106第Ξ传输线、107第四传输线；
[0034] 图中P1、P2、P3分别为第一端口、第二端口和第Ξ端口。
【具体实施方式】
[0035] 本实用新型的一个较佳实施例，如图1和图2所示的一种双频等分威尔金森功分 器，包括分别连接有负载均为Zo = 50 Ω的第一端口 P1、第二端口 P2和第Ξ端口 P3，第一段传 输线网络101，第二段传输线网络102, W及化C并联谐振网络103;所述第一段传输线网络 101由两段特性阻抗相同且长度相同的第一传输线104和第二传输线105组成，且第一端口 P1连接于第一传输线104和第二传输线105的连接处;所述第二段传输线网络102由两段特 性阻抗相同且长度相同的第Ξ传输线106和第四传输线107组成，且第一传输线104的另一 端与第Ξ传输线106相连，第二传输线105的另一端与第四传输线107相连，第四传输线107 的另外一端与第二端口 P2相连，第立传输线106的另外一端与第立端口 P3相连;传输线拐角 处为切角处理，如图2中圈起的局部放大图所示;所述RLC并联谐振网络103由电阻、电容和 电感并联组成二端口网络，所述化C并联谐振网络的其中一端与第二端口P2相连，另外一端 与第Ξ端口 P3相连。选用介电常数为4.6@lGHz，W及损耗角正切为O.OIOIG化的FR4板材，其 中，板材厚度为0.8mm，铜锥厚度为l/loz;工作频率为900MHz和1.8G化的双频，n = l，电长度 巫1 = 60°，巫2 = 120%用本实用新型技术方案的公式计算得Lx=15.7址，Cx=lpF，Zl = 79.3 Ω，Z2 二 63 Ω D
【主权项】
1. 一种双频等分威尔金森功分器，其特征在于:所述功分器包括分别连接有负载的第 一端口、第二端口和第三端口，第一段传输线网络（101)，第二段传输线网络（102)，以及RLC 并联谐振网络(103); 所述第一段传输线网络（101)由两段特性阻抗相同的第一传输线（104)和第二传输线 (105)组成，且第一端口连接于第一传输线（104)和第二传输线（105)的连接处;所述第二段 传输线网络（102)由两段特性阻抗相同的第三传输线（106)和第四传输线（107)组成，且第 一传输线（104)的另一端与第三传输线（106)相连，第二传输线（105)的另一端与第四传输 线（107)相连，第四传输线（107)的另外一端与第二端口相连，第三传输线（106)的另外一端 与第三端口相连； 所述RLC并联谐振网络（103)由电阻、电容和电感并联组成二端口网络，所述RLC并联谐 振网络(103)的其中一端与第二端口相连，另外一端与第三端口相连。2. 根据权利要求1所述的双频等分威尔金森功分器，其特征在于:所述第一端口、第二 端口和第三端口的负载电阻值相同。3. 根据权利要求2所述的双频等分威尔金森功分器，其特征在于：所述第一传输线 (104)和第二传输线（105)的长度相同，所述第三传输线（106)和第四传输线（107)的长度相 同。4. 根据权利要求1、2或3所述的双频等分威尔金森功分器，其特征在于:传输线拐角处 为切角处理。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双频等分威尔金森功分器，一种双频等分威尔金森功分器，包括分别连接有负载的第一端口、第二端口和第三端口，第一段传输线网络，第二段传输线网络，以及RLC并联谐振网络；第一段传输线网络由第一传输线和第二传输线组成，第二段传输线网络由第三传输线和第四传输线组成；该电路结构不仅实现了较大程度减小功分器的体积和实现精确的双频操作，而且增加了系统的可重复利用率，通过调整RLC并联谐振网络的电感和电容，可以使同一个结构用于多种频率组合的情况。
【IPC分类】H01P5/16
【公开号】CN205303641
【申请号】
【发明人】林俊明, 章国豪, 张志浩, 余凯, 唐杰, 朱晓锐, 蔡秋富
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月26日