同轴线输入一分任意路微带功分器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种同轴线输入一分任意路微带功分器，包括微带基板、功分器壳体、同轴电缆和同轴连接器，微带基板为正N边形，每一边的中心为输出端口，正面刻蚀N路微带阻抗变换线和微带线，微带线连通输出端口；微带基板固定在功分器壳体底部，微带基板与功分器壳体顶面之间留有空腔；同轴电缆一端通过功分器壳体的过孔，同轴电缆的内导体穿过微带基板的过孔与微带阻抗变换线连通；同轴电缆另一端接同轴连接器。本发明降低了微带变换段的特性阻抗，使微带线变宽，降低了微带损耗，提升了功分器的性能。
【专利说明】同轴线输入一分任意路微带功分器
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线电范畴中的无源器件领域，涉及一种具有可分任意路的微带功分 器。
【背景技术】
[0002] 在通信、雷达等领域中，微带功分器有着广泛的应用，典型的微带功分器是威尔金 森功分器，实现将一路输入信号分成两路输出的功能，如果要实现多路输出，就需要多个威 尔金森功分器的级联，增加了系统的复杂性。
[0003] 申请号201110435370. 4的专利是一种宽频微带功分器，主要解决传统微带功分 器带宽较窄的问题，采用多级微带线阻抗变换，实现了 800-2500MHZ的宽带匹配，也能够分 成多路输出，实现了一路微带输入、多路输出的功分功能。
[0004] 申请号20121028098. X的专利是一种高功率宽频微带功分器，克服了传统功分器 体积大、结构复杂、频带宽度不理想的缺点。但是，该功分器是一分二输出，不能实现多路输 出。
[0005] 申请号201010000282. 7的专利实现了一种任意功分比输出的功分器，对于不同 的功分比，采用不同形式的功率分配方法，特别是克服了功分比较大时传统功分器微带线 线宽较小，不利于加工的缺点。该功分器主要是一路输入两路输出。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种一分任意路的微带功分器，使得同轴 输入的信号可分成需要的路数输出，且损耗较小，具有较高的相位和幅度一致性，特别是当 输出路数较多时，微带线线宽适中，易于加工。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是；包括微带基板、功分器壳体、同轴电 缆和同轴连接器。
[0008] 所述的微带基板为正N边形，N为所需一分任意路的路数，微带基板每一边的中也 为输出端口，微带基板中也预留过孔；微带基板正面刻蚀N路微带阻抗变换线和微带线，每 一路均由相同的微带阻抗变换线和微带线同轴串接，微带线连通输出端口；所述的功分器 壳体与微带基板形状一致，底部中也预留过孔；微带基板固定在功分器壳体内，微带基板背 面与功分器壳体底面紧密接触，微带基板正面与功分器壳体顶面之间留有空腔；同轴电缆 一端通过功分器壳体的过孔，同轴电缆的内导体穿过微带基板的过孔与微带阻抗变换线连 通；同轴电缆另一端接同轴连接器。
[0009] 所述的同轴连接器使用50欧姆同轴接口，微带线使用50欧姆微带线路。
[0010] 所述同轴电缆的长度是四分之一波长。
[0011] 所述的微带基板厚1mm，介电常数2. 2。
[0012] 所述的同轴电缆采用型号为SFT-50-5. 2的同轴线，外导体内径5. 2mm，用直径 2. 5mm的铜线替换同轴内导体。
[0013] 本发明的有益效果是：实现了同轴线输入的微带多路功分功能，采用一节同轴阻 抗变换段，降低了微带变换段的特性阻抗，使微带线变宽，降低了微带损耗，提升了功分器 的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的功分器微带线示意图；
[0015] 图2是本发明的功分器侧视图，包括同轴阻抗变换段的示意结构。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施 例。
[0017] 本发明的同轴线从微带基板中也底部向微带线馈电，在馈电处，微带线向周围一 分N路。包括微带基板1，功分器外壳6,特性阻抗为Z的同轴线7, 50欧姆同轴接头8和微 带输出端口 5。微带基板1上刻蚀N路微带阻抗变换线3,微带线4。
[0018] 输入端口使用标准50欧姆同轴接口，输出端口使用50欧姆微带线路。
[0019] 同轴线在微带中也向微带线馈电，在同轴馈电点处，微带线向外发散分成N路。该 样，可使多路功分后，各支路之间有较高的相位一致性和幅度一致性，且避免了使用威尔金 森功分器时需要多级级联，降低了系统复杂度。
[0020] 若50欧姆同轴线直接向微带馈电，微带线再一分N路，为使阻抗匹配，采用四分之 一波长阻抗变换，当N较大时，微带阻抗变换段阻抗值会较高，线较细，例如N取7时，在厚 度1臟，介电常数2. 2的介质基板上，变换段阻抗值为5〇n/? = 132.29欧姆，线宽只有0.45mm。 较细的线宽会增加微带线传输损耗，同时也使加工难度增加。
[0021] 本发明采用两节阻抗变换，第一节阻抗变换采用同轴线形式，第二节采用微带形 式。功分器一分N路，则等效的每一路的阻抗是从50N欧姆变换到50欧姆。根据切比雪夫 多节阻抗变换原理，第一节变换段阻抗值为50N/Z欧姆，第二节变换段阻抗值为5化欧姆， 其中Z是归一化的第二节阻抗值，可根据切比雪夫公式或查表得到（《微带电路》，清华大学 出版社），该值比^/V小得多。采用两节阻抗变换，微带阻抗变换段的阻抗值减小，微带线变 宽，降低了导体损耗。
[0022] N路第一节阻抗变换段并联，就得到同轴线的特性阻抗Z = 50/z，据此得到同轴线 的内径和外径。该节同轴线的长度是四分之一波长。将此段同轴线弯曲后接50欧姆的同 轴接头。
[0023] 首先确定功分器分路数N，则等效的每一路的阻抗是从50N欧姆变换到50欧姆； 根据切比雪夫阻抗变换计算出两节变换段阻抗值，第一节变换段阻抗值为50N/Z欧姆，第 二节变换段阻抗值为5化欧姆。对应的同轴线变换段的阻抗值是50/z。
[0024] 根据阻抗值计算出相应的微带线宽度和同轴线内外导体尺寸，利用电磁仿真软件 进行优化计算，得到最终的N路微带阻抗变换线3和同轴线7尺寸。同轴线的外导体尺寸 可W采用一种标准同轴线的尺寸，该样只需优化计算内导体的直径a。
[0025] 根据仿真结果，加工出刻蚀有相应导带的微带基板。微带基板切割成N边形，每一 边都有一个输出端口 5。
[0026] 截取一段长度为四分之一波长的标准50欧姆半刚性同轴电缆，用直径为a的铜线 替换该同轴电缆的内导体，该段同轴电缆特性阻抗即为50/z欧姆。
[0027] 该段同轴电缆弯曲90°，一端接50欧姆同轴接头，另一端向微带基板中也馈电， 同轴电缆固定在功分器壳体背面。
[0028] 完成微带功分器的设计和制作。
[002引 实施例
[0030] 设计一个工作频率在650MHz?900MHz的一分7微带功分器，图1是该功分器基 板部分，微带基板1厚1mm，介电常数2. 2,阻抗变换段3的特性阻抗84欧姆，导带宽度为 1. 3mm，长度68. 5mm，50欧姆微带线4宽度3. 1mm。微带基板裁剪成7边形，每一边的中也是 输出端口 5,微带基板中也预留过孔2,孔直径2. 5mm。半刚同轴电缆7采用型号SFT-50-5. 2 的同轴线，其外导体内径5. 2mm，用直径2. 5mm的铜线替换同轴内导体，得到特性阻抗30欧 姆的同轴电缆。
[0031] 功分器壳体6与微带基板形状一致，其内腔高度10mm，壳体底部中也预留过孔，过 孔直径与同轴电缆7外径一致。
[0032] 微带基板1固定在功分器壳体6内，基板背面与壳体底面紧密接触。同轴电缆7 一端通过壳体过孔，其内导体穿过基板过孔2与微带线焊接在一起。
[0033] 同轴电缆7弯曲90°，另一端接50欧姆同轴连接器8,并固定在支撑体9上。
[0034] 该功分器将同轴输入的射频功率等分为7路，并经微带端口输出，工作频带可达 到30%，且损耗较小，各路输出之间具有较高的相位幅度一致性。
【权利要求】
1. 一种同轴线输入一分任意路微带功分器，包括微带基板、功分器壳体、同轴电缆和同 轴连接器，其特征在于：所述的微带基板为正N边形，N为所需一分任意路的路数，微带基板 每一边的中也为输出端口，微带基板中也预留过孔；微带基板正面刻蚀N路微带阻抗变换 线和微带线，每一路均由相同的微带阻抗变换线和微带线同轴串接，微带线连通输出端口； 所述的功分器壳体与微带基板形状一致，底部中也预留过孔；微带基板固定在功分器壳体 内，微带基板背面与功分器壳体底面紧密接触，微带基板正面与功分器壳体顶面之间留有 空腔；同轴电缆一端通过功分器壳体的过孔，同轴电缆的内导体穿过微带基板的过孔与微 带阻抗变换线连通；同轴电缆另一端接同轴连接器。
2. 根据权利要求1所述的同轴线输入一分任意路微带功分器，其特征在于：所述的同 轴连接器使用50欧姆同轴接口，微带线使用50欧姆微带线路。
3. 根据权利要求1所述的同轴线输入一分任意路微带功分器，其特征在于：所述同轴 电缆的长度是四分之一波长。
4. 根据权利要求1所述的同轴线输入一分任意路微带功分器，其特征在于：所述的微 带基板厚1mm，介电常数2. 2。
5. 根据权利要求1所述的同轴线输入一分任意路微带功分器，其特征在于：所述的同 轴电缆采用型号为SFT-50-5. 2的同轴线，外导体内径5. 2mm，用直径2. 5mm的铜线替换同轴 内导体。
【文档编号】H01P5/12GK104466330SQ201410687930
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】崔卫东, 钟华 申请人:陕西黄河集团有限公司