一种超宽带微带功分器的制作方法

本发明涉及一种功分器，尤其涉及一种超宽带微带功分器。

背景技术：

功分器是一种将一路输入信号分成两路或多路相等或不相等能量输出的器件，也可以反过来将多路信号能量合成一路输出，此时称为合路器。其中比较常用的为等分的功分器/合路器，即各个支路端口分配到的信号相同（包括幅度、相位等）。目前常见的功分器可分为波导功分器和微带功分器（wilkinson功分器）。

传统的微带功分器由于各种因素比如工艺和体积的限制，工作频带较窄，各支路之间的隔离度较差。实际应用中，为了拓宽微带功分器的工作带宽，通常需要增加功分器的阶数，随之而来的问题是功分器的体积增大，插入损耗变大，隔离电阻增多等，进而导致成本增加，应用范围受限。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种超宽带微带功分器，可在保证电气性能的同时，有效降低生产成本。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种超宽带微带功分器，包括公共输入端、n个输出端以及第一~第n+1微带阻抗变换器，第一~第n微带阻抗变换器均由m节四分之一波长微带阻抗线首尾顺次连接构成，第n+1微带阻抗变换器由p节四分之一波长微带阻抗线首尾顺次连接构成，第n+1微带阻抗变换器的一端连接公共输入端，第n+1微带阻抗变换器的另一端同时连接第一~第n微带阻抗变换器的一端，第一~第n微带阻抗变换器的另一端与n个输出端一一对应连接，第一~第n微带阻抗变换器中任意两个相邻微带阻抗变换器的第i节四分之一波长微带阻抗线之间均跨接有隔离电阻，n、m为大于等于2的整数，p为大于等于1的整数，i=1，2，…，m。

优选地，第一~第n+1微带阻抗变换器中的每一节四分之一波长微带阻抗线均为弯折的四分之一波长微带阻抗线。

进一步优选地，所述弯折的四分之一波长微带阻抗线的拐角处为45度切角结构。

优选地，n的值为2。

进一步优选地，该功分器的工作频率为500~3000mhz，m和p的值均为3。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明通过在功分器前级使用单路的四分之一波长阻抗变换线代替传统的两路或多路分支结构，在满足隔离度要求的情况下可有效减少隔离电阻的应用，从而有效的降低功分器的插入损耗，减小体积，降低成本。此外，由于减少了功分器中分支结构的阶数，可以大大提高功分器支路之间的幅度和相位一致性。

附图说明

图1为传统微带功分器的结构示意图；

图2为本发明微带功分器的结构示意图；

图3a~图3d为图1所示传统微带功分器在四个不同频率下的测试结果；

图4a~图3d为图2所示本发明微带功分器在四个不同频率下的测试结果。

具体实施方式

针对现有超宽带微带功分器采用多阶分支结构所带来的体积增大，插入损耗变大，隔离电阻增多等问题，本发明的思路是通过在功分器前级使用单路的四分之一波长阻抗变换线代替传统的两路或多路分支结构，以在满足隔离度要求的情况下减少隔离电阻的应用，从而降低功分器的插入损耗，减小体积，降低成本。

具体而言，本发明采用以下技术方案：

一种超宽带微带功分器，包括公共输入端、n个输出端以及第一~第n+1微带阻抗变换器，第一~第n微带阻抗变换器均由m节四分之一波长微带阻抗线首尾顺次连接构成，第n+1微带阻抗变换器由p节四分之一波长微带阻抗线首尾顺次连接构成，第n+1微带阻抗变换器的一端连接公共输入端，第n+1微带阻抗变换器的另一端同时连接第一~第n微带阻抗变换器的一端，第一~第n微带阻抗变换器的另一端与n个输出端一一对应连接，第一~第n微带阻抗变换器中任意两个相邻微带阻抗变换器的第i节四分之一波长微带阻抗线之间均跨接有隔离电阻，n、m为大于等于2的整数，p为大于等于1的整数，i=1，2，…，m。

上述技术方案中的微带阻抗变换器可采用直线结构的四分之一波长微带阻抗线，也可采用弯折的四分之一波长微带阻抗线。从减小占用空间的角度考虑，优选地，第一~第n+1微带阻抗变换器中的每一节四分之一波长微带阻抗线均为弯折的四分之一波长微带阻抗线。为了减小微波信号传输的不连续性，可对弯折的四分之一波长微带阻抗线的拐角处进行切角处理，切角的角度最好为45度，切角的大小可通过仿真优化确定，因此，优选地，所述弯折的四分之一波长微带阻抗线的拐角处为45度切角结构。

上述技术方案中，m和p的值可以相等，也可以不等；n的值可以为2（此时该功分器即为一分二功分器），也可以为3、4。。。；每个微带阻抗变换器中四分之一波长微带阻抗线的节数以及每条四分之一波长微带阻抗线的长度、宽度等参数可根据所设计功分器的电气参数计算得到，或直接通过ads等射频仿真软件进行仿真得到。

为便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图来对本发明的技术方案进行进一步详细说明：

本实施例的功分器为一分二等分功分器，其工作频率为500~3000mhz。图1显示了采用传统方法设计的功分器结构，如图1所示，从左侧的公共输入端开始形成两条对称的支路，分别连接最右侧的两个输出端；每条支路都是由六节弯折的四分之一波长微带阻抗线首尾顺次连接构成的微带阻抗变换器，两条支路对应的各节四分之一波长微带阻抗线之间分别跨接有隔离电阻r1~r6，并且每节四分之一波长微带阻抗线的拐角处均采用45度切角结构。公共输入端和输出端通常同样采用微带线结构，一般为50欧姆微带。如图1所示，最终优化后设计出的功分器的尺寸为68mm×34mm。

图2显示了本发明的功分器结构。如图2所示，该功分器并未从左侧的公共输入端开始进行分支，而是连接一个微带阻抗变换器的一端，该微带阻抗变换器由三节弯折的四分之一波长微带阻抗线首尾顺次连接构成，该微带阻抗变换器的另一端同时与另外两个微带阻抗变换器的一端连接，另外这两个微带阻抗变换器都是由三节弯折的四分之一波长微带阻抗线首尾顺次连接所构成的三阶阻抗变换器，这两个三阶阻抗变换器对应的各节四分之一波长微带阻抗线之间分别跨接有隔离电阻r1~r6，并且每节四分之一波长微带阻抗线的拐角处均采用45度切角结构；这两个三阶阻抗变换器的另一端分别与功分器的两个输出端连接。公共输入端和输出端通常同样采用微带线结构，一般为50欧姆微带。如图2所示，最终优化后设计出的功分器的尺寸为59.5mm×34mm。

从图1、图2的方案对比可以看出，本发明功分器只需要3个隔离电阻即可实现传统功分器用6个隔离电阻才能实现的工作频率和隔离度要求，并且成品体积和所需物料均大幅减小，生产工艺难度也降低了，从而可有效降低生产成本；反之，在同样的空间限制条件下，采用本发明方案可实现更宽的工作频带，并且由于两个支路由传统的6阶降为3阶，可以大大提高功分器两支路之间的幅度和相位一致性。

图2的功分器实际上也可将左侧的微带阻抗变换器的节数增大或减小，两个支路上微带阻抗变换器的节数相应减小或增大，本领域技术人员可根据实际需要对具体方案进行灵活调整。

图3a~图3d为图1所示传统微带功分器在四个不同频率下的测试结果；图4a~图3d为图2所示本发明微带功分器在四个不同频率下的测试结果。从图3a~图4d可以看出，本发明微带功分器具有更优异的电气性能。

以上仅以一分二等分功分器为例来进行说明，对于一分二不等分功分器以及一分更多路等分或不等分功分器而言，本领域技术人员同样可采用本发明方案以实现降低功分器的插入损耗，减小体积，降低成本，以及提高功分器支路之间的幅度和相位一致性的目的。为节省篇幅起见，此处不再赘述。