一种具有选频特性的功分器的制作方法

本发明涉及通信及天线技术领域，尤其是涉及一种具有选频特性的功分器。

背景技术：

在当前的mimo(multiple-inputmultiple-output)技术得到广泛应用的通信大环境下，800mhz和900mhz双低频基站天线已经成为市场的主流型号。为了降低风荷载，基站天线的宽度要求越窄越好。由于基站天线宽度过窄，目前超宽带双低频基站天线普遍存在着水平面半功率角整体偏宽而导致信号越区覆盖的现象。通常，天线工程师采用功分器连接多频多端口基站天线两列振子的方式，来改善基站天线低频段水平面波束偏宽的问题。

然而，发明人在研究中发现，普通功分器在整个工作频带内的功分比基本为一个定值，不会随着频率变化，虽然改善了基站天线低频段水平面波束偏宽的问题，但是同时也会产生基站天线高频段水平面波束过窄的现象，导致基站天线发射信号覆盖范围不足，影响基站外围用户的正常使用。因此，设计一种超宽带且具有选频特性的功分器已成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种具有选频特性的功分器，相对于现有基站天线中应用的功分器，不仅能够改善基站天线低频段水平面波束偏宽的问题，还能抑制基站天线高频段波束过窄现象。

一种具有选频特性的功分器，包括：地层和电路层；

所述电路层包括输入端口、第一输出端口以及第二输出端口；所述电路层还包括设在所述输入端口与所述第一输出端口之间、所述输入端口与所述第二输出端口之间，用于功率分配的第一分路线和第二分路线；所述电路层还包括连接第一分路线且用于引入非线性阻抗的第一短路线，以及连接第二分路线且用于引入非线性阻抗的第二短路线；所述第一短路线和所述第二短路线连接至地层。

所述具有选频特性的功分器采用微带线的结构形式；所述功分器还包括介质层；所述地层和电路层分布在介质层的两相对应的面上；所述第一短路线即为第一短路微带线；所述第二短路线即为第二短路微带线。

所述第一短路微带线与所述第二短路微带线的长度不等。

所述第一短路微带线的长度大于所述功分器工作频段对应的1/4中心波长，所述第二短路微带线的长度小于所述功分器工作频段对应的1/4中心波长。

所述第一短路微带线、第一输出端口、第二输出端口和所述第二短路微带线均弯曲，且均至少具有一个拐角。所述拐角处为切角式形状。

所述第一短路微带线和所述第二短路微带线在末端通过过孔连接所述介质层另一面的地层。

所述第一输出端口的功分比少于第二输出端口的功分比；第一分路线的宽度比第二分路线的宽度窄；

所述第一分路线和所述第二分路线的长度均为所述功分器工作频段对应的1/4中心波长。

所述电路层还包括连接在所述第一输出端口与所述第二输出端口之间的隔离电阻；

所述隔离电阻的阻值为150欧姆。

所述介质层的厚度在0.2-3mm之间。

所述介质层的介电常数在2.2-9.8之间。

本发明实施例提供的具有选频特性的功分器，在工作频带内具有选频特性，同时能保证各输出端等相位，将这种功分器应用在超宽带多频基站天线中，可以有效改善低频水平面半功率角的大小，可以有效改善天线水平面半功率角的收敛度，修正方向图，抑制信号的越区覆盖、及覆盖范围不足的问题。

附图说明

图1为本发明一个实施例中具有选频特性的功分器的结构示意图；

图2为本发明实施例中具有选频特性的功分器的传输幅度图；

图3为本发明实施例中具有选频特性的功分器的传输相位图；

图4为本发明实施例中具有选频特性的功分器的输入端回波图；

图5为本发明实施例中应用具有选频特性的功分器的基站天线的拓扑结构示意图；

图6为本发明的一种具有选频特性的功分器与现有功分器应用于基站天线的水平面3db波宽对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了一种具有选频特性的功分器的结构示意图，该功分器采用印刷电路板制成，包括介质层1，以及位于所述介质层1上的电路层。该电路层包括输入端口11、第一输出端口12、第二输出端口13，设置在输入端口11和第一输出端口12之间具有功率分配的第一分路线14，设置在输入端口11和第二输出端口13之间具有功率分配的第二分路线15，设置在第一输出端口12和第二输出端口13之间的隔离电阻16，以及分别设置在第一分路线14上的用于引入非线性阻抗的第一短路微带线17和设置在第二分路线15上的用于引入非线性阻抗的第二短路微带线18。

在一个实施例中，隔离电阻16的阻值为150欧姆。隔离电阻16用于平衡第一输出端口12和第二输出端口13，第一输出端口12、第二输出端口13输出的射频信号进行隔离。同时，当其中一个输出端口出现开路或短路时，反射回的功率给隔离电阻16吸收。

在本发明中，第一分路线与第二分路线的宽度比，是与第一输出端与第二输出端的功分比相关的。在一个实施例中，如图1，由于设计第一输出端口12的功分比少于第二输出端口13的功分比，故第一分路线14的宽度比第二分路线15的宽度窄，但两分路线的长度相等为功分器的工作频段的四分之一中心波长。第一短路微带线17和第二短路微带线18的长度不相等，第一短路微带线17的长度大于功分器的工作频段的四分之一中心波长，第二短路微带线18的长度小于功分器的工作频段的四分之一中心波长。

为了使第一输出端口12、第二输出端口13、第一短路微带线17以及第二短路微带线18上具有更好的信号传输特性，第一短路微带线17和第二短路微带线18均为弯曲，且均至少具有一个拐角，且在拐角处为切角式形状。

第一短路微带线17和第二短路微带线18的末端各采用六个过孔与底层的地层相连以实现短路。

介质基板的厚度在0.2mm-3mm之间，介质基板的介电常数在2.2-9.8之间。

对上述实施例中的具有选频特性的功分器进行仿真模拟，结果可参见图2-图4，从仿真结果可以看出，功分比随着工作频率的增大而变大，由1:2变到1:6.4，实现选频特性，两输出口相位等相，输入端口回波达到22db以下，能够与外部的器件有较好的匹配连接。

如图5，为应用了本发明实施例中的功分器的基站阵列天线的拓扑结构，天线的主列振子为1-11号，副列振子为为1’-11’号。根据基站天线主列振子合成方向图水平面波束的发散情况，同时考虑移相器各输出端口的的功分比，合理选择振子(振子的位置和数量)与功分器连接，这里选择的是主列振子和副列振子的九号振子错位，主列的9号振子位于副列振子所在的直线上，其与具有选频特性的功分器的能量低的输出端相连接，随着工作频率的增大，在-5db～-10db范围内递减，实现改善基站天线主列水平面半功率角的收敛度，使基站天线发射信号覆盖区域更加理想，反之副列天线可以得到相同效果。图6给出了用具有选频特性的功分器和用普通功分器的实测基站天线水平面3db波瓣宽度对比，可以看出加上具有选频特性的功分器后水平面3db波瓣宽度收敛度变好。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

本发明实施例提供的具有选频特性的功分器，能实现在690mhz～960mhz工作频带内，功分比随着工作频率的增大，从1:2变到1:6.4，形成选频特性，同时还能保证各输出端等相位；这种具有选频特性的功分器运用在超宽带多频多端口基站天线中，有效改善了低频水平面半功率角的大小，可以有效的改善基站阵列天线水平面半功率角的收敛度，修正方向图，避免产生信号的越区覆盖和覆盖范围不足的现象。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，除了用本例中的微带线可实现外，还可以用带状线或同轴线实现；对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。