一种小型化高隔离度的微波双频功分器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种小型化高隔离度的微波双频功分器，包括输入端口、耦合线、隔离网络、第一传输线、第二传输线、第一输出端口和第二输出端口，输入端口通过耦合线分别连接第一传输线和第二传输线，第一传输线和第二传输线分别对应连接第一输出端口和第二输出端口，耦合线和第一传输线以及第二传输线之间设置有隔离网络。本发明微波双频功分器的末端无隔离网络，有效地减少了功分器的体积和输出端之间的耦合效应，提高了隔离度，而且具有电路结构紧凑和设计方法可灵活多样等诸多优点，极大地拓宽了传统微波双频功分器的实际应用范围。
【专利说明】
-种小型化高隔离度的微波双频功分器
技术领域
[0001] 本发明设及一种功分器，特别设及一种小型化高隔离度的微波双频功分器。
【背景技术】
[0002] 随着移动通信的飞速发展，微波频段的使用越来越拥挤，同时，射频电路集成化要 求程度越来越高，除了要求优良的性能外，还提出了低成本、低损耗、小体积和轻重量等要 求，因此能够同时在两个频段甚至是多个频段进行信号传送的射频部件是当今移动通信系 统的发展趋势。微波双频功率放大器是射频系统和通信系统的关键部件之一，随着通信技 术的迅猛发展和通信业竞争的加剧，在射频微波系统中，对微波双频功分器性能提出了越 来越高的要求。
[0003] 目前，微波双频功分器的实现方案一般有W下几种：
[0004] 1、采用普通微带线的结构来设计功分器，运种设计方案会造成在焊接隔离元件 后，容易形成的分布电容电感对电路性能造成影响，且占的尺寸较大。
[0005] 2、采用禪合线的结构来设计功分器，此种设计方案则会出现两个输出端口的距离 过短，造成输出信号互相影响的情况。
[0006] 3、禪合线加用W延长输出端口的微带线结构，此种设计有效地克服了焊接隔离元 件形成的寄生效应和输出端口距离过短的问题，但额外接入的用W延长输出端口的微带线 造成设计尺寸过大，不利于小型化的设计。
[0007] 现有技术的功分器均是将隔离元件并联在输出端口的末端，运种结构的功分器造 成输出端口之间具有很大的禪合效应。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小型化高隔离度的微波 双频功分器。该功分器能够应用于两个工作频率且末端无隔离网络，有效地减少了功分器 的体积和输出端之间的禪合效应，具有电路结构紧凑W及增加电路结构设计灵活性的优 点。
[0009] 本发明的目的通过下述技术方案实现:一种小型化高隔离度的微波双频功分器， 包括输入端口、禪合线、隔离网络、第一传输线、第二传输线、第一输出端口和第二输出端 口，禪合线包括处于禪合线一端的第一端口和第二端口W及处于禪合线另一端的第=端口 和第四端口；
[0010] 输入端口连接禪合线的第一端口和第二端口，禪合线的第=端口通过第一传输线 连接第一输出端口，禪合线的第四端口通过第二传输线连接第二输出端口；禪合线第=端 口和第一传输线连接处连接隔离网络的一端，禪合线第四端口和第二传输线连接处连接隔 离网络的另一端。
[0011] 优选的，所述第一传输线和第二传输线均为微带线;所述禪合线中的两条传输线 为微带线。
[0012] 优选的，所述第一传输线和第二传输线为平行关系或两者之间错开一定角度。
[0013] 优选的，所述隔离网络为带有复阻抗的隔离网络。
[0014] 更进一步的，所述隔离网络包括隔离电阻和LC串联谐振电路，LC串联谐振回路中 包括串联的电容和电感，其中LC串联谐振电路和隔离电阻并联;隔离电阻和LC串联谐振电 路并联后其中一端连接在禪合线第=端口和第一传输线的连接处，另一端连接在禪合线第 四端口和第二传输线的连接处。
[0015] 更进一步的，微波双频功分器第一工作频率fi对应电长度01为：
[0016]
[0017] 分器第二工作频率f 2对应电长度目2为：
[001 引
[0019] 其中U为双频功分器频比。
[0020] 更进一步的，所述禪合线的偶模特征阻抗Z6为：
[0021]
[0022] 其中Zo为输入端口与第一输出端口和第二输出端口的端口阻抗；
[0023] 第一传输线和第二传输线的特征阻抗Z为：
[0024]
[0025] 更进一步的，隔离网络中隔离电阻R为：
[0026]
[0027]
[002引
[0029]
[0030]
[00川其中O功微波双频功分器第一工作频率fi下对应的角频率，O 1 = 2灶1，CO劝微波 双频功分器第二工作频率f2下对应的角频率，《 2 = 2灶2，Z°为禪合线的基模阻抗。
[0032] 更进一步的，微波双频功分器第一工作频率fi为1.4GHZ，第二工作频率f2为 2.8GHZ，01和02分别为60度和120度;第一传输线和第二传输线的宽度Wl = 1.29mm，长度为Ll = 20mm;禪合线的宽度w2 = 0.87,长度L2 = 20mm，间隙s = 3mm。
[0033] 更进一步的，隔离网络中隔离电阻R=150 Q ;隔离网络的LC串联谐振电路中电感L = 20nH，电容C = O.化F;禪合线的偶模阻抗Ze为78.84 Q，基模阻抗Z°为73.05 Q，第一传输线 和第二传输线的特征阻抗Z为63 Q。
[0034] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0035] (1)本发明微波双频功分器由输入端和两个输出端之间的禪合线、隔离网络W及 两条传输线组成，能够应用于两个工作频率，本发明微波双频功分器的隔离网络位于禪合 线和两条传输线之间，其末端无隔离网络，有效地减少了功分器的体积和输出端之间的禪 合效应，提高了隔离度，而且具有电路结构紧凑和设计方法可灵活多样等诸多优点，极大地 拓宽了传统微波双频功分器的实际应用范围。另外由于本发明微波双频功分器不需要在输 出端口之间并联隔离元件，因此连接两个输出端口的第一传输线和第二传输线可W任意张 开弯曲W便连接下一级电路模块，使其之间的禪合作业更小;并且输入端的禪合线结构和 输出端无隔离元件的结构使得电路更加的紧凑;解决了现有技术双频功分器将隔离电阻设 置在末端带来输出端口的距离过短或加格外的传输线于输出端口造成尺寸过大的技术问 题。
[0036] (2)本发明微波双频功分器输入端和两个输出端之间的禪合线、第一传输线和第 二传输线均可W为微带线等平面传输线，运种平面传输结构的设计使得本发明双频功分器 具有成本更低、结构紧凑灵活等优点。
[0037] (3)本发明微波双频功分器禪合线、作为第一传输线和第二传输线的微带线具有 相同的电长度和谐振网络，因此具有相同的双频响应，能够实现各个比例双频的响应。
【附图说明】
[0038] 图Ia和化是本发明微波双频功分器电路结构图。
[0039] 图2是本发明微波双频功分器偶模电路结构图。
[0040] 图3是本发明微波双频功分器基模电路结构图。
[0041] 图4是本发明微波双频功分器输入回波损耗Sll参数和输出回波损耗S22参数曲线 图。
[0042] 图5是本发明微波双频功分器隔离度S23参数曲线图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0044] 实施例1
[0045] 本实施例公开了一种小型化高隔离度的微波双频功分器，如图Ia和Ib所示，包括 输入端口 1、禪合线2、隔离网络3、第一传输线4、第二传输线5、第一输出端口 6和第二输出端 口 7，禪合线2包括处于禪合线2-端的第一端口和第二端口 W及处于禪合线2另一端的第= 端口和第四端口。
[0046] 输入端口 1连接禪合线2的第一端口和第二端口，禪合线2的第=端口通过第一传 输线5连接第一输出端口 6，禪合线2的第四端口通过第二传输线5连接第二输出端口 7;禪合 线2第=端口和第一传输线4连接处连接隔离网络3的一端，禪合线2第四端口和第二传输线 6连接处连接隔离网络3的另一端。
[0047] 本实施例中禪合线2、第一传输线4和第二传输线5均为微带线。如图la所示第一传 输线和第二传输线为平行关系，当然也可W如图Ib所示，第一传输线和第二传输线两者之 间错开一定角度〇,具体的根据下一级电路模块进行调整设置，第一传输线和第二传输线能 够任意张开弯曲连接下一级电路模块。
[0048] 上述隔离网络可为带有复阻抗的隔离网络，在本实施例中隔离网络3包括隔离电 阻R和LC串联谐振电路8，LC串联谐振回路中包括串联的电容和电感，其中LC串联谐振电路8 和隔离电阻R并联;隔离电阻和LC串联谐振电路8并联后其中一端连接在禪合线2第S端口 和第一传输线5的连接处，另一端连接在禪合线2第四端口和第二传输线6的连接处。
[0049] 本实施例中第一传输线4和第二传输线5为上下对称结构，即第一传输线4和第二 传输线5的各参数相同。
[0050] 本实施例中微波双频功分器第一工作频率fi对应电长度01为：
[0化1 ]
[0化2] 分器第二工作频率f2对应电长度目2为：
[0化3]
[0054] 其中U为双频功分器频比，本实施例中双频功分器频比U为已知的，根据需要的第 一工作频率和第二工作频率之间的比值获取到。本实施例中双频功分器频比U为1/2。上述 求取的电长度0lW及电长度02均为禪合线W及作为第一传输线和第二传输线的微带线的电 长度，本实施例中禪合线和作为第一传输线和第二传输线的两条微带线的电长度相同。
[0055] 通过偶模分析，本实施例微波双频功分器的电路结构可W简化为如图2中所示，得 出禪合线的储標据佈阳杭Ze为：
[0化6]
[0057] 其中Zo为输入端口与第一输出端口和第二输出端口的端口阻抗；
[0058] 得出第一传输线和第二传输线的特征阻抗Z:
[0化9]
[0060] 通过基模分析，本实施例微波双频功分器的电路结构可W简化为如图3中所示，获 取到隔离网络中隔离由阳R为：
[0061]
[0062] 隔离网络LC串联谐振电路中电容C为：
[0063]
[0064]隔离网络LC串联谐振电路中电容L为：
[00 化]
[0066] 其中…为微波双频功分器第一工作频率fi下对应的角频率，《1 = 2灶1，CO劝微波 双频功分器第二工作频率f 2下对应的角频率，《 2 = 2灶2，Z°为禪合线的基模阻抗。
[0067] 本实施例中禪合线的基模阻抗r可W通过具体设计所要求的禪合线间隙sW及上 述所求出禪合线的偶模特征阻抗Z6得出。
[0068] 将本实施例微波双频功分器设置在FR4板材上，当第一工作频率fi = 1.4GHZ，第二 工作频率f 2 = 2.8GHZ时，将本实施例，获取到目1、目2分别为60度和120度;第一传输线和第二 传输线的宽度Wl = 1.29mm，长度为Ll = 20mm;禪合线的宽度w2 = 0.87，长度L2 = 20mm，间隙S = 3mm。隔离网络中隔离电阻R= 150 Q ;隔离网络的LC串联谐振电路中电感L = 20nH，电容C =0.化F;通过仿真软件ADS计算出禪合线的偶模阻抗Ze为78.84 Q、基模阻抗Z°为73.05 Q， 第一传输线和第二传输线的特征阻抗Z为63 Q。
[0069] 本实施例微波双频功分器在各工作频率下，输入回波损耗Sll和输出回波损耗S22 分别如图4中，第一输出端口和第二输出端口之间的隔离度S23如图5所示。本实施例中，通 过禪合线、第一传输线和第二传输线的电长度设定，获取到第一工作频率fi为1.4GHZW及 第二工作频率f 2为2.8GHZ的微波双频功分器。从图4中可W看出，当本实施例微波双频功分 器的第一工作频率f 1为1.4G监，第二工作频率f 2为2.8GHZ，即为两倍的频比下工作时，输入 回波损耗Sll和输出回波损耗S22都小于-40地，即是各个端口的回波损耗有大于40地，说明 在运两个工作频率下各个端口都具有良好的匹配。另外从图5中可W看出，本实施例工作在 第一工作频率fi为1.4G监W及第二工作频率f2为2.8G监的微波双频功分器的输出端口之间 隔离度S23都小于-48地，即输出端口之间的隔离度大于48地，说明本实施例上述两个工作 频率下的微波双频功分器输出端口之间具有良好的隔离。
[0070] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，包括输入端口、禪合线、隔离 网络、第一传输线、第二传输线、第一输出端口和第二输出端口，禪合线包括处于禪合线一 端的第一端口和第二端口W及处于禪合线另一端的第Ξ端口和第四端口； 输入端口连接禪合线的第一端口和第二端口，禪合线的第Ξ端口通过第一传输线连接 第一输出端口，禪合线的第四端口通过第二传输线连接第二输出端口；禪合线第Ξ端口和 第一传输线连接处连接隔离网络的一端，禪合线第四端口和第二传输线连接处连接隔离网 络的另一端。2. 根据权利要求1所述的小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，所述第一传 输线和第二传输线均为微带线;所述禪合线中的两条传输线为微带线。3. 根据权利要求1所述的小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，所述第一传 输线和第二传输线为平行关系或两者之间错开一定角度。4. 根据权利要求1所述的小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，所述隔离网 络为带有复阻抗的隔离网络。5. 根据权利要求3所述的小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，所述隔离网 络包括隔离电阻和LC串联谐振电路，LC串联谐振回路中包括串联的电容和电感，其中LC串 联谐振电路和隔离电阻并联;隔离电阻和LC串联谐振电路并联后其中一端连接在禪合线第 Ξ端口和第一传输线的连接处，另一端连接在禪合线第四端口和第二传输线的连接处。6. 根据权利要求5所述的小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，微波双频功 分器第一工作频率fi对应电长度01为：所述微波双频功分器第二工作频率f2对应电长度02为：其中U为双频功分器频比。7. 根据权利要求6所述的小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，所述禪合线 的偶模特征阻抗Ze为：其中Zo为输入端口与第一输出端口和第二输出端口的端口阻抗； 第一传输线和第二传输线的特征阻抗Z为：8. 根据权利要求7所述的小型化高隔离度的微波双频功分器，其特征在于，隔离网络中 隔离电阻R为：其中ωι为微波双频功分器第一工作频率fi下对应的角频率，ω 1 = 2时1，ω 2为微波双频 功分器第二工作频率f 2下对应的角频率，ω 2 = 2灶2，Ζ°为禪合线的基模阻抗。
【文档编号】H01P5/16GK106099299SQ201610630916
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月3日 公开号201610630916.4, CN 106099299 A, CN 106099299A, CN 201610630916, CN-A-106099299, CN106099299 A, CN106099299A, CN201610630916, CN201610630916.4
【发明人】林福民, 张逸松
【申请人】广东工业大学