一种小型化不等分威尔金森功率分配器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及功率分配器，具体设及一种小型化不等分威尔金森功率分配器。
【背景技术】
[0002] 功率分配器在现代无线系统中，特别是天线阵列和功率组合网络中承担着重要的 组成部分。如今，在无线系统中，紧凑的尺寸有着更多的需求。因此，它的组成部分之一，功 率分配器也相应需要小型化。目前，海内外很多学者基于运方面展开了许多研究。
[0003] 传统的威尔金森功率分配器由多个不同特征阻抗的四分之一波长线(基于设计频 率)组成。但是，运个面积在许多应用上需要减小。通常，利用W下两种方式来减小面积:一、 基于新的制造技术和新型材料，例如低溫共烧陶瓷和多层液晶聚合物基板;二使用新型的 设计技术，例如慢波结构，折叠或禪合结构，高低阻抗谐振单元，非均匀传输线，电磁隙单 元，不对称缺陷接地结构，合成左右手传输线修饰的恒定电导型传输线的阻抗变压器等。此 夕h通过向传输线嵌入电感或使用容性负载，也能够减小威尔金森功率分配器的尺寸。在文 南犬('Compact and harmonic suppression Wilkinson power divider with short circuit anti-coupled line"中，使用短路抗禪合线来减小面积。在文献乂ompact and broadband rectangular waveguide power divider/combiner using microstrip-fed antisymmetric tapered probe"，使用微带反馈反对称锥形探头来减小面积。在文献 ('Wilkinson power divider with complex isolation component and its miniaturization"中使用补偿电容及禪合线来减少电路尺寸。在文献"New Wilkinson power dividers and their integration applications to four-way and filtering dividers"中，两种类型的双向等分功率分配器被组合形成了小型化四路功率分配器。然而 在大多数的研究里面，更注重于等分功分器的小型化，极少研究不等分功分器的小型化。因 为四个臂要求在不平等的条件下，尺寸会更加得大，所W小型化是极度需求的。在文献"A novel power-divider design with unequal power-dividing ratio and simple layout"中，提出了具有简单结构的不等分威尔金森功率分配器，但是尺寸偏大。 【实用新型内容】
[0004] 为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种小型化不等分威尔金 森功率分配器。
[0005] 本实用新型与传统的威尔金森功率分配器相比，本实用新型中输入端和隔离电阻 间的两条臂可W按照需要减小长度，实现体积可控的小型化不等分功分器。使用补偿电容 是为了实现阻抗匹配和相位补偿，而不是作为电容性负载。
[0006] 本实用新型采用如下技术方案：
[0007] -种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、补偿电 容、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述 底层金属地板位于中间介质基板的下表面，所述上层微带结构具体包括第一路径及第二路 径，所述第一路径及第二路径共用输入端口 I，所述第一路径由依次连接的第一微带线2、第 二微带线4、第=微带线6及第一输出端口 8构成，所述第二路径由依次连接的第四微带线3、 第五微带线5、第六微带线7及第二输出端口 9构成，所述补偿电容10及隔离电阻11分别跨接 在第一微带线2及第四微带线3之间。
[0008] 在保证功分比和低损耗的同时，通过减少第一微带线2及第四微带线3的电长度实 现不等分威尔金森分配器体积的可控性和小型化。
[0009] 第一微带线2与第四微带线3电长度相等。
[0010] 本实用新型的有益效果：
[0011] (1)本实用新型可W任意减小输入端与隔离电阻之间臂的长度，实现使整个不等 分威尔金森功率分配器尺寸的可控性和小型化。
[0012] (2)在保证尺寸减小的同时，该不等分功率分配器具有较小的电路损耗。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型一种小型化不等分威尔金森功率分配器的结构图；
[0014] 图2是图1的拓扑结构图；
[0015] 图3是本实施例的尺寸标注示意图；
[0016] 图4是本实施例的S2i、S3i及Sii的仿真测试图；
[0017]图5是本实施例S22和S33的仿蔚则试图；
[0018] 图6是本实施例S32的仿真测试图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实 施方式不限于此。
[0020] 实施例
[0021] 如图1所示，一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电 阻、补偿电容、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上 表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，通过对输入端与隔离电阻之间两条 不同的臂的重新设计，大幅度减小它们的电长度，同时利用补偿电容保证电路性能;所述上 层微带结构为一个小型化不等分威尔金森功率分配器，包括第一路径及第二路径，所述第 一路径及第二路径共用输入端口 1，所述第一路径由依次连接的第一微带线2、第二微带线 4、第=微带线6及第一输出端口 8构成，所述第二路径由依次连接的第四微带线3、第五微带 线5、第六微带线7及第二输出端口 9构成，所述补偿电容10及隔离电阻11并联连接，且分别 跨接在第一微带线2及第四微带线3之间。第一微带线2跟第四微带线3电长度相等。
[0022] 第一路径的第一微带线2及第二路径的第四微带线3不同于传统不等分威尔金森 功率分配器的电长度的四分之一波长微带线，在保证功分比和低损耗的同时，可W通过减 小第一微带线2及第四微带线3的电长度实现该该不等分威尔金森功率分配器体积的可控 性和小型化。
[0023] 通过在第一微带线2和第四微带线3上面跨接了补偿电容10及隔离电阻11增加了 对特性阻抗的匹配和对电路的相位补偿，在保证该不等分威尔金森功率分配器体积的可控 性和小型化的同时，同时实现了该电路的一定功分比的作用和低损耗的优异性能。
[0024] 本实用新型的补偿电容实现阻抗匹配和相位补偿，不作为电容性负载。
[0025] 如图2所示，本实用新型一种小型化不等分威尔金森功率分配器的拓扑电路中得 知，本实用新型共有四个臂，第一微带线2为一个臂，第二微带线4及第=微带线6相当于一 个臂，第四微带线3为一个臂，第五微带线5及第六微带线7相当于一个臂，由各参数可通过 W下公式计算得出：
[00创其中k为公分比，Zoi为端口特性阻抗(50 Q )，Z02、Z03、Zt2、Zt3分别为对应微带线的 特性阻抗，Ri和Cl分别为隔离电阻和电容，W为角频率，0为对应微带线的电长度。从公式(1) 至lj(6)可W看出，确定了要设计的不等分威尔金森功分器的功分比和工作频率后，可自由设 计电长度0来得到不同体积的不等分威尔金森功分器的结构参数。
[0033] 如图3所示，本实施例中实现本实用新型小型化不等分威尔金蠢森功率分配器的 设计，具体电路尺寸选择如下:输入端口 1线宽Wi = 4.15mm，第一微带线2线宽W2 = 0.38mm，第 四微带线3线宽化=2.01mm，第五微带线5线宽W4 = 2.95mm，第二微带线4线宽W日=1.61mm，第 S微带线6线宽Ws=I.61mm，第一输出端口 8线宽W7 = 4.15mm，第六微带线7线宽Ws = 2.95mm， 第二输出端口9线宽W9 = 4.15mm。输入端口 I线长b = 4.15mm，第一微带线2及第四微带线3线 长L2 = 3.99mm，第二微带线4线长L3 = 4.45mm，第五微带线5线长L4=4.05mm，第S微带线6线 长L日= 31mm，第六微带线7线长L6 = 29.77mm，第一输出端口 8及第二输出端口 9线长b = L8 = 4.15mm。补偿电容10大小1.5pF，隔离电阻11大小180 Q。所用介质基板为F4B。电路整体大小 为44.87mm*17.085mm。
[0034] 由图3可知，本实施例的微带线结构为矩形，相邻微带线的连接角度通过相邻微带 线的宽度可W确定。
[0035] 如图4，图5，图6所示是本实施例的仿真测试图，由测试图中S21，S31，Sll，S22，S33，S32 均显示出该功率分配器工作在良好的性能上，并且综合考虑本实用新型的尺寸大小：比同 等性能的不等分威尔金森功率分配器面积减小大约百分之五十，证明了本实用新型的准确 性及性能的优异性。
[0036] 综上，本实用新型提供了一种减小臂长小型化不等分威尔金森功率分配器，具有 尺寸小，性能优异的优点，适合应用于天线阵列和功率分配组成部分。
[0037]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型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，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、补偿电容、 中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底 层金属地板位于中间介质基板的下表面，其特征在于，所述上层微带结构包括第一路径及 第二路径，所述第一路径及第二路径共用输入端口（ 1 )，所述第一路径由依次连接的第一微 带线(2)、第二微带线(4)、第三微带线(6)及第一输出端口（8)构成，所述第二路径由依次连 接的第四微带线(3)、第五微带线(5)、第六微带线(7)及第二输出端口（9)构成，所述补偿电 容(10)及隔离电阻（11)分别跨接在第一微带线(2)及第四微带线(3)之间。2. 根据权利要求1所述的一种小型化不等分威尔金森功率分配器，其特征在于，第一微 带线(2)与第四微带线(3)电长度相等。
【专利摘要】本实用新型公开一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、补偿电容、隔离电阻、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，所述上层微带结构具体包括第一路径及第二路径，所述第一路径及第二路径共用输入端口，第一路径由依次连接的第一微带线、第二微带线、第三微带线及第一输出端口构成，第二路径由依次连接的第四微带线、第五微带线、第六微带线及第二输出端口构成，所述补偿电容及隔离电阻分别跨接在第一微带线及第四微带线之间。所述输入端和隔离电阻之间臂的电长度可以大幅度减短以达到缩减电路尺寸的作用。
【IPC分类】H01P5/16
【公开号】CN205211911
【申请号】CN201520965724
【发明人】章秀银, 杜志侠, 林跃龙, 赵小兰
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年11月26日