一种基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器的制作方法

本实用新型涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器。

背景技术：

随着通信技术的迅速发展，人们对信息传输系统的要求越来越高，希望获得更多的频谱资源，来提高数据的传输速率以及降低系统的损耗。由此需求，超宽带UWB技术应运而生，超宽带技术以其系统结构简单，成本低、功耗小、安全性高、不易产生干扰、数据传输速率高等特点成为目前无线通信领域的一个研究热点。功分器是微波接收、发射及频率合成系统中不可缺少的部件，无论是微波通信、雷达、遥控遥感、电子侦察、电子对抗还是微波测量系统中，都有将信号等功率分配的需求，将信号等功率分配为多路，再分别进行处理，是非常普遍的应用。在发射系统中将功分器反转使用就是功率合成器，在中、大功率的发射源中，对整个系统性能有着重要的影响。尤其是在多通道测量系统中，更是决定系统性能的关键部件，对幅度一致性、相位一致性指标有着严格的要求，这样才能保证系统的测量精度。

超宽带UWB技术最早以军事雷达为主要用途，后于2002年2月14日解禁，美国联邦通信委员会FCC规定：“在发送功率低于美国放射噪音规定值－41.3dBm/MHz，即功率则为1mW/MHz的条件下，可将3.1G～10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和无线数据通信”。超宽带通信因其更髙的传输速率，在现代短距离无线通信等领域中得到广泛的应用。超宽带系统通过发射以及接收射频信号，在很宽的频段内进行通信，有着很小的发射功率以及很高的信号传输速率。

2008年8月Sai Wai Wong等人IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS期刊(vol.18,no.8,pp.518-520,2008)上发表了“Ultra-Wideband Power Divider With Good In-Band Splitting and Isolation Performances”，提出一种单层微带结构，它是由一对阶梯阻抗线、开路枝节线和平行耦合线组成的功分器结构，虽然其具有较好的带内分离特性和输出端口的隔离特性，但是其带宽只能达到超宽带定义的范围而不能再拓宽。2013年10月P.O.Afanasiev等人在International Conference on Antenna Theory and Techniques期刊(pp.323-325，2013)上发表了“A Novel Design ofUltra-wideband Strip-line Power Divider for 2-18GHz”，提出一种由三层介质板组成的超宽带状线的功分器结构，虽然其带宽比较宽，但是该结构的尺寸比较大，不利于进行小型化。

技术实现要素：

本申请的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器，可将其带宽延伸到能覆盖多个倍频程，并且能够降低功率分配器的损耗，提高输出端口的隔离度，并且可以保持较小的尺寸。

为实现上述目的，本申请提供了一种基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器。所述基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器，包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、设置在输入端口和一输出端口、第二输出端口之间的多级阻抗功分结构、上微带介质基板和下微带介质基板。

所述上微带介质基板和下微带介质基板相贴合，上微带介质基板的上表面和下微带介质基板的下表面均为金属接地面。

所述多级阻抗功分结构包括两组对称的多节阶梯阻抗传输线，其位于下微带介质基板的上表面，两组多节阶梯阻抗传输线之间设有一组隔离电阻，对称的两多节阶梯阻抗传输线每节的末端通过一隔离电阻相连。

进一步地，所述上微带介质基板和下微带介质基板的接触面、多级阻抗功分结构的两侧均设有金属条带。所述金属条带上开有若干金属化过孔，分别贯穿上微带介质基板和下微带介质基板，将上微带介质基板的上表面和下微带介质基板的下表面相连通。

优选地，所述上微带介质基板上开有容纳隔离电阻的若干通孔，所述通孔为非金属化过孔。

进一步地，所述上微带介质基板和下微带介质基板均为单面覆铜介质基板，覆铜面为金属接地面，非覆铜面相贴合。

优选地，所述上微带介质基板和下微带介质基板均采用介电常数为2.2，板厚均为0.7mm的单面覆铜介质基板。

优选地，所述多节阶梯阻抗传输线为八节阶梯阻抗传输线，对称的两阶梯阻抗传输线每节的末端通过一隔离电阻相连。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本申请提供的基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器，采用多节阶梯阻抗传输线级联和多个隔离电阻相结合，拓宽了功分器的带宽，提高了输出端的隔离度。

本申请提供的基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器，采用双层微带结构、金属条带及两排金属化通孔，形成了一个封闭的腔体，减小了微带结构的能量泄露，降低了功分器的辐射损耗。

附图说明

图1是本申请的结构示意图。

图2是本申请的左视示意图。

图3是本申请中上微带介质基板的仰视示意图。

图4是本申请中下微带介质基板的俯视示意图。

图5是本申请传输特性的仿真图。

图6是本申请反射特性与隔离度特性的仿真图。

图中：1-上微带介质基板，2-下微带介质基板，3-过孔，4-金属条带，5-输入端口，6-第一输出端口，7-第二输出端口，8-多级阻抗功分结构，9-隔离电阻，10-通孔。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1-图4所示，本申请提供了一种基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器，包括输入端口5，第一输出端口6，第二输出端口7，设置在输入端口5和第一输出端口6、第二输出端口7之间的多级阻抗功分结构8、上微带介质基板1和下微带介质基板2。

上微带介质基板1和下微带介质基板2相贴合，上微带介质基板1的上表面和下微带介质基板2的下表面均为金属接地面。上微带介质基板1和下微带介质基板2均为单面覆铜介质基板，覆铜面为金属接地面，非覆铜面相贴合。作为一种实施方式，上微带介质基板1和下微带介质基板2均采用介电常数为2.2(ε_r＝2.2)，板厚均为0.7mm(h₁＝0.7mm)的单面覆铜介质基板。

多级阻抗功分结构8设置在上微带介质基板1和下微带介质基板2的贴合面。上微带介质基板1和下微带介质基板2的接触面、多级阻抗功分结构8的两侧均设有金属条带4。金属条带4上开有若干金属化过孔3，金属化过孔3分别贯穿上微带介质基板1和下微带介质基板2，将上微带介质基板1的上表面和下微带介质基板2的下表面相连通，将两金属接地面相连通，充当电壁，防止能量的泄漏，同时实现平面结构的宽带集成化，而且可以有效减小辐射损耗。

上微带介质基板1上开有容纳隔离电阻9的若干通孔10，通孔10为非金属化过孔，是为隔离电阻9预留的空间，便于焊接。

多级阻抗功分结构8包括两组对称的多节阶梯阻抗传输线，其位于下微带介质基板2的上表面，两组多节阶梯阻抗传输线之间设有一组隔离电阻9，对称的两多节阶梯阻抗传输线每节的末端通过一隔离电阻9。输入端口5通过输入端口传输线与多节阶梯阻抗传输线的相连，第一输出端口6、第二输出端口7分别通过输出端口传输线与两个多节阶梯阻抗传输线的末端相连。

作为一种实施方式，多节阶梯阻抗传输线为八节阶梯阻抗传输线，对称的两阶梯阻抗传输线每节的末端通过一隔离电阻9相连。隔离电阻9为与八节阶梯阻抗传输线相配合的8个。可将功率分配带宽延伸到能覆盖九个倍频程，即实现2GHz到18GHz的频段，并且能够降低功率分配器的损耗，提高输出端口的隔离度，并且可以保持较小的尺寸。

隔离电阻9的大小决定了功分器的隔离特性。作为说明，本实施方式共设有八个阻值不同电阻，即：R₁＝100Ω，R₂＝160Ω，R₃＝430Ω，R₄＝430Ω，R₅＝510Ω，R₆＝560Ω，R₇＝650Ω，R₈＝910Ω。

本申请的效果可通过以下仿真进一步说明：

仿真1，对本申请提供的基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器的传输特性进行仿真，结果如图5所示。其中，S₂₁(dB)曲线代表输入端口5到第一输出端口6之间的传输特性；S₃₁(dB)曲线代表了输入端口5到第二输出端口7之间的传输特性。

仿真2，对本申请提供的基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器的反射特性与隔离度特性进行仿真，结果如图6所示。其中S₁₁(dB)曲线代表输入端口5的反射特性，S₂₃(dB)代表输出端口6和输出端口7之间的隔离度特性曲线。

由图5和图6可知，本申请提供的基于双层微带的超宽带低损耗功率分配器，实现了2-18GHz频段内的响应反射特性曲线S₁₁中最大值小于-15dB，输出端口之间隔离度S₂₃大于20dB，S₂₁插入损耗小于3.9dB。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。