一种超小型化威尔金森功分器的制作方法

本实用新型涉及功分器领域，尤其涉及一种超小型化威尔金森功分器。

背景技术：

威尔金森功分器是微波接收、发射系统中不可缺少的无源器件，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，都有对信号等功率分配的需求。威尔金森功分器因其结构简单且易于加工制作，被广泛应用于微波功率放大器、混频器、天线阵的馈电网络、Doherty放大器和其他的微波系统中。然而传统的威尔金森功分器是由两路电长度为90°的传输线构成，这导致传统的威尔金森功分器占据了很大的电路面积，尤其是在频率较低的频段。因此在对电路尺寸要求比较严苛的应用场合中，例如手持设备、机载设备等，威尔金森功分器的应用大大受限。这使得寻找小型化功分器的设计方法变得十分必要。

目前已经有很多种方法来实现功分器的小型化，具体可以分为几大类：四分之一波长传输线的容性加载，该方法将功分器的尺寸相对于传统的威尔金森功分器缩减了26％；π型耦合微带线结构，该方法将功分器的尺寸相对于传统的威尔金森功分器缩减了37％；复合左右手传输线结构，该方法将功分器的尺寸相对于传统的威尔金森功分器缩减了26％；高低阻抗谐振结构，该方法将功分器的尺寸相对于传统的威尔金森功分器缩减了36.5％。

以上几种方法虽然在一定程度上对威尔金森功分器的尺寸进行了缩减，但是对于频率较低的VHF频段来说，尺寸缩减的比例还不够。所以还需要找到一种更有效的方法以实现威尔金森功分器的小型化。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术缺陷，提供了一种超小型化威尔金森功分器，采用了一种新型混合传输线代替传统的传输线，大大缩减了功分器的尺寸。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种超小型化威尔金森功分器，包括：介质板、微带线、混合传输线、隔离电阻和隔离电容；所述微带线包括输入微带线、第一输出微带线、第二输出微带线；所述混合传输线包括第一混合传输线、第二混合传输线；所述第一混合传输线的一端与输入微带线相连，所述第一混合传输线的另一端与第一输出微带线相连；所述第二混合传输线的一端与输入微带线相连，所述第二混合传输线的另一端与第二输出微带线相连；所述隔离电阻的一端与第二输出微带线相连，所述隔离电阻的另一端与隔离电容的一端相连，所述隔离电容的另一端与第一输出微带线相连。

所述第一混合传输线包括第一串联微带线、第一并联微带线、第二串联微带线、第二并联微带线、第三串联微带线、第四串联微带线，第一电容、第二电容、第一电感构成；

第一串联微带线、第二串联微带线、第一电感、第三串联微带线、第四串联微带线依次串联相接；第一并联微带线并联于第一串联微带线和第二串联微带线的相接处，第一电容连接在第一并联微带线的末端；第二并联微带线并联于第二串联微带线和第一电感的相接处，第二电容连接在第二并联微带线的末端。

所述第二混合传输线包括第五串联微带线、第三并联微带线、第六串联微带线、第四并联微带线、第七串联微带线、第八串联微带线、第三电容、第四电容、第二电感构成；

第五串联微带线、第六串联微带线、第二电感、第七串联微带线、第八串联微带线依次串联相接；第三并联微带线并联于第五串联微带线和第六串联微带线的相接处，第三电容连接在第三并联微带线的末端；第四并联微带线并联于第六串联微带线和第二电感的相接处，第四电容连接在第四并联微带线的末端。

所述威尔金森功分器是二等分功分器；第一混合传输线和第二混合传输线中，相对应的微带线电长度相等，特性阻抗相同；相对应的电容容值相等，相对应的电感感值相等；且两路混合传输线完全对称，连接方式也相同。

所述微带线为50Ω微带线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的一种超小型化威尔金森功分器，与传统威尔金森功分器相比，采用了新型结构的混合传输线。该混合传输线的总电长度仅为9°，远小于传统的90°，该超小型化威尔金森功分器所占用的电路面积仅为传统威尔金森功分器面积的10％，且满足了功分器的各项性能指标。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中超小型化威尔金森功分器的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中超小型化威尔金森功分器的S11仿真结果图。

图3为本实用新型实施例1中超小型化威尔金森功分器的S21、S31仿真结果图。

图4为本实用新型实施例1中超小型化威尔金森功分器的S22、S33仿真结果图。

图5为本实用新型实施例1中超小型化威尔金森功分器的S23仿真结果图。

图中：1-介质板、2-微带线、21-输入微带线、22-第一输出微带线、23-第二输出微带线、3-混合传输线、31-第一混合传输线、311-第一串联微带线、312-第一并联微带线、313-第二串联微带线、314-第二并联微带线、315-第三串联微带线、316-第四串联微带线、317-第一电容、318-第二电容、319-第一电感、32-第二混合传输线、321-第五串联微带线、322-第三并联微带线、323-第六串联微带线、324-第四并联微带线、325-第七串联微带线、326-第八串联微带线、327-第三电容、328-第四电容、329-第二电感、4-隔离电阻、5-隔离电容。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

见图1，一种超小型化威尔金森功分器，包括：介质板1、微带线2、混合传输线3、隔离电阻4和隔离电容5；所述微带线2包括输入微带线21、第一输出微带线22、第二输出微带线23；所述混合传输线3包括第一混合传输线31、第二混合传输线32；所述第一混合传输线31的一端与输入微带线21相连，所述第一混合传输线31的另一端与第一输出微带线22相连；所述第二混合传输线32的一端与输入微带线21相连，所述第二混合传输线32的另一端与第二输出微带线23相连；所述隔离电阻4的一端与第二输出微带线23相连，所述隔离电阻4的另一端与隔离电容5的一端相连，所述隔离电容5的另一端与第一输出微带线22相连。

所述第一混合传输线31包括第一串联微带线311、第一并联微带线312、第二串联微带线313、第二并联微带线314、第三串联微带线315、第四串联微带线316，第一电容317、第二电容318、第一电感319；

第一串联微带线311、第二串联微带线313、第一电感319、第三串联微带线315、第四串联微带线316依次串联相接；第一并联微带线312并联于第一串联微带线311和第二串联微带线313的相接处，第一电容317连接在第一并联微带线312的末端；第二并联微带线314并联于第二串联微带线313和第一电感319的相接处，第二电容318连接在第二并联微带线314的末端。

所述第二混合传输线32包括第五串联微带线321、第三并联微带线322、第六串联微带线323、第四并联微带线324、第七串联微带线325、第八串联微带线326、第三电容327、第四电容328、第二电感329；

第五串联微带线321、第六串联微带线323、第二电感329、第七串联微带线325、第八串联微带线326依次串联相接；第三并联微带线322并联于第五串联微带线321和第六串联微带线323的相接处，第三电容327连接在第三并联微带线322的末端；第四并联微带线324并联于第六串联微带线323和第二电感329的相接处，第四电容328连接在第四并联微带线324的末端。

所述威尔金森功分器是二等分功分器；第一混合传输线31和第二混合传输线32中，相对应的微带线电长度相等，特性阻抗相同；相对应的电容容值相等，相对应的电感感值相等；且两路混合传输线完全对称，连接方式也相同。具体的，第一串联微带线311与第五串联微带线321的特性阻抗相同，电长度相同；第一并联微带线312与第三并联微带线322的特性阻抗相同，电长度相同；第二串联微带线313与第六串联微带线323的特性阻抗相同，电长度相同；第二并联微带线314与第四并联微带线324的特性阻抗相同，电长度相同；第三串联微带线315与第七串联微带线325的特性阻抗相同，电长度相同；第四串联微带线316与第八串联微带线326的特性阻抗相同，电长度相同；第一电容317与第三电容327的电容值相等，第二电容318与第四电容328的电容值相等，第一电感319与第二电感329的电感值相等。

所述微带线2为50Ω微带线。

以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

实施例1：

根据阻抗变换原理，可以推算出混合传输线中各个微带线的电长度和特性阻抗，进而可计算得到各个微带线的长度和宽度。也可推算出各个电容、电感的值。并可以借助ADS仿真软件进行辅助设计。

在本实施例中，输入端口，第一输出端口，第二输出端口的微带线特性阻抗均为50Ω；在一个实施例中，介质板1为聚四氟乙烯，其介电常数为4.4，厚度为1.6mm。

在本实施例中，第一串联微带线311是弧形的，其半径为13.7mm，宽度为0.64mm，圆心角为49.7°。第一并联微带线312是矩形的，其长度为3.81mm，宽度为1.35mm。第二串联微带线313是弧形的，其半径为13.7mm，宽度为0.64mm，圆心角为47.3°。第二并联微带线314是矩形的，其长度为1.93mm，宽度为0.86mm。第三串联微带线315是弧形的，其半径为13.7mm，宽度为0.64mm，圆心角为71°。第四串联微带线316是矩形的，其长度为2.8mm，宽度为0.64mm。第一电容317的容值为5pF，第二电容318的容值为7pF，第一电感319的感值为72nH。

在本实施例中，第二混合传输线32中的各段微带线的尺寸数据，电容的容值，电感的感值均与第一混合传输线31中相对应的相同。

在本实施例中，隔离电阻4的阻值为62欧姆，隔离电容5的容值为33pF。

参见图2，为本实施例输入端口的回波损耗(S11)仿真结果图。横坐标表示频率，单位为MHz，纵坐标表示幅值，单位为分贝。从图2中可看出，在84—111MHz的带宽内，回波损耗大于20dB，说明输入端口的匹配良好。

参见图3，为本实施例输出端口的插入损耗(S21、S31)仿真结果图。横坐标表示频率，单位为MHz，纵坐标表示幅值，单位为分贝。从图3中可看出，在80—112MHz的带宽内，第一输出端口和第二输出端口的插入损耗均小于3.1dB。

参见图4，为本实施例第一输出端口和第二输出端口的回波损耗(S22、S33)仿真结果图。横坐标表示频率，单位为MHz，纵坐标表示幅值，单位为分贝。从图4中可看出，在78—121MHz的带宽内，第一输出端口和第二输出端口的回波损耗均大于20dB，说明两个输出端口均匹配良好。

参见图5，为本实施例输出端口隔离度(S23)的仿真结果图，横坐标表示频率，单位为MHz，纵坐标表示幅值，单位为分贝。在79—120MHz的带宽内，第一输出端口和第二输出端口之间的隔离度大于20dB。说明两个输出端口彼此之间的干扰很小。

综上，本实用新型提供了一种新型的超小型化威尔金森功分器。采用了新型结构的混合传输线。该混合传输线总的电长度仅为9°，远小于传统的90°，大大缩减了功分器的尺寸。本实用新型的超小型化威尔金森功分器所占用的电路面积仅为传统威尔金森功分器面积的10％。

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。