四频带威尔金森功率分配器参数配置方法及参数配置装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器参数配置方法及参数配置装置，涉及射频微波【技术领域】，以解决求解过程复杂，计算结果精确度差的问题。该参数配置方法包括：根据四段传输线的特征阻抗，电长度，隔离电阻构造染色体，得到初始种群；计算特征阻抗，电长度对应的第一适应度函数；重复对个体进行选择、交叉和变异操作，直到第一适应度函数的值收敛，得到最优特征阻抗和最优电长度；根据初始种群计算隔离电阻对应的第二适应度函数；重复对个体进行选择、交叉和变异操作，直到第二适应度函数的值收敛，得到最优隔离电阻；将上述得到的最优值转化为四频带威尔金森功率分配器微带线的长度、宽度、电阻。用于微波射频电路中功率分配或功率组合。
【专利说明】四频带威尔金森功率分配器参数配置方法及参数配置装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及射频微波【技术领域】，尤其涉及一种四频带威尔金森功率分配器參数配置方法及參数配置装置。
【背景技术】
[0002]无线通讯系统的飞速发展需要在一个系统中采用多频段的通信功能，例如GSM(Global System for Mobile communication,全球移动通信系统)、WCDMA (WidebandCode Division Multiple Access 宽带码分多址移动通信系统)、WIFI (WirelessFidelity,无线网络技术)、LTE (Long Term Evolution, 3GPP长期演进)等系统需要集中在一个系统中工作，而Wilkinson(威尔金森)功率分配器作为微波射频电路中的重要器件，有功率分配或功率组合的功能，但是传统的Wilkinson功率分配器只能工作在単一的频率和其奇次谐波，远不能满足无线通讯多频的需求，多频带、高集成、低成本无疑成为未来的发展趋势。
[0003]传统的威尔金森功率分配器多采用求解超越方程得到该功率分配器的參数，不仅计算复杂，而且求得的解可能只是近似解，进而影响信号的传输质量。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供一种四频带威尔金森功率分配器參数配置方法及參数配置装置，以解决求解过程复杂，计算结果精确度差的问题，提高了信号的传输质量。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]一方面，提供一种四频带`威尔金森功率分配器參数配置方法，所述四频带威尔金森功率分配器包括:
[0007]—个输入端ロ，与源阻抗Zs连接；
[0008]第一输出端口和第二输出端ロ，分别与两个负载阻抗&连接；
[0009]所述输入端口和所述第一输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第一四段传输线；所述输入端口和所述第二输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第二四段传输线；所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的结构相同；其中，所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的各段參数分别为特征阻抗も、电长度01，特征阻抗22、电长度02，特征阻抗Z3、电长度03，特征阻抗ム、电长度04;
[0010]所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的每一段传输线之间连接有隔离电阻 R1、R2、R3、R4 ；
[0011]所述四频带威尔金森功率分配器的參数配置方法包括:
[0012]根据所述四频带威尔金森功率分配器的所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的特征阻抗冗”もふふ’电长度04，隔离电阻も、1?2、1?3、1?4构造染色体，得到含有所述特征阻抗、所述电长度和所述隔离电阻的初始种群；
[0013]根据所述初始种群中的所述特征阻抗、所述电长度，以及所述四频带威尔金森功率分配器的偶模电路的偶模反射系数公式，计算得到所述特征阻抗、所述电长度对应的第
一适应度函数；
[0014]重复对所述特征阻抗、所述电长度的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第一适应度函数的值收敛，得到所述第一适应度函数对应的最优特征阻抗和最优电长度；
[0015]根据所述最优特征阻抗、最优电长度、所述初始种群中的所述隔离电阻，以及所述四频带威尔金森功率分配器的奇模电路的奇模反射系数公式，计算得到所述隔离电阻对应的第二适应度函数；
[0016]重复对所述隔离电阻的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第二适应度函数的值收敛，得到所述第二适应度函数对应的最优隔离电阻；
[0017]将所述最优特征阻抗、最优电长度和最优隔离电阻分别配置为所述四频带威尔金森功率分配器微带线的长度、宽度、电阻值。
[0018]一方面，提供一种四频带威尔金森功率分配器的參数配置装置，
[0019]所述四频带威尔金森功率分配器包括:
[0020]一个输入端ロ，与源阻抗Zs连接；
[0021]第一输出端口和第二输出端ロ，分别与两个负载阻抗ん连接；
[0022]所述输入端口和所述第一输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第一四段传输线；所述输入端口和所述第二输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第二四段传输线；所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的结构相同；其中，所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的各段參数分别为特征阻抗も、电长度01，特征阻抗22、电长度02，特征阻抗Z3、电长度03，特征阻抗ム、电长度04;
[0023]所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的每一段传输线之间连接有隔离电阻 R1、R2、R3、R4 ；
[0024]所述四频带威尔金森功率分配器的參数配置装置包括:
[0025]构造单元，用于根据四频带威尔金森功率分配器的所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的特征阻抗冗^パパ卩电长度S 1, 0 2, 0 3> 94，隔离电阻も、1?2、も、1?4构造染色体，得到含有所述特征阻抗、所述电长度和所述隔离电阻的初始种群；
[0026]第一处理单元，用于根据所述构造単元的所述初始种群中的所述特征阻抗、所述电长度，以及所述四频带威尔金森功率分配器的偶模电路的偶模反射系数公式，计算得到所述特征阻抗、所述电长度对应的第一适应度函数；重复对所述特征阻抗、所述电长度的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第一适应度函数的值收敛，得到所述第一适应度函数对应的最优特征阻抗和最优电长度；
[0027]第二处理单元，用于根据所述第一处理单元的所述最优特征阻抗、最优电长度，所述构造単元的所述初始种群中的所述隔离电阻，以及所述四频带威尔金森功率分配器的奇模电路的奇模反射系数公式，计算得到所述隔离电阻对应的第二适应度函数；重复对所述隔离电阻的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第二适应度函数的值收敛，得到所述第二适应度函数对应的最优隔离电阻；
[0028]配置単元，用于将所述第一处理单元的所述最优特征阻抗、最优电长度和所述第二处理单元的最优隔离电阻分别配置为所述四频带威尔金森功率分配器微带线的长度、宽度、电阻值。[0029]本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器參数配置方法及參数配置装置，提出了基于遗传算法求解四频带威尔金森功率分配器參数的方法，采用该方法设计的功率分配器能使通过该四频带威尔金森功率分配器的四个频率为任意频率；同时，根据选定的任意四个频率求解功率分配器參数过程比较简单，且可得到最优的參数值，并不再约束各个參数之间的关系，可以灵活地对相关的參数进行优化；当四频带威尔金森功率分配器的參数为最优吋，该四频带威尔金森功率分配器的隔离度、回波损耗等可达到良好的性能指标，使得通过该功率分配器的信号干扰减小，且差损也较小，提高了信号的传输质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器；
[0032]图2为本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器參数配置流程示意框图；
[0033]图3为本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器偶模电路的电路结构示意图；
[0034]图4为本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器奇模电路的电路结构示意图；
[0035]图5为本发明另ー实施例提供的一种威尔金森功率分配器參数配置流程示意框图；
[0036]图6为本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器的參数配置装置的结构示意图；
[0037]图7为本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器的參数配置装置的另ー结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
[0039]业界提出了ー种三频带Wilkinson功率分配器设计，运用三段微带线组成阻抗变换器，再将两个阻抗变换器合成一个三频带功率分配器。但现有的三频带Wilkinson功率分配器的參数配置中，对通过的三个频率有限制，这三个频率必须满足一定的条件，且在求解三频带功率分配器參数过程中，需要求解超越方程，而超越方程一般没有解析解，只有数值解或近似解，求解过程复杂，结果也只是近似解。
[0040]本发明实施例提供的四频带威尔金森功率分配器的參数配置方法，应用于四频带威尔金森功率分配器，该四频带威尔金森功率分配器如图1所示，包括:
[0041]一个输入端ロ 10，与源阻抗Zs 100连接。[0042]两个输出端ロ，分别为第一输出端ロ 20及第二输出端ロ 30 ;其中，第一输出端ロ20，与负载阻抗ん200连接；第二输出端ロ 30，与负载阻抗& 300连接。
[0043]输入端ロ 10和第一输出端ロ 20之间包括具有四段的传输线201、202、203、204的第一四段传输线I ;输入端ロ 10和第二输出端ロ 30之间包括具有四段的传输线301、302、303,304的第二四段传输线2 ;其中，第一四段传输1、第二四段传输线2为的结构相同。[0044]进ー步地，第一四段传输I与第二四段传输线2的每一段传输线之间连接有隔离电阻R1' R2> R3> R4,即传输线201和传输线301之间连接有隔离电阻R1 101，传输线202和传输线302之间连接有隔离电阻R2 102，传输线203和传输线303之间连接有隔离电阻R3103，传输线204和传输线304之间连接有隔离电阻R4 104。
[0045]參照图1，首先说明ー下四频带威尔金森功率分配器的參数设置，包括:
[0046]具有四段的传输线的第一四段传输线I的參数分别为:该段第一段传输线201的參数为特征阻抗\和电长度0 !;该段第二段传输线202的參数为特征阻抗Z2和电长度6 2 ;该段第三段传输线203的參数为特征阻抗Z3和电长度0 3 ;该段第四段传输线204的參数为特征阻抗Z4和电长度04。
[0047]具有四段的传输线的第二四段传输线2的參数分别为:该段第一段传输线301的參数为特征阻抗\和电长度0 !;该段第二段传输线302的參数为特征阻抗Z2和电长度0 2 ;该段第三段传输线303的參数为特征阻抗Z3和电长度0 3 ;该段第四段传输线304的參数为特征阻抗Z4和电长度04。
[0048]示例性的，在本实施例中可以将特征阻抗的范围可以为大于或等于&且小于或等于两倍Zs;其中，A为四频带威尔金森功率分配器的负载阻杭，Zs为四频带威尔金森功率分配器的源阻杭；此外，电长度的范围可以为大于或等于0°且小于或等于90°。
[0049]根据上述的四频带威尔金森功率分配器，该四频带威尔金森功率分配器參数配置方法，如图2所示，该方法步骤包括:
[0050]S21、根据四频带威尔金森功率分配器的四段传输线的特征阻抗Z1.Z2、Z3、Z4，电长度0” 02、03、0 4，隔离电阻R1.R2、R3、R4构造染色体，得到含有特征阻抗、电长度和隔离电阻的初始种群。
[0051]S22、根据初始种群中的特征阻抗、电长度，以及四频带威尔金森功率分配器的偶模电路的偶模反射系数公式，计算得到特征阻抗、电长度对应的第一适应度函数。
[0052]其中，威尔金森功率分配器的偶模电路的偶模反射系数公式可以为:
[0053]
【权利要求】
1.一种四频带威尔金森功率分配器的參数配置方法，其特征在于，所述四频带威尔金森功率分配器包括: 一个输入端ロ，与源阻抗Zs连接； 第一输出端口和第二输出端ロ，分别与两个负载阻抗\连接； 所述输入端口和所述第一输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第一四段传输线；所述输入端口和所述第二输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第二四段传输线；所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的结构相同；其中，所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的各段參数分别为特征阻抗4、电长度01，特征阻抗22、电长度02，特征阻抗Z3、电长度03，特征阻抗ム、电长度04; 所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的每一段传输线之间连接有隔离电阻札、R2、R3 > R4 ； 所述四频带威尔金森功率分配器的參数配置方法包括: 根据所述四频带威尔金森功率分配器的所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的特征阻抗冗^パパ卩电长度0:、02、03、94，以及隔离电阻も、1?2、1?3、1?4构造染色体，得到含有所述特征阻抗、所述电长度和所述隔离电阻的初始种群； 根据所述初始种群中的所述特征阻抗、所述电长度，以及所述四频带威尔金森功率分配器的偶模电路的偶模反射系数公式，计算得到所述特征阻抗、所述电长度对应的第一适应度函数； 重复对所述特征阻抗、所述电长度的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第一适应度函数的值收敛，得到所述第一适应度函数对应的最优特征阻抗和最优电长度； 根据所述最优特征阻抗、最优电长度、所述初始种群中的所述隔离电阻，以及所述四频带威尔金森功率分配器的奇模电路的奇模反射系数公式，计算得到所述隔离电阻对应的第二适应度函数； 重复对所述隔离电阻的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第二适应度函数的值收敛，得到所述第二适应度函数对应的最优隔离电阻； 将所述最优特征阻抗、最优电长度和最优隔离电阻分别配置为所述四频带威尔金森功率分配器微带线的长度、宽度、电阻值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四频带威尔金森功率分配器的偶模反射系数公式为:
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一适应度函数F_n的计算公式为: Feven = (^ven (も)I 2+I F _ (f2) | 2+| し⑷ | 2+|「_ (f4)ド)/4，其中，所述へ輸为所述四频带威尔金森功率分配器的偶模反射系数；所述も、f2、f3、f4为所需匹配的频率点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四频带威尔金森功率分配器的奇模反射系数公式为:
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二适应度函数Ftjdd的计算公式为: Fodd = (I ヘム)I2+1 rodd(f2) I2+1 rodd(f3) I2+1 rodd(f4) I2)/4，其中，所述 r^ld为所述四频带威尔金森功率分配器的奇模反射系数；所も、f2、f3、f4为所需匹配的频率点。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述特征阻抗、所述电长度的个体进行选择、交叉和变异操作包括: 采用适应度比例方法的选择算法，对所述特征阻抗、所述电长度的个体进行选择；其中，所述特征阻抗、所述电长度的个体的选择概率与所述特征阻抗、所述电长度对应的所述第一适应度函数的值成比例； 对被选中所述特征阻抗、所述电长度的个体的染色体以预设的交叉概率和变异概率进行交叉和变异操作，产生构成新一代种群的个体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若当前种群代数达到预设的第一最大遗传代数吋，则确定所述第一适应度函数的值收敛。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在干，对所述隔离电阻的个体进行选择、交叉和变异操作包括:` 采用适应度比例方法的选择算法，对所述隔离电阻的个体进行选择；其中，所述隔离电阻的个体的选择概率与所述隔离电阻对应的所述第二适应度函数的值成比例； 对被选中的所述隔离电阻的个体的染色体以预设的交叉概率和变异概率进行交叉和变异操作，产生构成新一代种群的个体。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若当前种群代数达到预设的第二最大遗传代数吋，则确定所述第二适应度函数的值收敛。
10.根据权利要求1至9任一所述的方法，其特征在于，所述特征阻抗的范围为大于或等于A且小于或等于两倍Zs;其中，所述ん为所述四频带威尔金森功率分配器的负载阻杭，所述Zs为所述四频带威尔金森功率分配器的源阻杭。
11.根据权利要求1至9任一所述的方法，其特征在于，所述电长度的范围为大于或等于0°且小于或等于90°。
12.—种四频带威尔金森功率分配器的參数配置装置，其特征在于，所述四频带威尔金森功率分配器包括:一个输入端ロ，与源阻抗Zs连接；第一输出端口和第二输出端ロ，分别与两个负载阻抗\连接； 所述输入端口和所述第一输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第一四段传输线；所述输入端口和所述第二输出端ロ之间包括具有四段的传输线的第二四段传输线；所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的结构相同；其中，所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的各段參数分别为特征阻抗4、电长度01，特征阻抗22、电长度02，特征阻抗`Z3、电长度03，特征阻抗ム、电长度04;所述第一四段传输线与所述第二四段传输线的每一段传输线之间连接有隔离电阻札、R2、R3 > R4 ； 所述四频带威尔金森功率分配器的參数配置装置包括: 构造单元，用于根据所述四频带威尔金森功率分配器的所述第一四段传输线或所述第二四段传输线的特征阻抗Z1、Z2、Z3、Z4，电长度01、02、03、04，以及隔离电阻R1、R2、R3、R4构造染色体，得到含有所述特征阻抗、所述电长度和所述隔离电阻的初始种群； 第一处理单元，用于根据所述构造単元的所述初始种群中的所述特征阻抗、所述电长度，以及所述四频带威尔金森功率分配器的偶模电路的偶模反射系数公式，计算得到所述特征阻抗、所述电长度对应的第一适应度函数；重复对所述特征阻抗、所述电长度的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第一适应度函数的值收敛，得到所述第一适应度函数对应的最优特征阻抗和最优电长度； 第二处理单元，用于根据所述第一处理单元的所述最优特征阻抗、最优电长度，所述构造単元的所述初始种群中的所述隔离电阻，以及所述四频带威尔金森功率分配器的奇模电路的奇模反射系数公式，计算得到所述隔离电阻对应的第二适应度函数；重复对所述隔离电阻的个体进行选择、交叉和变异操作，直到所述第二适应度函数的值收敛，得到所述第二适应度函数对应的最优隔离电阻； 配置単元，用于将所述第一处理单元的所述最优特征阻抗、最优电长度和所述第二处理单元的最优隔离电阻分别配置为所述四频带威尔金森功率分配器微带线的长度、宽度、电阻值。
13.根据权利要求12所述的參数配置装置，其特征在于，所述第一处理单元包括: 第一计算模块，用于计算得到所述四频带威尔金森功率分配器的偶模电路的偶模反射系数公式:
14.根据权利要求13所述的參数配置装置，其特征在于，所述第一处理单元还包括: 第二计算模块，用于根据所述构造単元的所述初始种群中的所述特征阻抗、所述电长度，以及所述第一计算模块的偶模反射系数公式计算得到所述第一适应度函数F_n的计算公式为:Feven =(|「 even (f 1 | 2+|「_ (f 2) | 2+|「_ (f 3) | 2+| even (f4)|2）/4，其中，所述「e輸为所述四频带威尔金森功率分配器的偶模反射系数；所述も、f2、f3、f4为所需匹配的频率点。
15.根据权利要求12所述的參数配置装置，其特征在于，所述第二处理单元包括: 第三计算模块，用于计算得到所述四频带威尔金森功率分配器的奇模反射系数公式:
16.根据权利要求15所述的參数配置装置，其特征在于，包括:所述第二处理单元还包括:第四计算模块，用于根据所述第一处理单元的所述最优特征阻抗、最优电长度，所述构造単元的所述初始种群中的所述隔离电阻，以及所述第三计算模块的奇模反射系数公式计算得到所述第二适应度函数Ftjdd的计算公式为:
Fodd = (I ヘム)I2+1 rodd(f2) I2+1 rodd(f3) I2+1 rodd(f4) I2)/4，其中，所述 r^ld为所述四频带威尔金森功率分配器的奇模反射系数；所も、f2、f3、f4为所需匹配的频率点。
17.根据权利要求12所述的的參数配置装置，其特征在干， 所述第一处理单元，具体用于采用适应度比例方法的选择算法，重复对所述特征阻杭、所述电长度的个体进行选择；其中，所述特征阻抗、所述电长度的个体的选择概率与所述特征阻抗、所述电长度对应的所述第一适应度函数的值成比例；对被选中所述特征阻抗、所述电长度的个体的染色体以预设的交叉概率和变异概率进行交叉和变异操作，产生构成新一代种群的个体。
18.根据权利要求17所述的參数配置装置，其特征在干， 所述第一处理单元，还用于设置第一最大遗传代数，以使得当前种群代数达到预设的第一最大遗传代数吋，则确定所述第一适应度函数的值收敛。
19.根据权利要求1所述的參数配置装置，其特征在干， 所述第二处理单元，具体用于采用适应度比例方法的选择算法，重复对所述隔离电阻的个体进行选择；其中，所述隔离电阻的个体的选择概率与所述隔离电阻对应的所述第二适应度函数的值成比例；对被选中的所述隔离电阻的染色体以预设的交叉概率和变异概率进行交叉和变异操作，产生构成新一代种群的个体。
20.根据权利要求19所述的參数配置装置，其特征在干， 所述第二处理单元，还用于设置第二最大遗传代数，以使得当前种群代数达到预设的第二最大遗传代数吋，则确定所述第二适应度函数的值收敛。
【文档编号】H03H11/28GK103516330SQ201210199129
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月15日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】李文宬 申请人:华为终端有限公司